Акустический ад в 140 децибел. Ученые разгадали смертельную петлю реактивной струи
Самолет F-35A Lightning II (Фото: Wikimedia Commons)
Отметка в 140 децибел — это тот самый предел, где подводят даже профессиональные наушники, а звуковая энергия начинает буквально «крошить» металл самолета.
Инженеры из Университета штата Флорида (FSU) наконец-то разобрались, как возникает эта разрушительная акустическая петля. Их открытие может переписать правила проектирования палубной авиации.
Головная боль самолетов с вертикальной посадкой (STOVL) — это реактивная струя. Когда поток бьет в бетон на скорости в полтора раза выше звуковой, он отскакивает назад. Возникает дикий резонанс: выхлопные газы ударяются о землю, порождают волны, те летят вверх, лупят в фюзеляж и снова толкают воздух вниз.
Профессор Фаррух Алви отмечает: в звук превращается лишь мизерная доля энергии двигателя, но именно этот мизер создает зону низкого давления, которая присасывает самолет к земле, делая посадку непредсказуемой игрой в рулетку.
Ранее в аэродинамике считали, что высота звука (частота) зависит от скорости завихрений в самой струе. Однако лабораторные тесты в FCAAP с использованием шлирен-съемки (визуализация воздушных потоков) показали другую физику. Оказалось, что за тональность «крика» истребителя отвечают акустические стоячие волны, которые оказываются в ловушке между «брюхом» машины и посадочной площадкой. А вот размер и скорость воздушных возмущений влияют только на громкость этого процесса.
Самый большой сюрприз: чем медленнее движутся воздушные вихри, тем масштабнее они становятся и тем сильнее «лупят» по ушам техников и деталям планера. Когда отраженная от земли волна синхронизируется с выходом газов из сопла — шум достигает пика. Теперь, когда ученые разделили факторы частоты и амплитуды, инженеры имеют точный инструмент, чтобы прогнозировать эти резонансы еще на этапе чертежей.
