Äänivallin rikkominen ei tunnu lentokoneessa yhtään miltään ja sen voi havaita lähinnä Mach nopeuden ilmaisevasta mittarista. Maanpinnalla äänivallin rikkoutumisen sen sijaan voi huomata niin sanottuna yliäänipamauksena. Yliäänipamaus ei kuitenkaan ole ilmaisuna erityisen osuva. Ensinnäkään ”yliäänipamaus” ei synny varsinaisesti äänestä, vaan kyse on paineesta.
Äänen nopeus on riippuvainen vain lämpötilasta. Lämpötila ja lentokorkeus määrittävät kuinka nopeasti ilmamolekyylit pääsevät kiertämään ilmakehässä liikkuvan lentokoneen. Lennettäessä merenpinnan tasalla ja lämpötilan ollessa +15 Celsius astetta, äänen nopeus on noin 1200 km/h – eli noin 330 m/s.
Äänen nopeuden ylittämiseen liittyvä ”äänivalli” mielletään eräänlaisena muurina siksi, että lennettäessä suurella nopeudella koneeseen osuvat ilmamolekyylit eivät ehdi kiertämään koneen ympäri sen lentäessä eteenpäin ja koneen törmätessä aina uusiin ilmamolekyyleihin. Vähitellen ilmamolekyylit alkavat puristua muodostaen lopulta ilmamolekyylien muurin.
Matkustajalentokoneella ilmamolekyylien puristuminen ei tuota ongelmaa, koska ilmamolekyylit ehtivät kiertämään koneen ympäri sen lentäessä eteenpäin. Toisin sanoen ongelmaa ei ole, koska siviilikoneet ovat yksinkertaisesti hitaita.
Mutta kun hävittäjällä kiihdyttää noin 1200 km/h suuremmalle nopeudelle, ilma ei ehdi koneen ”alta pois” ja kone alkaa vähitellen työntymään puristuneiden ilmamolekyylien muodostaman seinämän läpi. Tämän seurauksena ilmamolekyylit muodostavat koneen ympärille kartion muotoisen paineaallon, jossa puristuneet ilmamolekyylit aiheuttavat ilmanpaineen nousua.
Monesti kuvitellaan myös, että äänivallin murtumiseen liittyvä ääni – joka ei siis varsinaisesti ole edes ääni – ilmenee vain sillä hetkellä, kun kone ylittää äänen nopeuden. Itse asiassa kartion muotoinen paineaalto seuraa konetta jatkuvasti sen lentäessä yliääninopeudella. Kun paineaalto osuu maanpinnalle, ihminen kokee paineen muutoksen pamauksena. Paineaallon etääntyessä yliääninopeudella lentävästä koneesta, sen paine vähitellen pienenee hieman samaan tapaan kuin veneen peräaalto pienenee sen loitontuessa veneestä. Tämän vuoksi yliäänilentämisen aiheuttama paineen muutos maanpinnalla on sitä pienempi, mitä korkeammalla ylilääninopeudella lentävä kone lentää.
Harjoitustoiminnassa yliääninopeudella ei saa lentää mantereen päällä alle 10 kilometrin korkeudessa. Ei ole kuitenkaan lainkaan poikkeuksellista, että ohjajaa lentää epähuomiossa yliääninopeudella myös sallittua korkeutta matalammalla. Seurauksena on ollut rikkoutuneita ikkunoita, haljenneita taloja ja Forssan seudulla ainakin yksi kuollut kouluratsastushevonen. Ohjaajalle ylinopeudella hurjastelu aiheuttaa vähintäänkin paperitöitä.
4 vastausta
Tähän kun piirtää vielä graaffisen ratkaisun tai vieläpä animaation missä nopeuden mukaan kartion kulma muuttuisi, niin siinä olisi tavalliselle ihmiselle suht ymmärrettävä selitys. Hienoa vaikeiden asioiden käsittelyä – iso peukku sille. Itse olen lennonopettajana aikanaan kipuillut vaikeiden asioiden havainnollistamisen ja ymmärryksen tavoittamisen kanssa.
Moro Jari,
Juurikin näin. Opettajalta/kouluttajalta vaaditaan kohtalaisesti mielikuvitusta, kun monimutkaisia tai ainakin vaikeasti hahmotettavia asioita yritetään selittää koulutettavalle. Joskus siihen tarvitaan animaatioita ja joskus riittää kun piirtää tikulla hiekkaan. Ihmiset kun oppii niin kovin eri tavalla. Ja hyvän opettajan kannattaa miettiä juurikin tuota erilaisuutta, eikä vain tykittää yhdellä ja samalla formaatilla kuten lukion historian opettajani teki:)
Migissä oli ominaisuus jossa 0.9 mach nopeudella koneen rungon muotoilu aiheutti tahattoman yliääni pamauksen. Jyrki Laukkanen kertoi siitä jollain videolla.
Moro Kyösti,
Tuosta en ole kuullutkaan. Mutta yleensä jos Jyrki sanoo jotain, niin kyllä asia on sitten niin:)