Кіріспе

Дыбыс жылдамдығынан асатын жылдамдық – объектінің жылдамдығы, ол дыбыс жылдамдығынан асып түседі (Мах 1). Теңіз деңгейінде 20 °C (68 °F) температурадағы құрғақ ауада қозғалатын объектілер үшін бұл жылдамдық шамамен 1235 м/с (2760 км/сағ, 767 миль/сағ) құрайды. Дыбыс жылдамдығынан бес есе жоғары жылдамдықтар (Мах 5) көбінесе гипердыбыстық деп аталады. Объектіні қоршаған ауаның тек кейбір бөліктері, мысалы, ротор қанаттарының ұштары ғана дыбыстан жоғары жылдамдыққа жететін ұшулар транссоникалық деп аталады. Бұл әдетте Мах 0,8 мен Мах 1,2 аралығында болады. Дыбыс – серпімді ортадағы қысым толқындары түрінде таралатын діріл. Объектілер дыбыс ортада таралатын жылдамдықтан жылдам қозғалғанда, олар дыбыстан жоғары жылдамдықпен қозғалады. Газдарда дыбыс әр түрлі жылдамдықпен бойлық бағытта таралады, көбінесе газдың молекулалық массасы мен температурасына байланысты, ал қысымның әсері шамалы. Ауа температурасы мен құрамы биіктікке байланысты айтарлықтай өзгеретіндіктен, дыбыс жылдамдығы және тұрақты қозғалатын объекті үшін Мах сандары да өзгеруі мүмкін. Бөлме температурасындағы суда дыбыстан жоғары жылдамдық деп 1440 м/с (4724 фут/с) жоғары кез келген жылдамдық қарастырылады. Қатты денелерде дыбыс толқындары бойлық немесе көлденең полярлануы мүмкін және одан да жоғары жылдамдыққа ие болуы мүмкін. Дыбыстан жоғары жарылу – серпімді материалдағы жарық жылдамдығынан жылдам қозғалатын жарық.

Ертедегі мағынасы

Суперсоник сөзі латын тілінен шыққан екі сөзден тұрады: 1) super: үстінде және 2) sonus: дыбыс, олардың біріктірілген мағынасы – дыбыстан жоғары немесе дыбыстан жылдам. 20-шы ғасырдың басында "суперсоник" термині қалыпты есту диапазонынан жоғары жиілікті дыбысты сипаттау үшін қолданылған. Бұл мағынадағы қазіргі термин – "ультрадыбыстық".

Үзіліссіз нысандар

Бұлшық қамшысының ұшы дыбыс кедергісін бұзуға арналған алғашқы объекті деп саналады, нәтижесінде ерекше "қырылдаған" дыбыс (іс жүзінде, кішкентай дыбыстық жарылыс) пайда болды. Бұлшық қамшысы арқылы жүретін толқын қозғалысы оның дыбыстан жоғары жылдамдыққа жетуіне мүмкіндік береді. Дегенмен, адам жасаған алғашқы дыбыстан жоғары жылдамдық, көбінесе матаның бір бөлігінен туындаған, бұл қамшының кейін дамуына себепкер болды. Көптеген қазіргі заманғы атыс қаруларының оқтары дыбыстан жоғары жылдамдықпен ұшады, мылтықтан атылатын снарядтар көбінесе 3 Махқа жақындап, кейде одан да асып түседі. Көптеген ғарыш кемелері қайта кіру кезеңінде кем дегенде бір бөлігінде дыбыстан жоғары жылдамдыққа жетеді, бірақ ғарыш кемесіне тигізетін әсері ауа тығыздығының төмендігімен азайтылады. Ұшыру кезінде ұшыру құралдары ауа кедергісін азайту үшін 30 км-ден төмен биіктікте дыбыстан жоғары жылдамдыққа жетуден аулақ болады. Дыбыс жылдамдығы биіктікпен біршама төмендейді, себебі температура төмендейді (әдетте 25 км-ге дейін). Одан да жоғары биіктікте температура көтеріледі, соған сәйкес дыбыс жылдамдығы да артады. Ісіп тұрған шар жарылғанда, латекс бөліктері дыбыстан жоғары жылдамдықпен жирылады, бұл өткір және қатты жарылыс дыбысына себеп болады.

