초음속

Supersonic speed
기타 용도는 초음속(동음이의)을 참조하십시오.
트랜스오닉 비행 중 미국 해군 F/A-18F 슈퍼 호넷
미 해군 F/A-18이 방음벽에 접근하고 있습니다초음속 팽창 팬이 공기 온도를 이슬점 [1][2]아래로 떨어뜨린 결과 흰 구름이 형성됩니다.

초음속은 음속(Mach 1)을 초과하는 물체의 속도입니다.해수면에서 20°C(68°F)의 건조한 공기에서 이동하는 물체의 경우 이 속도는 약 343.2m/s(1,126ft/s; 768mph; 667.1kn; 1,236km/h)입니다.음속의 5배가 넘는 속도(Mach 5)를 흔히 극초음속이라고 합니다.회전자 날개 끝과 같이 물체를 둘러싼 공기의 일부만 초음속에 도달하는 비행을 트랜소닉이라고 합니다.이것은 보통 마하 0.8에서 마하 1.2 사이입니다.

소리는 탄성 매체에서 압력파의 형태로 이동하는 진동입니다.물체가 소리가 매체를 통해 전파되는 속도보다 빠르게 움직일 때 초음속으로 움직인다.기체에서 소리는 주로 가스의 분자량과 온도에 따라 다른 속도로 종방향으로 이동하며 압력은 거의 영향을 미치지 않습니다.고도에 따라 기온과 조성이 크게 달라지기 때문에 지속적으로 움직이는 물체의 음속과 마하 수치가 달라질 수 있습니다.상온에서 초음속은 1,440m/s(4,724ft/s) 이상의 속도로 간주할 수 있다.고체에서는 음파가 종방향 또는 횡방향으로 편파될 수 있으며 더욱 높은 속도를 가진다.

초음속 파괴는 부서지기 쉬운 물질에서 음속보다 빠른 균열 운동이다.

초기 의미

20세기 초, "슈퍼소닉"이라는 용어는 인간의 정상적인 청각 범위 이상의 주파수를 가진 소리를 나타내는 형용사로 사용되었다.이 의미의 현대 용어는 "초음파"입니다.

어원:초음속이라는 단어는 1) super: above와 2) sonus: sound라는 라틴어에서 파생된 두 단어에서 유래했습니다. super: super: above와 sonus: sound는 합쳐서 소리 위 또는 소리보다 빠르다는 의미입니다.

초음속 물체

1980년대 초 런던-히스로 공항의 초기 BA 공항의 British Airways Concorde

투우선의 끝부분은 음속의 장벽을 부수기 위해 고안된 최초의 물체라고 생각되며, 그 결과 "균열"이 발생하게 된다.투우쉽을 통과하는 파도의 움직임이 초음속을 [3][4]달성할 수 있게 한다.그러나 최초의 인공 초음속 붐은 천 조각에 의해 일어났을 것으로 보이며 채찍의 궁극적인 [5]발전에 박차를 가했다.

대부분의 현대식 화기 탄환은 초음속이며, 소총 발사체는 종종[6] 마하 3을 훨씬 넘는 속도로 이동한다.

대부분의 우주선, 특히 우주왕복선은 적어도 재진입하는 동안 초음속이지만, 우주선에 미치는 영향은 낮은 공기 밀도로 인해 감소한다.상승 중에, 발사체들은 일반적으로 공기 저항을 줄이기 위해 30 km (98,400 피트) 이하의 초음속으로 가는 것을 피한다.

음속은 고도에 따라 온도가 낮아지기 때문에 다소 느려집니다(일반적으로 최대 25km).더 높은 고도에서는 온도가 상승하기 시작하고 그에 따라 [7]음속도 증가합니다.

팽창된 풍선이 터지면 찢어진 라텍스 조각이 초음속으로 수축해 날카롭고 요란한 펑 소리가 난다.

초음속 육상 차량

현재까지 공식적으로 초음속으로 주행한 육상 차량은 Thrust SSC 한 대뿐입니다.Andy Green이 운전하는 이 차량은 1997년 10월 15일 블랙록 사막에서 1,228km/h(763mph)의 양방향 주행으로 세계 육상 속도 기록을 보유하고 있습니다.

