Sonic Boom en aviones y naves espaciales

Me gustaría saber por qué los aviones y las naves espaciales producen un doble estampido sónico al romper la barrera del sonido.

Hace un tiempo, pensé que lo había entendido, ya que hay un punto de inicio y final para cada vehículo.

¿Pero es eso?

Ya sabía que la condensación en las puntas de las alas y las aletas traseras es causada por hipersonar localizado y la presión inducida por la onda de choque.

Investigué algunos artículos y vi algunos vuelos (¡no es como si alguna vez necesitara una excusa! 😁), pero aún no entiendo por qué no es una transición suave a lo largo una vez que se logra el primer choque.

Cualquier explicación es bienvenida, ¡gracias de antemano!

Post scriptum; No tengo 1000 repeticiones, por lo que no puedo etiquetar esto con Q máximo.

PPS O donde generalmente sucede tampoco, aparentemente.

Respuestas (2)

Me gustaría saber por qué los aviones y las naves espaciales producen un doble estampido sónico al romper la barrera del sonido.

Una aclaración aquí es que se produce un estampido sónico, continuamente, cuando un objeto se mueve a velocidades superiores a la velocidad del sonido, no solo "al romper la barrera del sonido".

El efecto sobre el aire frente a un objeto que se mueve a velocidades supersónicas es diferente al efecto sobre el aire detrás de él: el aire frente a un objeto se comprime, el aire detrás de él se enrarece. Tanto la compresión como la rarefacción a velocidades supersónicas producen ondas de choque: positivas para compresión, negativas para rarefacción.

El siguiente gráfico en forma de N (copiado de este artículo de Wikipedia), denominado onda N, es una característica del perfil de presión para un brazo doble.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Podemos ver aquí que el primer boom, asociado al morro de un avión, se produce por una sobrepresión (onda de choque positiva), mientras que el segundo boom, asociado a la cola, se produce por una depresión (onda de choque negativa).

Como se mencionó anteriormente, estas ondas de choque o frentes de onda, que se suceden muy de cerca, son continuas (formando un cono detrás de un avión supersónico), pero, para un observador en un lugar determinado, aparecerán como dos explosiones en una rápida sucesión.

¿Los procesos de compresión y rarefacción son matemáticamente simétricos aquí? ¿La rarefacción también aumenta la entropía? Cualquier ecuación simple que resalte la física básica de por qué tanto la compresión como la rarefacción dan como resultado choques sería muy apreciada.
@ Mathews24 Esta es mi interpretación/comprensión del mecanismo detrás de la onda negativa, por lo que no confiaría en él sin la confirmación de otras fuentes. Me gustaría ayudar, pero no tengo más ideas sobre este asunto.

Me gustaría saber por qué los aviones y las naves espaciales producen un doble estampido sónico al romper la barrera del sonido.

Mire la imagen en el siguiente enlace https://physics.stackexchange.com/a/306184/59023 y vea la discusión en https://physics.stackexchange.com/a/281767/59023 .

Notarás que hay múltiples lugares donde cambia el índice de refracción . Esto se debe a que cada ubicación con una sección transversal diferente genera su propia onda de densidad (algunas de las cuales generan ondas de choque ). Cuanto mayor sea el cambio de sección transversal, más fuerte será la onda de densidad. Por lo tanto, la nariz y la cola tienden a generar las ondas de mayor densidad, lo que puede provocar choques si el objeto es supersónico.

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