Čak Jeger

    Za vreme agresije NATO na Jugoslaviju često smo imali prilike da u dnevnoj štampi pročitamo informaciju o probijanju zvučnog zida. Jednu takvu informaciju pod nazivom "PROBIJEN ZVUČNI ZID NAD VIŠE GRADOVA SRBIJE" objavila je Politika 6.juna 1999. godine, citiramo: "Snažna detonacija koja se juče po podne čula u više gradova u Srbiji posledice su probijanja zvučnog zida agresorske NATO avijacije.

     Beogradski centar za obaveštavanje saopštio je da je uzrok snažne detonacije koja se čula u 16:42 časa, posledica probijanja zvučnog zida..."

     Mnogi neupućeni građani pitali su se šta je to zvučni zid? Zvučni zid ili zvučna barijera (eng. sonic barrier) je popularni naziv za skokovitu promenu pritiska ispred letelice (npr. aviona, rakete) koja leti brzinom prostiranja zvuka.

Zvučne pojave

     Kad avion pri povećanju brzine prelazi iz oblasti podzvučnih brzina (0.1<M<0.7) ili bolje reći iz visoko podzvučnih brzina (0.7<M<0.9) u oblast nadzvučnih brzina (M>1.0) dolazi do praska-detonacije. Ovu zvučnu pojavu čuju posmatrači na zemlji dok pilot u kabini aviona ne čuje nikakvu detonaciju. On isključivo po instrumentu (mahmetru ili savremenim digitalnim pokazivačima i prikazivačima) konstatuje da je prešao u nadzvučni režim leta i oseti vibracije aviona.

     Do pojave detonacije, koja podseća na topovski pucanj, eksploziju rakete ili aviobombe, dolazi usled skokovite promene pritiska neposredno ispred letelice.

Opstrujavanje letelice na različitim brzinama

                Pri kretanju nekog tela kroz vazduh ono deluje na strujanje čestica vazduha i potiskuje okolne čestice što izaziva poremećaje u vazduhu. Strujnice se ugibaju. U podzvučnom strujanju signal od tela koji se kreće prenosi se na celo strujno polje.

                Kad se letelica kreće kroz vazduh malom podzvučnom brzinom (0<M<0.3), vazduh koji se nalazi u prostoru oko letelice se slobodno širi na sve strane i ima dovoljno vremena da ne dođe do nagomilavanja čestica vazduha ispred letelice.U ovom slučaju ne dolazi do bitne promene gustine i pritiska vazduha koji okružuje letelicu, posebno  njenih prednjih delova. Ako je u pitanju avion, onda se to odnosi na nos aviona i napadne ivice krila. Stručnjaci smatraju da je vazduh u ovoj oblasti brzina nestišljiv.

                Sa povećanjem brzine leta aviona (0.3<M<0.85) dolazi i do promene slike opstrujavanja letelicce vazduhom. Promena slike opstrujavanja je u funkciji brzine i ona se dešava polako ukoliko je i promena povećanja brzine postepena. Dolazi i do postepenog povećanja gustine i pritiska vazduha oko letelice. Aerodinamičari, kažu da se pri letu aviona u ovom području brzina promene u vazduhu prenose na sve strane u vidu malih poremaćaja pritiska i gustine vazduha. Ovi poremećaji se kreću brzinom zvuka i zbog toga se nazivaju zvučnim talasima. Vazduh u ovoj oblasti brzina je stišljiv.

                Povećanjem brzina Mahovog broja od 0.3 do 0.85 postepeno se ispred letelice nagomilavaju vazdušne čestice jer više nemaju vremena da potiskuju okolne-susedne vazdušne čestice i da se šire i uklanjaju kao pri malim podzvučnim brzinama. Dolazi do nagomilavanja vazduših čestica ispred, letelice što utiče na povećanje gustine i pritiska vazduha. Otpor vazduha pri letu u visoko podzvučnim brzinama se znatno povećava.

                Sa daljnim povećanjem brzine letelice iznad M>0.85, slika opstrujavanja se sve više usložnjava. Otpor vazduha raste. Približavanjem brzni leta M=1.0 letelica se sa svojom brzinom  približava i izjednačuje sa brzinom kretanja talasa malih poremećaja ili, kako smo ih nazvali, zvučnim talasima. Postepeno dolazi do sve većeg nagomilavanja talasa malih poremećaja jedan na drugi i do stvaranja jedne ravni. Kada letelica dostigne brzinu zvuka (M=1.0) talasi malih poremećaja dostižu neki maksimum.

