Сучасні військові літаки здатні легко долати звуковий бар’єр, переходячи в надзвуковий політ. Деякі комерційні моделі, як-от знаменитий «Конкорд», також могли це робити, встановлюючи численні рекорди. Завдяки цьому ми маємо доволі глибоке розуміння побічних ефектів польотів на швидкості, що перевищує швидкість звуку, зокрема такого явища, як звуковий удар.
Звуковий удар виникає внаслідок того, що молекули повітря стискаються та відштовхуються, коли літак рухається з високою швидкістю. Це створює ударну хвилю, яка породжує гучний «бум», чутний свідками на землі. Найгучніший звуковий удар, згідно з «Книгою рекордів Гіннесса», належить літаку XF-84H «Thunderscreech» від Republic Aviation Corporation. Цей апарат, визнаний найгучнішим літаком, створював звукові удари своїми обертовими пропелерами, що досягали швидкості 1,18 Маха — або близько 1450 кілометрів на годину. Проте найгучніший звуковий удар не завжди є найсильнішим. Мірою, необхідною для визначення сили звукового удару, є його надлишковий тиск, який, за визначенням NASA, є «величиною збільшення нормального атмосферного тиску, що нас оточує (2116 фунтів на квадратний фут / 14,7 фунтів на квадратний дюйм)». За цим показником, найпотужніший звуковий удар був зафіксований у 1967 році винищувачем F-4 «Фантом».
Експеримент Повітряних Сил з найпотужнішим звуковим ударом
За стандартних умов польоту найсильніший звуковий удар винищувача F-4 «Фантом» сягає близько 21 фунта на квадратний фут. Однак у 1967 році ВПС США цілеспрямовано доводили літак до межі його можливостей, щоб визначити, наскільки потужний удар він може створити. Винищувач F-4 «Фантом», швидкий бойовий літак, виведений з експлуатації у 1990-х роках, досяг надзвичайного показника надлишкового тиску в 144 фунти на квадратний фут, пролітаючи приблизно на висоті 30 метрів над землею. Це сталося через 20 років після того, як американський пілот Чак Єгер (повне ім’я Чарльз Елвуд Єгер), ветеран Другої світової війни та перший пілот в історії, який офіційно подолав звуковий бар’єр, вперше здійснив свій історичний політ.
У наступні роки військові почали досліджувати звукові удари як потенційну зброю, що могла б спричиняти фізіологічні та психологічні ефекти. Проте справа не обмежувалася лише розробкою можливої зброї. Офіційні особи також розглядали наслідки польотів, що долають звуковий бар’єр, для комерційного сектору та цивільного населення. Зрештою, регулярні надзвукові польоти були б дуже небезпечними, якби звукові удари становили загрозу для будівель або людей поблизу. Саме тому вкрай важливо розуміти, наскільки небезпечними є різні рівні надлишкового тиску.
Потенціал руйнувань: Чи небезпечні звукові удари?
Надзвукові польоти спричиняли пошкодження й раніше. У жовтні 1953 року Пентагон проводив демонстрацію абсолютно нового літака F-100 «Super Sabre» (зображеного тут). Коли пілот пролетів повз натовп, шість великих вікон і 27 менших шибок в одній з будівель аеропорту вибило. Важливо, що ніхто не постраждав.
Хоча для значного пошкодження будівель потрібно принаймні 16 фунтів на квадратний фут надлишкового тиску, звуковий удар мав би бути набагато сильнішим, щоб становити фізичну загрозу для людей. NASA оцінює, що для пошкодження барабанних перетинок людини знадобилося б близько 720 фунтів надлишкового тиску — це приблизно в п’ять разів більше, ніж надлишковий тиск, створений під час рекордного польоту F-4 «Фантом». Проте потенціал для пошкодження існує: швидкі зміни тиску, пов’язані з надлишковим тиском у 2160 фунтів на квадратний фут або більше, можуть навіть пошкодити легені спостерігача.
Однак більшість надзвукових польотів навіть близько не наближаються до таких показників, і їхні звукові удари навряд чи спричинять значні пошкодження майна або шкоду людям. Попри це, потенціал перешкод від звуку є однією з головних причин, чому надзвукові польоти ретельно регулюються і не можуть виконуватися в певних місцях. За даними Федерального управління цивільної авіації США (FAA), «всі польоти цивільних повітряних суден заборонені над суходолом Сполучених Штатів зі швидкістю понад 1 Мах». Водночас, FAA визнає, що в певних ситуаціях це може бути необхідним, і тоді може бути наданий спеціальний дозвіл за запитом.
