Es posible la cancelación de ruido de un sonic boom?

Question

Estoy teniendo problemas para entender cómo un sonic boom funciona exactamente. Sé que se hace con las ondas de sonido y de que TODAS las ondas de sonido, al menos en la Tierra, viaja a través de un medio que los efectos de la velocidad. Así que cuando algo se viaja a velocidades superiores a Mach 1, se convierte en supersónico. Donde he confundido es cómo las ondas se muestran.

En cancelación de ruido, si "revertir" la ola puede realizar eficazmente a 0 por sonar lo largo de los otros. Sin embargo, la forma en que se muestran los estampidos sónicos era que ellos son conal detrás de cualquier objeto que viaja a velocidades supersónicas. Esto significa que no es tanto una onda como mucho, ya que es un semicírculo detrás del objeto. Esto es donde estoy perdido. Es una onda? Además, si se trata de una onda, ¿por qué hacer un auge de sonido y tiene un número de decibelios? Podemos medir los decibeles?

Todo esto me lleva a la pregunta, es posible contrarrestar, o cancelar, el ruido de un sonic boom?

Answer 1

Estoy seguro de que los militares están trabajando en la reducción de la pluma, ya que ha ayudado a la pista de aviones que son de otra manera undectable.

De Wikipedia De Sonic Boom

Existe un aumento de la presión en la nariz, disminuyendo de manera constante a una presión negativa en la cola, seguido por un repentino regreso a la normalidad de la presión después de que el objeto pasa. Este "sobrepresión perfil" es conocido como un N de onda debido a su forma. El "boom" se experimenta cuando hay un cambio repentino en la presión; por lo tanto, una N-wave hace dos auges de uno cuando la presión inicial altura alcanza un observador, y la otra cuando la presión vuelve a la normalidad. Esto conduce a un distintivo de "doble boom" de un avión supersónico. Cuando la aeronave está en las maniobras, la distribución de la presión de los cambios en diferentes formas, con una característica U-forma de onda.

Desde el boom que se está generando continuamente mientras la aeronave supersónica, se llena de un estrecho camino en el suelo tras la aeronave de una ruta de vuelo, un poco como desenrollar la alfombra roja, y por lo tanto conocido como el boom de la alfombra. Su anchura depende de la altitud de la aeronave. La distancia desde el punto en el suelo donde el boom se oye a la aeronave depende de su altura y el ángulo del cono de aumento de la presión.

El sonido se mide en la percepción del db, en lugar de que los decibelios clasificaciones utilizadas para medir decir altavoces de salida. Seguro, auriculares o tapones para los oídos pueden disminuir el sonido para usted, pero hasta un eficaz sistema de supresión se ha desarrollado, el pico de sobrepresión, todavía va a seguir el rastro de la aeronave.

Un método de supresión es la construcción de un muy largo fuselaje, pero esto es poco práctico, como la mayoría de los aeropuertos en la actualidad no están preparados para el radio de los círculos y las operaciones en tierra de tan largo cuerpo de la aeronave.

La NASA sonic supresión de

La medición de los investigadores de la NASA están utilizando a base de su trabajo se llama percibe nivel de decibelios, o PLdB. Como comparar manzanas y naranjas, PLdB es un sabor diferente de decibelios de la medición (dBA), a menudo citado cuando se habla de lo fuerte que, por ejemplo, un concierto de rock se compara con una batidora de la cocina o en la biblioteca de la sala de lectura.

Concorde sonic boom nivel de ruido fue de 105 PLdB. El PLdB que los investigadores creen que será aceptable sin restricciones de vuelo supersónico sobre la tierra es de 75 años, pero la NASA quiere finalmente venció y que llega a los 70 PLdB. "Para esta fase de la investigación, se tuvo éxito en la reducción de la percepción del nivel de ruido. De hecho, uno de los diseños alcanzado tan bajo como 79 PLdB,fue un paso muy grande, pero todavía tenemos algo de trabajo que hacer para llegar a nuestro objetivo final de alrededor de 70 PLdB."

Answer 2

De fondo

El camino para reducir el sonido es reducir la presión del cambio a través del choque, lo que puede hacerse mediante una onda de choque oblicua.

En este caso, el ángulo entre el choque de la superficie y el incidente de la velocidad de flujo, $\beta$, entra en la relación de presión para un hidrodinámico de choque como: $$ \frac{P_{2}}{P_{1}} = 1 + \frac{ 2 \ \gamma }{ \gamma + 1 } \left( M_{1}^{2} \ \sin^{2} \beta - 1 \right) \etiqueta{1} $$ donde los subíndices $1$ $2$ corresponden a las regiones de upstream y downstream, respectivamente, $\gamma$ es la relación de los calores específicos, $M_{j}$ es el número de Mach en la $j$ región, y $P_{j}$ es el promedio de la presión en el $j$ región.

Como se puede ver, en el límite de $\beta \rightarrow 90^{\circ}$, nos acercamos a la estándar límite esperado para un hidrodinámico de choque. Esto es equivalente a mirar al choque producido por un pistón/controlador con un plano ortogonal de la superficie para el flujo incidente.

La magnitud de la relación de presión, o la sobrepresión, define la fuerza de la onda de sonido de la explosión sónica en la fuente. Si medimos esta en decibelios, podemos ver que a partir de la descripción en http://physics.stackexchange.com/a/266046/59023 que la intensidad observada pasa como: $$ L_{r}\left( r \right) = L_{i,src} + 20 \ \log_{10} \left( \frac{ 1 }{ r } \right) \etiqueta{2} $$ donde $L_{i,src}$ es el nivel de intensidad en el origen y $r$ es la distancia desde la fuente. Esta es una de las razones por la solución que se propone es volar en un jet supersónico a mayor altitud (otras razones que se describen en el anterior relacionado respuesta relativas a la atenuación del sonido en la altura).

Respuestas

Es una onda?

Bueno, eso es un poco de trampa, ya que un sonic boom es lo que tu oído se registra cuando un supersónico objeto pasa. Es el resultado de un choque de la onda, que es la mal llamada como os comentamos en http://physics.stackexchange.com/a/136596/59023.

Además, si se trata de una onda, ¿por qué hacer un auge de sonido y tiene un número de decibelios?

El boom es una discontinua de la presión de pulso (bueno, técnicamente es de dos, una sobre y bajo presión de pulso). Sí, se puede estimar el nivel de decibelios como he descrito anteriormente en la Ecuación 2.

Podemos medir los decibeles?

Sí.

Todo esto me lleva a la pregunta, es posible contrarrestar, o cancelar, el ruido de un sonic boom?

Cancelar, probablemente no. Reducir considerablemente, probablemente sí. Es una manera de cambiar la forma del cono de la nariz del jet, que altera el choque de la geometría (como mencioné más arriba). Para ciertas geometrías, uno puede conseguir una reducción de la relación de presión (por ejemplo, la Ecuación 1) y por lo tanto, una pequeña sobrepresión de la onda de sonido que resulta en un "más tranquilo" sonic boom.

Referencia

El diagrama de fase de la imagen fue tomada de Wikipedia, cortesía de EMBaero - Propio trabajo, CC BY-SA 3.0, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Obliqueshock.PNG