導入
防音壁は、音速と少なくとも等しい速度、つまり1,224 km/h ( 15°Cの空気中) またはマッハ 1 に達し、内部に衝撃波を引き起こすことを特徴とする空気力学的物理現象です。超音速の「バン」の形。
現象の説明
移動体が流体中で音速に達すると (たとえば、空中の飛行機や鞭の先端など)、過圧力波が集中して衝撃波(聞こえることがあります)を引き起こす現象が発生します。空中）。したがって、近くで航空機が空気の音よりも速い（または等しい）速度で移動すると、一種の爆発または超音速ブーム、時にはダブルバンという音が聞こえます。この現象は、物体が音速を超える限り発生します。これが、私たちが聞く衝撃音が音速の壁を破ることに相当しない理由です。
音の壁は遷音速領域に関連する現象です。翼の周り(ライフルの弾丸の周り、これは質的に同じものです) は、翼から遠く離れた亜音速で、マッハ 1 に達するまで翼の近くで加速されます。亜音速への復帰は、猛烈な圧縮、衝撃波によって起こります。これにより、抗力が増加し、衝撃波の下流で剥離が生じ、失速と同様の不安定性が生じます。
そこから速度が増加すると、衝撃波は後縁に到達するまで後退し、前縁の前に別の衝撃波が形成されます。その後、音の壁を越えます。流れは、ダブルバングを引き起こす 2 つの衝撃波を特徴とする超音速状態で安定性を取り戻しました。
大気の湿度が非常に高い場合、ジェット機の後ろによく見られる白い跡を生む現象に近い現象が起こり、局所的な結露を伴うことがあり、衝撃波を多かれ少なかれ視覚化することができます。飛行機のわずかに前方にある広大な「盾」。
最初の超音速機では二重の衝撃音を聞くことができましたが、非常に近いことが多く、区別するのは必ずしも容易ではありませんでした。非常に一般的な理論によると、最初の衝撃波は飛行機の機首、特に翼の前縁から来る衝撃波に対応し、2 番目の衝撃波は尾翼で形成されます。実際、人間の耳は、飛行機から遠く離れたところで 1 つの波に結合する、非常に近い 2 つの波を区別することができません。 「本物の」ダブルバングは、実際には、突然の展開（加速、回転）によって生じ、いくつかの衝撃波が形成され、十分な時間差を持って観察者の耳に連続して到達しました。誤って、衝撃波が圧縮期間と低下期間で構成されているという事実から、ダブルバンについて語る人もいますが、人間の耳は単一の音現象（および、その後に発生する可能性のある音のエコー）だけを知覚します。地元の救済）。
表現の由来
防音壁という用語には主に歴史的な意味があります。実際、第二次世界大戦の飛行士がこの限界に近づき始めたとき、彼らは不安定さと航空機の制御の「強化」に気づきました。この組み合わせにより、この限界に近づくことが特に困難になり、飛行士たちはそれを「音の壁」と呼ぶようになりました。 1947 年 10 月 14 日にチャック・イェーガーがベル X-1に乗ってこの障害物を越えたとき、この用語は抵抗の突然の増加を絵で説明するためにまだ残っていました。
「音の壁」は実際には、飛行機が音速を超えることができるのではないかと疑問に思った 1940 年代のイギリスの技術者、WF ヒルトンから来た言葉です。飛行機が音速よりも遅い速度で飛行すると、気流の乱れが発生します。その速度が音の速度 (0°C の空気中で331 ms -1 ) に近づくと、非常に強く圧縮された音波が生成されます。超音速では、波はマッハコーンと呼ばれる円錐形の衝撃波を形成します。それらが地面に到達すると、超音速ブームが発生します。航空機の空気力学と矢の形をした翼は、衝撃波の欠点を克服するのに役立ちます。しかし、マッハコーンの先端は航空機から伸び、その基部は地球の方向を向いているため、超音速ブームを回避する手段は実際に実験されていません。そして、それは鼓膜上の空気の過圧と減圧の衝撃であり、それが（二重）爆発を引き起こします。 MHD とも呼ばれる磁気流体力学推進を使用する装置 (風洞試験がいくつか行われています) は超音速ブームを生成しないと想定されています。