Sonik patlama nedir? Sonik patlama neden olur? Ankara'da meydana gelen patlamanın neden kaynaklandığı belli oldu. Bir çok ilçeden duyulan patlama sesinin sonik patlama olduğu açıklandı. Peki süpersonik patlama nedir ve nasıl olur? İşte detaylı bilgiler.
Sonik patlama nedir ve nasıl oluşur? Sonik patlama neden meydana gelir? Bugün Ankara'da meydana gelen patlamanın nedeni açıklandı. Ankara'daki patlama sesinin sonik patlama olduğunun açıklanmasıyla, vatandaşlar da sonik patlamanın ne olduğunu ve nasıl oluştuğunu merak etmeye başladı. Sizler için derlediğimiz haberimizden süpersonik patlamaya ilişkin tüm detayları görebilirsiniz.
SONİK (SÜPERSONİK) PATLAMA NEDİR, NASIL OLUŞUR?
Sonik patlama, ses hızı veya üzerinde bir hızla hareket edilmesinin bir sonucudur. Ses hızı, deniz seviyesinde ve 21ºC sıcaklıkta yaklaşık 1235.5 km/sa’dir. Günümüzde bazı uçaklar bu hız sınırını aşabilmektedir bunun sonucunda da sonik patlamalar meydana gelir.
Sonik patlamayı anlamak için önce Doppler olayına değinelim. Doppler olayı, dalga kaynağı ve gözlemcinin birbirine göre hareketi nedeniyle, gözlemlenen dalgaların frekansının değişmesidir. Kaynak ve gözlemci arasındaki uzaklık giderek artıyorsa gözlemlenen frekansta azalma, tam tersi durumda ise frekansta artma gözlemlenir. Eğer dalga kaynağı, yaydığı dalgalardan daha hızlı veya aynı hızda giderse işte o zaman şok dalgaları oluşur. Bu şok dalgalarının havada oluştuğu duruma sonik patlama denir.
Uçakların neden olduğu sonik patlama da Doppler olayıyla yakından ilişkilidir. Örneğin ses hızının altında hareket eden bir uçak (resimde en soldaki durum) ses dalgalarının ön tarafta sıkışmasına neden olur. Uçak ses hızına ulaştığında (resimdeki ortadaki durum) ise ses dalgaları ses duvarını geçemedikleri için üst üste gelerek birikmeye başlar. Böylece yüksek enerjili bir dalga meydana gelir. Ses hızının aşılması durumunda (resimdeki en sağdaki durum) ise ses dalgaları bir koni şeklinde yayılır buna Mach konisi denir. Ses hızına verilen ad 1 Mach’tır.
Ses hızında veya üstünde hareket edilmesinin sonucunda sıkışan ses dalgaları uçağın arkasında bir bulut gibi gözüken yüksek basınç alanını oluşturur, bu da gözlemciler tarafından sonik patlama olarak duyulur. Sonik patlama etrafa zarar verebilecek kadar güçlü ve çok gürültülüdür. Süpersonik yani ses hızınını geçebilen ilk yolcu uçakları 1960’ların sonlarına doğru ortaya çıkan Tupolev Tu-144 ve Concorde’dur. Her ne kadar bu uçaklar günümüzde hizmet vermese de yakın gelecekte süpersonik hızlarda yolculuk yapmak tekrar mümkün olacak gibi görünüyor. NASA 2020’ye kadar daha az gürültü çıkaran ve daha az yakıt harcayan X-Plane adını verdiği süpersonik uçakları uçuşa hazır hale getirmeyi hedefliyor.
SONİK PATLAMA NEDENLERİ
Bir uçak havaya geçtiğinde , bir botun yarattığı yay ve kıç dalgalarına benzer şekilde, önünde ve arkasında bir dizi basınç dalgası oluşturur. Bu dalgalar ses hızında ilerler ve nesnenin hızı arttıkça dalgalar birbirine zorlanır veya sıkıştırılır, çünkü birbirlerinin yolundan yeterince hızlı çıkamazlar. Sonunda, ses hızında, Mach 1 olarak bilinen kritik bir hızda hareket eden tek bir şok dalgasıyla birleşir ve deniz seviyesinde ve 20 ° C'de (68 ° F) yaklaşık 1.235 km / saat (767 mil / saat).
Düzgün uçuşta, şok dalgası uçağın burnunda başlar ve kuyrukta biter. Uçağın hareket yönünün etrafındaki farklı radyal yönler eşdeğer olduğundan ("düzgün uçuş" koşulu göz önüne alındığında), şok dalgası uçağın ucunda bir buhar konisine benzer bir Mach konisini oluşturur . Uçuş yönü ve şok dalgası arasındaki yarım açı { displaystyle alpha} alfa tarafından verilir: Böylece uçak ne kadar hızlı hareket ederse, o kadar ince ve daha çok koniyi işaret eder.
Burunda basınçta bir artış olur, kuyruğunda negatif bir basınca sabit bir şekilde düşer, ardından nesne geçtikten sonra ani bir şekilde normal basınca dönüş olur. Bu " aşırı basınç profili" şekli nedeniyle bir N dalgası olarak bilinir. Basınçta ani bir değişiklik olduğunda "patlama" yaşanır; bu nedenle, bir N dalgası iki bomya neden olur - birincisi ilk basınç yükselmesi bir gözlemciye ulaştığında diğeri ise basınca normale döndüğünde. Bu süpersonik bir uçaktan ayırt edici bir "çift bom" yol açar. Uçak manevra yaparken, basınç dağılımı karakteristik U-dalga şekli ile farklı biçimlere dönüşür.
Bom sürece uçak süpersonik olduğu gibi sürekli oluşturuluyor olduğundan, uçağın uçuş yolu takip zeminde dar bir yolda doldurduğu bir bir açma gibi biraz kırmızı halı olarak bilinen ve bu nedenle patlama halı . Genişliği uçağın yüksekliğine bağlıdır. Bomun uçakta duyulduğu yerdeki noktadan olan mesafe, yüksekliğine ve açısına bağlıdır. { displaystyle alpha} alfa .
Normal çalışma koşullarında günümüzün süpersonik uçakları için, en yüksek aşırı basınç , N-dalgası patlaması için 50'den 500 Pa'ya (1 ila 10 psf (kare başına pound)) kadar değişir . U-dalgaları için tepe aşırı basınçları , N dalgasının iki ila beş katı kadar çoğaltılır, ancak bu yükseltilmiş aşırı basınç, sonik bomun kalan kısmına kıyasla, sadece çok küçük bir alanı etkiler. Şimdiye kadar kaydedilen en güçlü ses patlaması 7,000 Pa (144 psf) idi ve buna maruz kalan araştırmacılara zarar vermedi. Bom, 100 feet (30 m) yükseklikte ses hızının hemen üzerinde uçan bir F-4 tarafından üretildi . Son testlerde, daha gerçekçi uçuş koşullarında ölçülen maksimum bom 1,010 Pa (21 psf) idi. Örneğin, hasar görmüş camın bir sonik patlamasından kaynaklanabilme olasılığı vardır. İyi durumda olan binalar 530 Pa (11 psf) veya daha az basınçtan zarar görmemelidir. Ve tipik olarak, sonik patlamaya topluluk maruziyeti 100 Pa'nın (2 psf) altındadır. Sonik patlamasından kaynaklanan yer hareketi nadirdir ve ABD Bürosu Bürosu ve diğer kurumlar tarafından kabul edilen yapısal hasar eşiğinin çok altındadır .
Şok dalgasının gücü veya hacmi, hızlandırılan havanın miktarına ve dolayısıyla uçağın boyutuna ve şekline bağlıdır. Uçağın hızı arttıkça, şok konisi zanaat etrafında daha sıkı hale gelir ve çok yüksek hızlarda ve yüksekliklerde hiç bir bomun duyulmadığı noktaya kadar zayıflar. Bomun önden arkaya "uzunluğu", uçağın uzunluğuna 3/2 gücüne bağlıdır. Daha uzun uçaklar bu nedenle bomlarını daha küçük olanlardan daha fazla "yayıyor", bu da daha az güçlü bir patlamaya yol açıyor.
Birkaç küçük şok dalgası, genellikle uçağın herhangi bir dışbükey noktasında veya eğrilerde, önde gelen kanat kenarlarında ve özellikle de motorların girişinde olmak üzere, uçağın diğer noktalarında oluşabilir ve oluşabilir. Bu ikincil şok dalgaları, hava, süpersonik akışta bir şok dalgası oluşturan bu dışbükey noktaların etrafında dönmeye zorlanmaktan kaynaklanır .
Daha sonraki şok dalgaları birinciden biraz daha hızlıdır, daha hızlı seyahat eder ve çok daha tanımlanmış bir N-dalgası şekli oluşturmak için uçağın uzak mesafesinden ana şok dalgasına eklenir. Bu, patlamanın daha yüksek ses çıkarmasını sağlayan şokun hem büyüklüğünü hem de "yükselme süresini" en üst düzeye çıkarır. Çoğu uçak tasarımında karakteristik mesafe yaklaşık 40.000 fit (12.000 m), yani bu yükseklikten sonra sonik bomun "yumuşak" olacağı anlamına geliyor. Bununla birlikte, bu irtifada veya aşağıda sürüklenen süpersonik seyahat, özellikle verimsiz hale getirir ve bu da ciddi bir sorun teşkil eder.
