Helibarjäär

Allikas: Vikipeedia
Mine navigeerimisribale Mine otsikasti
FA-18 hävituslennuki lend ülehelikiirusel (7. juuli 1999)

Helibarjäär on kirjelduslik nähtus, kus õhus (atmosfääris) liikuv keha, enamasti lendkehad (mürsud, kuulid, raketid), auto, relssliikur, lennuk jne., saavutades helikiiruse Mach 1, tekitavad õhu kokkusurutavuse tõttu oma korpuse osade järel lööklaine (kompressioonilaine), mille tagajärjel õhus liikuva keha aerodünaamiline takistus suureneb hüppeliselt.

Esimestel helikiiruse saavutamise katsetel lennukitega, näisid aerodünaamilise takistuse järsu kasvu tõttu kogetud tagajärjed moodustavat barjääri, mille ületamine tundus olevat väga keeruline või lausa võimatu.[1][2] Väljendit helibarjäär kasutatakse ka tänapäeval, viidates nähtustele helikiiruse ületamise hetkel.

20-kraadises (°C) õhus on helikiirus 343 meetrit sekundis. Helibarjääri väljend tuli kasutusele Teise maailmasõja ajal, kui kiireimate hävituslennukite piloodid märkasid pikeerimisel õhu kokkusurutavuse ohtlike mõjusid. Viikümnendate aastate algusel olid hävituslennukid tänu uutele aerodünaamilistele lahendustele ja piisavalt võimsate mootoritega võimelised saavutama helikiiruse ja seda ületama ka horisontaallennul. Pärast helikiiruse ületamist väheneb aerodünaamiline takistus jälle, kuid jääb suuremaks kui allahelikiirusel lennates. Helibarjääri ületamisel võib sageli näha startivast raketist või kiirenduvast lennukist lähtuvat, kergelt koonusekujulist pilvetaolist moodustist, mis tekib šokilaines kastetäpi saavutanud kondenseerunud õhuniiskusest.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Meteoorid langevad Maa atmosfääris alati ülehelikiirusel.

Helibarjääri ametlik ületamine lennukiga[muuda | muuda lähteteksti]

Briti lennundusministeerium allkirjastas kokkuleppe Ameerika Ühendriikidega vahetama kõiki omavahelisi suurte kiiruste alaseid uurimistöid, teavet ja konstruktsioone. Firmale Bell Aircraft anti juurdepääs M.52 joonistele ja uurimistöödele,[3] kuid USA taganes kokkuleppest ega jaganud mingit informatsiooni Britidele vastutasuks.[4] Belli esimesel ülehelikiiruseline rakettlennukil kasutati ikka veel traditsioonilist stabilisaatorit.

Chuck Yeager Bell X-1 ees, millega ta ületas esimest korda helibarjääri rõhtses lennus

Nad utiliseerisid informatsiooni, et alustada tööd Bell X-1 kallal. Lõplik versioon mudelist Bell X-1 sarnanes disainilt originaal Miles M.52 versioonile. X-1 oli see, milles Chuck Yeagerile anti au olla esimene inimene, kes ületab helibarjääri horisontaallennus 14 oktoober 1947, lennates kõrgusel 13,7 km. George Welch tegi vettpidava, kuid ametlikult kinnitamata väite, et ületas helibarjääri 1. oktoobril 1947, lennates XP-86 Sabrega. Ta väitis ka, et ta kordas enda ülehelikiirusega lendu 14. oktoobril 1957, 30 minutit enne Yeageri helibarjääri ületamist. Kuigi tõendid tunnistajatelt ja instrumentidelt tugevalt vihjavad, et Welch saavutas ülehelikiiruse, ei olnud lennud korralikult jälgitud, mistõttu on need ametlikult tunnustamata. XP-86 saavutas ametlikult ülehelikiiruse 26. aprillil 1948.[5]

14. oktoobril 1947, pisut kuu aega enne seda, kui Ameerika Ühendriikide Õhuvägi (US Air Force) tehti eraldiseisvaks teenistuseks, kulmineerusid testid esimeste mehitatud ülehelikiiruse lendudega. Piloodiks õhuväe kapten Charles "Chuck" Yeager õhusõidukis #46-062, mille ta ristis Glamorous Glenniks. Raketitoitega õhusõiduk lasti vabaks pommi vaheruumist spetsiaalselt modifitseeritud B-29 küljest ja liugles maandumisele. XS-1 lend number 50 on esimene, milles X-1 salvestas ülehelikiiruse lennu, tippkiiruseks Mach 1 (1,299 km/h). Siiski, Yeager ja paljud teised personalist usuvad, et lend #49 (piloodiks Yeager), mis saavutas dokumenteeritud tippkiiruse Mach 0,997 (339 m/s, 1221 km/h), võis ületada Mach 1.

X-1 esialgse ülehelikiiruse lennu tulemusena, otsustas National Aeronautics Association oma 1948 Collier trofee kolme põhiprogrammis osaleja vahel jagada. President Harry S. Truman autasustas Valges Majas Larry Belli õhusõiduki väljatöötamise, kapten Yeagerit piloodiks olemise ja John Stacki NACA panuse eest.

Jackie Cochran oli esimene naine, kes ületas helibarjääri 18. mail 1953 Canadair Sabre’s, Yeager tema tiivamehena.

