Can en sonic boom producerad på 60.000 "hörs på marken?

20
Concorde korsade normalt i en höjd av 55-60.000 fot, men fick inte flyga över befolkade områden på grund av det buller som det producerar. Kan ljudet av ett flygplan på 60 000 fot höras på marken?

    
uppsättning Ethan 07.08.2015 02:10

2 svar

22

Ja, en sonisk boom producerad på 60.000 "kan höras på marken.

Först och främst består en ljudbom i en kraftig ökning av lufttrycket, följt av en långsam, linjär minskning under det nominella omgivande trycket, och igen en brant ökning tillbaka till det nominella trycket. Det kallas därför N-formad våg eller bara N-våg . Här är ett diagram med flera Sonic Booms, åtgärder från NASA och hittades på Wikipedia :

Påsammawiki-sidanämnsen dokument från NASA

391.133

Dessa mätningar är från flygplan med olika höjd. Eftersom ljudtrycket beror på avstånd som $ p \ sim \ frac {1} {r} $, kan man beräkna trycket för en viss höjd som i följande tabell. Det förutsätter emellertid att flygplanet ger samma "bomintensitet" vid den höjden, vilket du borde tvivla åtminstone för SR-71.

391.133

Som du kan se är Concorde det högsta planet, den mest jämförbara F-104 (hastighet, höjd) ger bara 40% av sitt ljudtryck. Men F-104 är också mycket mycket mindre än Concorde.

Rymdfärjan är mycket högt för sin låga hastighet. Det ser dock ut som en flygande tegelsten än ett elegant, strömlinjeformat flygplan, så inte konstigt att det skapar starka chockvågor.

SR71 verkar vara väldigt tyst för sin hastighet, men som sagt tror jag inte att du kan dra ner den till 48000ft och förväntar sig samma beteende. En ljudbom börjar dock sprida sig i ett (större) avstånd, det kan redan hända att SR-71 härrör. (Det är också ett spionplan med en mycket speciell form - det kan vara, det minskar bommen också).

Det måste sägas att det är svårt att översätta siffrorna till en jämförbar ljudnivå, för det som gör högtalan är inte bara det maximala trycket utan också uppgångstiden.
Som mot exempel förändras lufttrycket med 130Pa varje höjdhöjd (i marken), och du hör inte tryckförändringen när du stiger upp från din stol (~ 100 kPa)

Dessutom verkar ett plötsligt ljud vara mycket högre än ett ljud som långsamt ökar till samma nivå - och bandet har den mest plötsliga vågformen möjlig. (Lyssna på hög musik med hörlurar - när spelaren klipper en sekund, det första ögonblicket efter verkligen gör ont)

Det finns dock en lång tabell på Wikipedia som visar ljudkällor och deras nivåer. Till exempel:

391.133

Dessa nivåer är effektivt ljudtryck . För att översätta en perfekt N-våg med givet maximalt tryck till effektivt tryck måste du multiplicera värdet med $ \ frac {1} {\ sqrt {3}} \ ca0.577 $.

Således har Sonic Boom i Concorde ett effektivt värde på 57Pa, vilket kan jämföras med trumpeten i 0.5m avstånd.

(Som sagt är det fortfarande en skillnad, eftersom bommen är ett skarpt, kort ljud, men det ger en idé.)

Förresten snubblade jag bara på ett annat dokument , om primära och sekundära soniska bommar.

Det står att du hör en primär sonisk boom som kommer från flygplanet inom ett sidavstånd på ~ 20nm (fasta linjer) samt en sekundär bom inom ett avstånd på 60-85nm (streckade linjer). Dessa sekundära vågor är en återspegling av de uppåtgående chockvågorna från flygplanet i atmosfären. Den sekundära bommen är inte en kort, högt bang, men en längre och mindre intensiv rubbning, vilket gör det svårt att identifiera källan.

    
svaret ges 07.08.2015 12:23
7

60000 ft är bara ~ 11 miles. Det högt upp ljudet reser sig faktiskt över mycket större ett område. Rymdfärjan gick in i atmosfären mycket högre än det och du kunde höra bommen från det mycket bra när det skulle flyga över.

    
svaret ges 07.08.2015 03:40

Läs andra frågor om taggar