Klankgrens
vanuit Wikipedia, die vrye ensiklopedie.
In aërodinamika neem die hoeveelheid energie wat nodig is om 'n groot voorwerp te versnel (in 'n medium soos lug) aansienlik toe hoe nader die voorwerp se spoed kom aan dié van die spoed van klank (in daardie medium). Die spoed van klank is dus 'n skynbare grens of limiet wat moeilik is om verby te kom.
Die woord klankgrens het tydens die Tweede Wêreldoorlog in algemene gebruik gekom toe 'n groot aantal vliegtuie vir die eerste keer naby die klankgrens begin vlieg het en allerlei probleme begin ondervind het. Die woord word nie meer baie gebruik sedert die 1950's nie, aangesien vliegtuie toe gereeld begin slaag het om vinniger as klank te vlieg. In idiomatiese spraak, "breek" hulle deur die klankgrens.
Soos 'n vliegtuig al vinniger vlieg en die spoed van klank nader, verander die vloei van lug oor die vliegtuig se oppervlaktes, en verander die lug in 'n saamgeperste vloeistof. Die lugweerstand skiet dan die hoogte in en kan beter beskryf word as golfweerstand.
Die sterkte van die golfweerstand neem eksponensieël toe vir 'n beperkte strekking van snelhede rondom die klankgrens. Met slegs die beperkte krag van suierbinnebrandenjins beskikbaar, kon die vroëe vliegtuie die hierdie vinnige toename in weerstand oorkom nie, en selfs groot verbeterings in die kraguitset van die enjin kon slegs minimale verbeterings in topspoed. Dit het geblyk dat 'n oneindige hoeveelheid krag sou nodig wees om supersoniese spoed te bereik.
'n Deurbraak het gekom uit die studie van artillerie. Ernst Mach het in die 19de eeu gevind dat 'n koeël se lugweerstand vermeerder soos wat die spoed vermeerder, tot op 'n punt, en dan weer verminder. Mach het hieruit afgelei en ook eksperimenteel bewys dat 'n skokgolf ontstaan in die medium, in die vorm van 'n horing (konus) met die projektiel by die skerp punt en die horing word groter agter die projektiel. Die verhouding tussen die spoed van die projektiel (=v) en die spoed van klank (=c) word nou die Mach nommer (=v/c) genoem. So beteken "Mach 2" dus twee keer die spoed van klank.
Die uitdaging was toe om genoeg krag te voorsien om deur die klankgrens te breek. Frank Whittle het die straalenjin ontwerp in Engeland, en Duitse navorsers het gevind dat sweepvlerke minder weerstand bied teen hoë spoed. Teen die 1950's het 'n aantal vliegtuie hierdie twee gekombineer om met relatiewe gemak supersonies te vlieg.
Chuck Yeager (toe 'n majoor in die VSA lugmag) was die eerste persoon om die klankgrens te breek in gelykvlug op 14 Oktober 1947 in die eksperimentele vuurpyl-aangedrewe Bell X-1 teen Mach 1 op 'n hoogte van 2 126 meter.
[wysig] Sien ook
- Spoed van klank
- Soniese Knal
- Mach nommer
- Bell X-1
