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Velocidad de la pluma sónica
Esta foto del bombardero B-2 Spirit Stealth, que no rompe la barrera del sonido, muestra que el extraordinario efecto de las nubes no está precisamente ligado a la ruptura de la barrera del sonido. El avión estaba completando una misión sobre el Océano Pacífico. Esta foto se debe a Bobbi García, un fotógrafo aéreo civil que trabaja para Rohmann Services en apoyo del Centro de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea (AFFTC). Apareció en el número del 30 de diciembre de 2002 de Aviation Week and Space Technology.
Referencias generales para las tres primeras fotos y muchas otras: United States Navy (USN, http://www.navy.mil ), United States Department of Defense (DoD, http://www.DefenseLink.mil o http://www.dod.gov), Government of the United States of America (USA).
El F 18 super hornet rompe la barrera del sonido
El primer avión supersónico, que imitaba la forma de una bala de ametralladora, demostró que era posible romper la barrera del sonido. Pero, dado que esta revolucionaria innovación fue un fracaso comercial, ¿serán los viajes supersónicos económicamente viables algún día?
Cuando la aviación estaba aún en pañales, la gente imaginaba viajar de Londres a Nueva York, de Los Ángeles a Tokio o de Madrid a Boston en sólo tres horas, algo que sería posible con aviones capaces de volar más rápido que el sonido. El primer vuelo supersónico de la historia tuvo lugar el 14 de octubre de 1947, una hazaña que nos llevó a un territorio casi inexplorado por la ciencia, más allá de lo teórico. Pero ese sueño tecnológico hecho realidad se esfumó en pocas décadas. Y a pesar de los muchos avances logrados en la industria aeronáutica, aún quedan grandes retos por delante para que los vuelos supersónicos de pasajeros vuelvan a ser una realidad.
En 1903, los hermanos Wright consiguieron hacer volar un avión por primera vez. Su máquina voladora permaneció en el aire durante 12 segundos y aterrizó tras una distancia de 37 metros. En los años siguientes, se construyeron aviones capaces de volar distancias más largas. En aquella época, la velocidad de los aviones era demasiado lenta para considerar siquiera la posibilidad de viajar más rápido que el sonido.
Un avión rompe la barrera del sonido
Cualquier discusión sobre lo que ocurre cuando un objeto rompe la barrera del sonido debe comenzar con la descripción física del sonido como una onda con una velocidad de propagación finita. Cualquiera que haya escuchado un eco (ondas sonoras que se reflejan en una superficie lejana) o haya estado lo suficientemente lejos de un acontecimiento como para verlo primero y escucharlo después está familiarizado con la propagación relativamente lenta de las ondas sonoras. A nivel del mar y en condiciones atmosféricas estándar de 22 grados Celsius, las ondas sonoras viajan a 345 metros por segundo (770 millas por hora). A medida que la temperatura local disminuye, la velocidad del sonido también disminuye, de modo que para un avión que vuela a 35.000 pies, donde la temperatura ambiente es de 54 C, la velocidad local del sonido es de 295 metros por segundo (660 millas por hora).
Dado que la velocidad de propagación de las ondas sonoras es finita, las fuentes de sonido que están en movimiento pueden empezar a alcanzar las ondas sonoras que emiten. A medida que la velocidad del objeto aumenta hasta la velocidad sónica (la velocidad local de las ondas sonoras), estas ondas sonoras comienzan a apilarse delante del objeto. Si el objeto tiene suficiente aceleración, puede atravesar esta barrera de ondas sonoras y adelantarse al sonido radiado. El cambio de presión que se produce cuando el objeto supera toda la presión y las ondas sonoras que tiene delante se escucha en el suelo como una explosión, o boom sónico.
Velocidad de la barrera del sonido
Hay dos tipos de ondas: Las ondas N y las ondas U. La onda N se genera a partir de condiciones de vuelo estables, y su onda de presión tiene la forma de la letra “N”. Las ondas N tienen un choque frontal hasta un pico de sobrepresión positivo que va seguido de una disminución lineal de la presión hasta que el choque posterior vuelve a la presión ambiente. La onda U, o pluma enfocada, se genera en los vuelos de maniobra, y su onda de presión tiene forma de letra “U”. Las ondas U tienen choques positivos en la parte delantera y trasera de la pluma en los que los picos de sobrepresión aumentan en comparación con la onda N.
El estampido sónico más fuerte jamás registrado fue de 144 libras por pie cuadrado y no causó lesiones a los investigadores que estuvieron expuestos a él. El estampido fue producido por un F-4 que volaba justo por encima de la velocidad del sonido a una altitud de 100 pies.
En pruebas recientes, el boom máximo medido en condiciones de vuelo más realistas fue de 21 libras por pie cuadrado. Existe la probabilidad de que se produzcan algunos daños, por ejemplo, la rotura de cristales, como consecuencia del estampido sónico. Los edificios en buen estado no deberían sufrir daños por presiones inferiores a 16 libras por pie cuadrado. Y, normalmente, la exposición de la comunidad al estampido sónico es inferior a dos libras por pie cuadrado. El movimiento del suelo resultante del estampido sónico es raro y está muy por debajo de los umbrales de daño estructural aceptados por la Oficina de Minas de Estados Unidos y otras agencias.
