звуковой удар

Рис. 1. Зависимость избыточного давления от времени в ближней и дальней зонах.

звуково́й уда́р — акустическое явление, возникающее при распространении а атмосфере Земли ударных волн, создаваемых самолётом при полёте со сверхзвуковой скоростью. Область распространения возмущений от летящего со сверхзвуковой скоростью летательного аппарата в атмосфере обычно ограничена поверхностью головной волны от носика фюзеляжа, за которой следуют ударные волны разной интенсивности от других частей самолёта (от крыла, хвостового оперения, мотогондол и т. д.). Поскольку более интенсивные ударные волны распространяются в атмосфере с большей скоростью, то они догоняют менее интенсивные, сливаясь с ними по мере удаления от летательного аппарата, и в дальней зоне (или на поверхности Земли при полёте на сравнительно больших высотах) в атмосфере остаются только 2 ударные волны: головная и хвостовая с линейным профилем падения давления между ними (рис. 1), что обычно воспринимается как двойной хлопок. Это так называем N-образная волна давления.

З. у. зависит от формы летательного аппарата, его размеров, режима полёта, состояния атмосферы, рельефа местности и т. д. Это явление не поддаётся полному моделированию в лабораторных условиях. Влияние отдельных факторов на З. у. изучается экспериментально при полётах сверхзвуковых самолётов и в аэродинамических трубах. Влияние З. у. на человека и животных изучается на специальных экспериментальных установках, имитирующих З. у. Теоретические методы исследования З. у. основаны главным образом на геометрической акустике, но с учётом нелинейных эффектов. Согласно теории З. у. возмущения, исходящие от самолёта в какой-либо момент времени, распространяются вдоль звуковых (или характеристических) лучей, образующих в пространстве некоторую коническую поверхность (см. Маха конус). Вследствие неоднородности атмосферы лучи искривляются, так что некоторые из них уходят в верхние слои атмосферы, не достигая поверхности Земли. Благодаря отражению лучей зона слышимости З. у. (зона AB на рис. 2) ограничена в боковом направлении по отношению к трассе полёта. Ширина этой зоны в зависимости от состояния атмосферы и режима полёта самолёта составляет 8—10 высот полёта. Отражением лучей объясняется также отсутствие З. у. на поверхности Земли при полёте самолёта с небольшой сверхзвуковой скоростью. При разгоне, развороте и других манёврах самолёта возможно образование каустики, вблизи которой происходит локальное повышение избыточного давления из-за наложения волн давления друг на друга.

Интенсивность З. у. (см. Интенсивность звука) невелика и имеет порядок 0,1% от атмосферного давления при продолжительности нескольких десятых долей секунды. Однако внезапность, с которой человек воспринимает З. у., может вызывать у него отрицательную реакцию (испуг).

Литература:
[Жилин Ю. Л.], Звуковой удар, в кн.: Авиационная акустика, М., 1973.

Ю. Л. Жилин, С. Л. Чернышёв.

Рис. 2. Проекция траекторий звуковых лучей на плоскость, нормальную вектору скорости полёта.