Гром среди ясного неба: почему авиация до сих пор боится преодолеть звуковой барьер

Представьте себе резкий, оглушительный хлопок или раскат грома, возникший буквально из ниоткуда. Именно такой эффект наблюдают люди, когда самолет преодолевает критическую отметку и перешает на сверхзвуковую скорость. Но что же на самом деле происходит в небе в этот момент?

Физика процесса довольно сурова. На привычной высоте полета (около 10–12 км) звуковые волны движутся со скоростью примерно 1195 км/ч. Когда самолет разгоняется до этой отметки, он достигает так называемого звукового барьера. В этот момент воздушные потоки перед носом лайнера перестают успевать «убегать» от него. Звуковые волны начинают накапливаться, создавая перед судном плотный слой сжатого воздуха — скачок уклотнения.

В момент преодоления барьера возникает звуковой удар. Он распространяется в виде конусообразной ударной волны. Когда эта волна проходит через точку, где находится наблюдатель, давление воздуха вокруг него резко и скачкообразно возрастает, что и воспринимается как взрывоподобный шум.

Почему же современные пассажирские лайнеры не летают так быстро? Ответ кроется не только в инженерных сложностях. Как отмечают эксперты Сибирского отделения Российской академии наук (РАН), нынешний предел для гражданской авиации составляет около 0,85 Маха. И дело не только в конструкции самих машин. Переход на сверхзвук влечет за собой тяжелые последствия: сопротивление воздуха резко возрастает, расход топлива увеличивается до колоссальных значений, а подъемная сила самолета заметно падает. Таким образом, экономика и физика пока удерживают авиацию в дозвуковом режиме.