21. augustil 1961 ületas Douglas DC-8-42 mitteametlikult Mach 1 kontrollitud pikeerimise ajal testlennul Edwardsi lennubaasis, mida vaatles ja raporteeris meeskond. Meeskonna liikmed olid William Magruder(piloot), Paul Patten(kaaspiloot), Joseph Tomich (lennuinsener) ja Richard H. Edwards (lennutestinsener). See oli esimene ülehelikiiruse lend tsiviilreisilennukil, ja ka ainuke peale Concorde'i ja Tu-144’e.[6]

Helibarjäär lahti mõtestatud[muuda | muuda lähteteksti]

Kui teadus kiirest lennust muutus laiemalt arusaadavamaks, viis mitu muutust arusaamiseni, et helibarjäär on õigetel tingimustel lihtsasti läbistatav. Nende muutuste seas olid õhukeste kaldetiivade kasutuselevõtt, piirkonnareegel (area rule), ja üha suureneva võimsusega mootorid. 1950. aastaiks suutsid paljud hävituslennukid ületada helibarjääri, kuigi tihti kannatasid selle käigus juhitavuse probleemide all. Tänapäevased õhusõidukid suudavad barjäärist läbi sõita ilma juhitavuse probleemideta.[7]

Chuck Yeager ületas helibarjääri Bell X-1's 14. oktoobril 1947

1950ndate lõpuks oli probleem nii hästi mõistetav, et paljud firmad hakkasid investeerima ülehelikiiruste lennuettevõtetesse või lühidalt SST(Supersonic Transport), uskudes, et see on järgmine loomulik samm lennuettevõtete evolutsioonis. Siiski on ülehelikiiruste lennuettevõtete võidukäik veel juhtumata. Kuigi Concorde ja Tupolev Tu-144 astusid teenistusse juba 1970ndatel kõrvaldati mõlemad käibelt ilma sarnase mudelitega asendamata. Viimane Concorde’i lend teenistuses toimus 2003.

Kuigi Concorde ja Tu-144 olid esimesed õhusõidukid, mis kandsid äriresijaid ülehelikiirustel, ei olnud nad esimesed kommertsõhuliinid, mis ületasid helibarjääri. 21. augustil 1961 Douglas DC-8 ületas õhubarjääri Mach 1,012 või 1240 km/h kiirusega kontrollitud pikeeringus läbides 12 510m. Lennu eesmärk oli koguda andmeid uue eesrinde tiiva disaini kohta.[8]

Helibarjääri ületamine inimesena[muuda | muuda lähteteksti]

Felix Baumgartner[muuda | muuda lähteteksti]

Felix Baumgartner koos toetava tiimi teadlaste ja nende sponsori Red Bulliga üritas 2012. aasta oktoobris sooritada kõrgeimat langevarjuhüpet. Eesmärk oli hüpata 36 580 m kõrguselt heeliumõhupallilt ja saada esimeseks langevarjuriks, kes ületab langemises helibarjääri. Õhupalliga atmosfääris üles lendamine oli planeeritud 9. oktoobril 2012, aga katkestati ebasoodsa ilma tõttu, hiljem lennati üles hoopis 14. oktoobril. Samale kuupäevale sattus ka USA testpiloodi Chuck Yeageri eduka helibarjääri ületamise õhusõidukis katse 65. aastapäev.[9]

Peale 39 045 m maailmarekordi kõrguselt hüppamist ületas Baumgartner helibarjääri, kui liikus kiirustel kuni 1342 km/h või Mach 1,26 ning maandus edukalt New Mexico idaosas. Peale hüpet peetud pressikonverentsil avaldati, et ta oli vabalangemises 4 minutit, 18 sekundit. Teine pikim vabalangemine on Joseph Kittingeri 1960. a hüpe, mis kestis 4 minutit 36 sekundit.[9]

Alan Eustace[muuda | muuda lähteteksti]

2014. aasta oktoobris purustas Baumgartneri rekordi kõrgeimas langevarjuga hüppamises ja ületas selle käigus ka helibarjäri Googlei vanem asepresident Alan Eustace.[10]

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Farlex. (30. aprill 2019). The Free Dictionary.
  2. Oxford Living Dictionaries. (30. aprill 2019).
  3. Wood, D. (1975). Project Cancelled. Indianapolis: The Bobbs.Mmerrill Company INC.
  4. Bancroft, D. (2. mai 2019. a.). NOVA.
  5. Wagner, R. (1963). The North American Sabre. London: MacDonald.
  6. Wasserzieher, B. (2. mai 2019. a.). Air & Space Smithsonian.
  7. Dirac Delta. (2. mai 2019. a.). Dirac Delta.
  8. DC8. (2. mai 2019. a.). DC8. Douglas Passenger Jet Breaks Sound Barrier
  9. 9,0 9,1 Newcomb, A., & Sunseri, G. (30. aprill 2019. a.). abc NEWS. Felix Baumgartner: Daredevil's Supersonic Leap Breaks Three Records.
  10. Markoff, J. (2. mai 2019. a.). The New York Times. Parahutist's Record Fall: Over 25 Miles in 15 Minutes.

Viitamistõrge: <references>-siltide vahel olevat <ref>-silti nimega "EbWUk" ei kasutata eelnevas tekstis.

Viitamistõrge: <references>-siltide vahel olevat <ref>-silti nimega "WleUK" ei kasutata eelnevas tekstis.