Үстірт үнділік жер асты көліктері

Бүгінгі күнге дейін тек бір ғана жер көлігі – ThrustSSC – дыбыс жылдамдығынан асып өтті. Энди Грин басқарған бұл көлік әлемдік жылдамдық рекордын иеленеді, 1997 жылғы 15 қазанда Блэк-Рок шөлінде екі бағыттағы жүрісінде белгілі бір орташа жылдамдыққа қол жеткізді. Bloodhound LSR жобасы 2020 жылы Оңтүстік Африкадағы Хакскинпан даласында реактивтік және гибридтік ракеталық қозғалтқыштармен жабдықталған көлік арқылы рекордты жаңаруға жоспарлаған. Мақсат – қолданыстағы рекордты бұзу, содан кейін команда мүшелері жылдамдықты одан да жоғары деңгейге көтеруге үміттенген әрекеттер жасау еді. Бұл жобаны бастапқыда ThrustSSC жобасының жетекшісі болған Ричард Нобл басқарды, алайда 2018 жылы қаржыландыру мәселелері туындағаннан кейін команданы Ян Уорхерст сатып алып, Bloodhound LSR деп атады. Кейіннен COVID-19 пандемиясының салдарынан жоба мерзімсіз тоқтатылып, көлік сатылымға қойылды.

Үндеуден жоғары ұшу

Қазіргі заманғы истребительдердің көпшілігі үстіндық жылдамдыққа ие ұшақтар. Қазіргі заманғы жолаушылар ұшақтары үстіндық жылдамдыққа қол жеткізе алмайды, бірақ бұрын үстіндық жолаушылар ұшақтары болған, атап айтқанда, Concorde және Туполев Ту-144. Бұл екі жолаушылар ұшағы және кейбір заманауи истребительдер де суперкруизге қабілетті, яғни форсажды қолданбай тұрақты үстіндық ұшу режимінде ұшуға болады. Конкордтың бірнеше сағат бойы суперкруиз режимінде ұшуға және ондаған жылдар бойы жиі ұшуға мүмкіндігі болғандықтан, ол басқа барлық ұшақтарға қарағанда едәуір көп уақытты үстіндық жылдамдықпен өткізді. 2003 жылдың 26 қарашасында Concorde соңғы рейс жасағаннан кейін, үстіндық жолаушылар ұшақтары қызметте қалған жоқ. Кейбір ірі бомбалаушылар, мысалы, Туполев Ту-160 және Rockwell B-1 Lancer да үстіндық жылдамдыққа ие. Үстіндық ұшақтардың аэродинамикасы, субсонық аэродинамикадан қарапайым, себебі ұшақ бойындағы әртүрлі нүктелердегі ауа ағындары бір-біріне әсер ете алмайды. Үстіндық реактивтік ұшақтар мен ракеталық көліктерге трансоникалық аймақта (шамамен Mach 0.85–1.2) кездесетін қосымша аэродинамикалық кедергіні жеңу үшін бірнеше есе көп итермелеу күші қажет. Осы жылдамдықтарда аэроғарыш инженерлері ұшақтың фюзеляжының айналасында ауаны жаңа шок толқындарын тудырмай, ақырын бағыттай алады, бірақ ұшақтың артқы бөлігінде көлденең қимасының кез келген өзгеруі корпуста шок толқындарын тудырады. Дизайнерлер өлшемдердегі кенеттен болатын өзгерістерді азайту үшін үстіндық аудан ережесін және Уиткомб аудан ережесін пайдаланады. Дегенмен, практикалық қолданыста үстіндық ұшақ субсонық және үстіндық режимдерде тұрақты жұмыс істеуі керек, сондықтан аэродинамикалық дизайн күрделірек. Төмен үстіндық кедергіге қол жеткізудің басты кілті – ұшақтың пішінін ұзын және жұқа етіп жасау, және «идеалды» пішінге, фон Карман огивасына немесе Сирс-Хаак корпусына жақындату. Бұл нәтижесінде барлық дерлік үстіндық крейсерлік ұшақтардың фюзеляжы өте ұзын және жұқа, ал қанаттары үлкен дельта пішіндес болады, мысалы, SR-71, Concorde және т.б. Бұл пішін жолаушылар ұшақтары үшін идеалды болмаса да, бомбалаушылар үшін өте қолайлы.