                U tom trenutku (M=1.0) brzina letelice je jednaka brzini kretanja talasa malih poremećaja gustine i pritiska vazduha i oni su spojeni sa letelicom. Ravan nagomilavanja talasa malih poremećaja dostiže maksimum i ova ravan naziva se zvučnim zidom ili zvučnom barijerom.

Probijanje zvučnog zida

                Kada letelica poveća brzinu iznad brzine zvuka (M=1.0), ravan nagomilanih talasa malih poremećaja povija se i dolazi do formiranja konusa čiji vrh se nalazi neposredno ispred nosa letelice. Ovaj konus naziva se Mahov konus.

                Mahov ugao ili konus ne postoji u podzvučnim brzinama leta. Mahov broj je dobio naziv po austrijskom fizičaru Ernestu Mahu (1838-1916). Brzina zvuka je različita za različite brzine leta, ali najveći uticaj ima temperatura vazduha. Za normalno područje temperatura brzina zvuka je: c=20,05 T m/s. Temperatura vazduha (T) uzima se u stepenima Kelvina.

                U nadzvučnom strujanju poremećaji se šire samo do Mahovog konusa. Izvan ovog konusa je zona mirovanja, a unutar zona poremećaja ili zona akcije.

                Prelaz letelice iz visoko podzvučnih brzina u nadzvučne naziva se probijanje zvučnog zida, a propratni efekti u vidu detonacije nazivaju  se zvučni udar.

                Kada čeoni udarni talas dopre do zemlje, na površini zemlje se pojavljuje porast pritiska, a zatim blagi pad, sledi podpritisak, a zatim porast pritiska do konačnog izjednačavanja sa okolnim atmsferskim pritiskom vazduha. Te promene pritiska, koje se dešavaju u veoma kratkom vremenskom intervalu, čuju se na zemlji kao jedna ili dve detonacije. Ako između dolaska na zemlju pritiska od čeonog udarnog talasa i pritiska od repnog udarnog talasa prođe više od 0,1 sekunde, onda se čuju dve detonacije, u protivnom-samo jedna, što je češći slučaj.

                Posledice probijanja zvučnog zida na malim visinama ima više psiholološki karakter i predstavlja demonstraciju sile ako se vrši u okolnostima kakve su bile prilikom agresije NATO na Jugoslaviju. Što se tiče objekta na zemlji, usled probijanja zvučnog zida, moguće su sledeće posledice: lom stakala na prozorima, delimično opadanje maltera i mestimične naprsline u zidovima trošnih kuća i kuća koje nisu građene po građevinskim propisima. Tokom izraelsko-arapskog rata, u dolini Beka, tokom jednog dana izvršeno je probijanje zvučnog zida na ekstremno malim visinama više od deset puta, ali sem rušenja jednog privremenog objekta od priručnog materijala i loma stakala na većem broju stambenih objekata-drugih posledica nije bilo. Autor je kao sudski veštak učestvovao u različitim parnicama u SFRJ u kojima se vodio spor o tome: da li probijanje zvučnog zida može da sruši stambenu kuću. Ekspertize su pokazale da se može naneti manja šteta (lom stakala i ,ređe, opadanje manjih delova maltera), ali ne i da se nanese veća šteta stambenom objektu ili da objekat koji je građen po građevinskim propisima bude srušen.

                Prvi pilot u Jugoslaviji koji je probio zvučni zid i leteo brže od zvuka bio je pukovnik Nikola Lekić (kasnije general-potpukovnik). To se desilo 31. jula 1956. godine sa avionom F-86 "Sejbr", u pikiranju, iznad aerodroma Batajnica.

                Džordž Vels je bio prvi pilot u svetu koji je 26. aprila 1948. godine probio zvučni zid na avionu XP-86 (prototip aviona F-86). Uopšte, prvo probijanje zvučnog zida izvršio je kapetan Čarls Jeger 14. oktobra 1947. godine na Belovom eksperimentalnom raketnom avionu X-1 kada je postigao brzinu M=1,015 ili 1,078 km/h na visini 12800 metara.

Branko Puharić