블러드하운드 LSR 프로젝트는 2020년 남아프리카의 학스킨판에서 제트기와 하이브리드 로켓 추진 자동차로 기록에 남길 계획을 세웠다.목표는 기존 기록을 깨고 팀원들이 최고 시속 1,600km(1,000mph)의 속도에 도달하기를 희망하는 추가 시도를 하는 것이었다.이 활동은 원래 Thrust SSC 프로젝트의 리더였던 Richard Noble에 의해 운영되었지만, 2018년 자금 문제 이후 Ian Warhurst에 의해 인수되어 Bloodhound LSR로 이름이 변경되었습니다.이후 COVID-19 대유행으로 인해 프로젝트가 무기한 연기되었고 차량은 매물로 나왔다.

초음속 비행

주요 기사:초음속 항공기

대부분의 현대 전투기는 초음속 항공기이지만, 콩코드와 투폴레프 Tu-144 같은 초음속 여객기가 있었다.이들 여객기와 일부 현대 전투기 모두 애프터버너를 사용하지 않고 초음속 비행을 지속하는 조건인 슈퍼크루즈가 가능하다.콩코드는 몇 시간 동안 초순항할 수 있는 능력과 수십 년에 걸친 비교적 높은 비행 빈도 때문에, 상당한 차이로 다른 모든 항공기들을 합친 것보다 더 많은 시간을 초음속으로 날았다.2003년 11월 26일 콩코드의 마지막 은퇴 비행 이후, 사용 중인 초음속 여객기는 없다.투폴레프 Tu-160과 록웰 B-1 랜서와 같은 일부 대형 폭격기도 초음파를 사용할 수 있다.

초음속 항공기의 공기역학은 아음속 공기역학보다 간단하다. 왜냐하면 비행기의 서로 다른 지점에 있는 공기 시트는 종종 서로 영향을 줄 수 없기 때문이다.초음속 제트기와 로켓 차량은 천음파 영역 내에서 발생하는 추가적인 공기역학적 항력을 통과하기 위해 몇 배의 추력을 필요로 한다(약 마하 0.85–1.2).이러한 속도에서 항공우주 엔지니어는 새로운 충격파를 발생시키지 않고 항공기 동체 주위의 공기를 부드럽게 유도할 수 있지만, 차량 하부에 교차 영역이 변경되면 차체를 따라 충격파가 발생합니다.설계자들은 갑작스러운 크기 변화를 최소화하기 위해 초음속 영역 규칙과 휘트콤 영역 규칙을 사용합니다.

음원은 음속 장벽을 뚫고 음속의 1.4배인 c(마하 1.4)로 이동하고 있습니다.소스는 음파보다 빠르게 이동하기 때문에 실제로 전진하는 파면을 주도합니다.음원은 관찰자가 실제로 소리를 듣기 전에 정지해 있는 관찰자를 통과합니다.
노란색으로 표시된 쌍곡선 모양의 접지 구역이 있는 원추형 충격파

그러나 실제 적용에서 초음속 항공기는 아음속과 초음속 프로파일 모두에서 안정적으로 작동해야 하므로 공기역학 설계가 더 복잡하다.

초음속 항력이 낮은 비결은 전체 항공기를 길고 가늘고 완벽한 형태인 폰 카르만 오가브 또는 시어-해크 본체에 가깝게 만드는 것이다.이로 인해 거의 모든 초음속 순항 항공기가 매우 길고 가느다란 동체와 커다란 델타 날개(cf. SR-71, Concorde 등)를 가지고 서로 매우 비슷하게 보입니다.여객기에는 적합하지 않지만, 이러한 형태는 폭격기 사용에 매우 적합합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "APOD: 2007 August 19 - A Sonic Boom". antwrp.gsfc.nasa.gov.
  2. ^ "F-14 CONDENSATION CLOUD IN ACTION". www.eng.vt.edu. Archived from the original on 2004-06-02.
  3. ^ Mike May, Crackin' Good Mathemics, American Scientist, 제90권, No.5, 2002
  4. ^ 하이포그래피 – 모두를 위한 과학 – Whip Cracking 미스터리 설명
  5. ^ https://web.archive.org/web/20201111145719/http://www.hiviz.com/PROJECTS/towel/towel.htm. Archived from the original on 2020-11-11. {{cite web}}:누락 또는 비어 있음 title=(도움말)
  6. ^ 호나디 탄약도
  7. ^ eXtreme 고고도 조건 계산기

외부 링크