Uçaklar düşük sayılacak hızlarda uçtuklarında, hava, düzenli bir biçimde akarak uçağın yolundan çekilir. Bu nedenle uçağın çevresinde, normalden biraz daha yüksek basınçta bir alan oluşur. Uçağın hızı arttıkça, basınç alanının şiddeti de artar ve apansız basınç yükselmesi gösteren bölgeler ortaya çıkar. Uçağın hızı ses hızına (Mach 1) ulaşırsa, bu apansız basınç yükselmeleri şok dalgalarına dönüşür. Şok dalgaları, havanın hız ve basınç değiştirdiği yüzeylerdir. Öteki dalgalar gibi, başlangıç noktasından oldukça uzağa yayılıp, uçağın çevresinde geniş bir alanı etkilerler.
Uçağın hızı ses hızı dolayındayken, şok dalgaları öne doğru hareket eder. Ama, uçağın hızı ses hızının üstüne çıkınca, şok dalgaları, uçuş doğrultusuna göre gittikçe genişleyen bir açıyla, dışa doğru yönelirler. Dalgaların hareket yolları. «ışın» diye adlandırılır. Bu ışınlar, tıpkı ışık ışınları gibi. camdan ya da sudan geçerken kırılır. Atmosferdeki sıcaklık değişiklikleri nedeniyle ışınlar, yukarı doğru kırılır ve yaklaşık Mach sayısının 1.15 katı kadar (ses hızının 1,15 katına eşit bir değere kadar) hızda, yüksekte yatay olarak uçan uçaktan yere ulaşamazlar. Ama bu Mach sayısının üstündeki ışınlar yere ulaşır ve şok dalgalarının yerdüzeyinde oluşturduğu basınç alanlarına «ses patlaması» denir.
Ses hızının üstünde uçan uçaklar şok dalgaları yaratır. Belirli bir süpersonik (sesüstü) uçuş için ses patlamalarının yerden duyulduğu alan, uçağın sesüstü hıza ulaştığı bölgeden, sesaltı hıza düştüğü bölgeye kadar yayılır. Bu etki alanı içinde bulunan yerlerde, uçak geçer geçmez bir ses patlaması duyulur. Ama söz konusu alanın başlangıç bölgesinde hem iki ses patlaması, hem de yüksek bir gürültü oluşur. Bunun nedeni, uçağın ivmelenmesi sırasında dalgaların yakınsama özelliği göstermesidir.
Etki alanının genişliği, uçağın hızı ve yüksekliğiyle birlikte artar. Ses hızının iki katı bir hızda, yerden 15 000 m yükseklikte uçan bir uçak için genişlik, yaklaşık 80 km'dir. Ancak, alanın gerçek genişliği, uçak ve yer arasındaki rüzgar ile atmosfer sıcaklığından da etkilenir.
Patlamanın basınçzaman grafiği çizilse, sonuç bir N dalgası olur. Başka bir deyişle, basınçta apansız bir yükseliş, hafif bir iniş ve gene apansız bir yükseliş görülür. İki basınç yükselişi ya da şoku, insanlar tarafından ayrı ayrı duyulan iki gürültü oluşturur. îki gürültü arasındaki süre, uçağın uzunluğuyla orantılıdır. Sözgelimi, süpersonik Concorde uçağı için bu süre, saniyenin dörtte biri kadar, Lightning jet savaş uçağı içinse, saniyenin 10'da biri kadardır.
Bir ses patlamasının şiddeti karakteristik yüksek basınçla belirlenir. Karakteristik yüksek basınç N biçimindeki grafiğe uyum sağlayan şok dalgasının basıncıdır. Atmosfer etkileri nedeniyle, ses patlamaları her zaman N biçiminde olmayabilir. Özellikle etki alanının uçlarında, dalga biçimi genellikle bozulur.
Karakteristik yüksek basınç, uçağın yüksekliği arttıkça azalır; büyük uçaklarda daha yüksektir; uçağın hızı artınca da biraz azalır. Ayrıca, karakteristik yüksek basıncın değeri, uçağın yörüngesinden dışa doğru da azalır. Merkez çizgisine göre alanın uçlarında, dalga biçimi az da olsa İV dalgasına benzerliğini korur, ama şiddeti yaklaşık yarı yarıya düşer. Ses hızının iki katında ve yerden 15 000 m yüksekte uçan bir Concorde uçağının yörüngesinde karakteristik yüksek basınç.standart atmosfer koşullarında yaklaşık 1 milibardır. Atmosfer basınçları bu değeri, dolayısıyle de ses patlamasının etkisini, değiştirebilirler.
Ses patlamalarının etkileri üstünde pek çok araştırma yapılmıştır. Bazı hayvan türlerinin bu ses patlamalarını ilk duyduklarında rahatsız olmalarına karşılık, çoğunun 1 milibarlık yüksek basınç değerindeki ses patlamalarına alıştıkları görülmüştür. Bu durum, kara hayvanları kadar deniz canlıları ve kuşlar için de geçerlidir. İnsanların tepkileriyse pek açık değildir.Ses patlamalarının yapılar üstündeki etkileri konusunda, çok daha ayrıntılı bilgi edinilmiştir. 1 milibar düzeyindeki bir ses patlaması, yapıların ana bölümleri üstünde hiç bir etki yapmaz. Bunun en açık kanıtı olarak, askeri uçakların sürekli olarak sesüstü uçuşlar yaptığı Batı Almanya gösterilebilir. Ayrıca, uzun bir süredir deneme amacıyla ses patlamalarınauğratılan birçok eyaletin bulunduğu A.B.D 'nden de kanıtlar verilebilir. Buralarda, yapıların ana bölümlerinde herhangi bir zarar belirtisi olmadığı görülmüş, yalnızca dam, pencere ve sıvalar gibi bazı yüzeysel bölümlerde etkilenme belirtileri ortaya çıkmıştır.


Kaynak:4-cilt:6

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler »