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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.
Grumman f-14 tomcat
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 evento 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.
Primer avión británico que rompe la barrera del sonido
Hoy en día, los aviones de combate alcanzan habitualmente velocidades superiores a la del sonido, pero hubo un tiempo en que los científicos se preguntaban si el aumento de la resistencia aerodinámica a medida que un avión se acercaba a ese umbral prohibiría tal hazaña. El honor de ser el primer piloto de pruebas en romper la barrera del sonido corresponde a Charles Edward “Chuck” Yeager.
Nacido en 1923, los padres de Yeager eran granjeros en Myra, Virginia Occidental. Jugó al baloncesto y al fútbol en el instituto y se graduó en 1941. Inspirado por su experiencia en un campamento de verano de entrenamiento militar para ciudadanos en Indiana, se alistó en las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos ese otoño. Técnicamente no era elegible para el entrenamiento de vuelo debido a su edad y a la falta de educación avanzada, Yeager fue admitido en el programa cuando estalló la Segunda Guerra Mundial, en parte debido a su excelente agudeza visual.Dos años más tarde, Yeager recibió sus alas de piloto, enviando al extranjero para unirse al esfuerzo de guerra el 23 de noviembre de 1943. Demostró ser un excelente piloto de caza, acumulando 11,5 victorias oficiales; fue el primer piloto en derribar cinco aviones enemigos en un solo día (“as en un día”) el 12 de octubre de 1944. Sin embargo, más tarde expresó su arrepentimiento y disgusto por algunas de las atrocidades cometidas durante la guerra por personal de ambos bandos del conflicto, incluida la orden de participar en una misión de ametrallamiento que tenía como objetivo a la población civil. Después de la guerra, Yeager se convirtió en piloto de pruebas en la actual base aérea de Edwards.
Lo que ocurre cuando se rompe la barrera del sonido
Un estampido sónico es el componente audible de una onda de choque en el aire. El término se utiliza comúnmente para referirse a los choques en el aire causados por el vuelo supersónico de aviones militares o transportes de pasajeros como el Concorde (Mach 2,2, que ya no vuela) y el Transbordador Espacial (Mach 27). Los estampidos sónicos generan enormes cantidades de energía sonora, con un sonido muy parecido al de una explosión; normalmente el frente de choque puede acercarse a los 100 megavatios por metro cuadrado, y puede superar los 200 decibelios.
Cuando un avión se acerca a la barrera del sonido, a veces se forma una nube inusual en su estela. Una Singularidad de Prandtl-Glauert es el resultado de una caída de presión, debida a la formación de la onda de choque. Este cambio de presión provoca un fuerte descenso de la temperatura, que en condiciones de humedad hace que el vapor de agua del aire se condense en gotas y forme la nube.
Cuando un objeto se desplaza por el aire, crea una serie de ondas de presión delante y detrás de él, similares a las ondas de proa y de popa creadas por un barco. Estas ondas viajan a la velocidad del sonido y, a medida que la velocidad del avión aumenta, las ondas son forzadas a juntarse o “comprimidas” porque no pueden “apartarse” unas de otras, fusionándose finalmente en una única onda de choque a la velocidad del sonido. Esta velocidad crítica se conoce como Mach 1 y es de 1.225 km/h (761 mph) a nivel del mar.
