Bí mật đằng sau hình ảnh chiến đấu cơ phá vỡ tường âm thanh

Hình ảnh một chiến đấu cơ phản lực tăng tốc ở độ cao thấp và được bao phủ bởi một quầng hơi nước quanh thân máy bay đã trở nên rất quen thuộc.

Nó thường được xem là hình ảnh đánh dấu thời điểm máy bay đạt vận tốc siêu âm, và quầng hơi nước đó là kết quả của vụ nổ khi bức tường âm thanh bị phá vỡ. Nhưng trên thực tế, điều này không thực sự chính xác.

Theo ông Rod Irvine, chủ tịch ban Khí động học của Hiệp hội hàng không Hoàng gia thì những hình ảnh này thường xuất hiện ở mức vận tốc dưới vận tốc âm thanh.

Theo ông Rod Irvine, hình ảnh ngoạn mục như ở bức ảnh này thường xuất hiện khi máy bay ở vận tốc dưới âm, thay vì vận tốc siêu âm như người ta vẫn tưởng.

Khi máy bay ở độ cao thấp, mật độ không khí cao tạo ra sức cản rất lớn. Ngoài ra, các phi công cũng thường bị cấm bay vượt bức tường âm thanh trên đất liền. Một ví dụ tiêu biểu là chiếc máy bay chở khách siêu âm Concorde. Nó chỉ có thể bay ở vận tốc siêu âm khi đã ở trên Đại Tây Dương.

Việc chụp được hiệu ứng khi máy bay vượt vận tốc âm thanh cũng không hề dễ dàng và cần những thiết bị chuyên dụng.

Trong những hầm gió thử nghiệm, khi cần chụp hiệu ứng sóng xung kích gây ra cho các mô hình lúc ở vận tốc siêu âm thì những kỹ sư không chụp trực tiếp mà chụp gián tiếp các nhiễu loạn ánh sáng phản chiếu qua những tấm gương gây ra bởi sóng xung kích này.

Trong đường hầm gió cũng không có hiện tượng quầng hơi nước vì không khí đã được xử lý để loại bỏ độ ẩm.

Trong điều kiện thực tế, khi máy bay tăng tốc đến gần ngưỡng vận tốc âm thanh, khoảng 960 km/h, ở gần mặt đất thì cũng tạo ra sóng xung kích. Vùng quanh các sóng xung kích này giảm áp suất và nhiệt độ, do đó gây ra hiện tượng ngưng tụ hơi nước, tạo thành quầng hơi như trong các tấm ảnh.

Không phải vô tình mà một phần lớn những bức ảnh này là về những chiến đấu cơ của hải quân Mỹ. Điều kiện không khí ấm, nhiều độ ẩm ở gần mặt biển rất thích hợp cho hiện tượng này xảy ra.

Khi máy bay phá vỡ tường âm thanh, khó có thể nhìn thấy sóng xung kích bằng mắt thường.

Phi công F-18 thường hay thực hiện động tác như thế gần các tàu chiến, nơi có những tay chụp ảnh chuyên nghiệp của hải quân đợi sẵn. F-18 cũng là loại máy bay được dùng bởi đội bay biểu diễn Blue Angel của hải quân Mỹ, và những phi công này rất thành thạo trong việc tạo ra những quầng hơi nước đẹp mắt.

Hiệu ứng này đặc biệt nổi bật hơn khi máy bay vào vùng cận âm, đó là khi một số dòng khí quanh máy bay có vận tốc cao hơn vận tốc âm thanh, trong khi một số dòng khí khác vẫn ở vận tốc hạ âm. 

"Máy bay lúc này vẫn dưới vận tốc âm thanh, nhưng dòng khí bên trên cánh thì đã phá bức tường âm thanh cục bộ" - ông Irvine cho biết.

Như vậy những điều kiện cần có để chụp những bức ảnh đẹp mắt là độ ẩm trong không khí, người chụp ảnh có kinh nghiệm và máy bay với vận tốc cao, nhưng không nhất thiết phải phá bức tường âm thanh.