Tại sao các khí tài siêu thanh thường có dạng "đạn"?
Các tiêm kích hiện đại như F-15 "Eagle" của Mỹ có khả năng bay với tốc độ khoảng Mach 2,5 và trinh sát cơ SR-71 "Blackbird" thời Chiến tranh Lạnh có thể đạt tốc độ trên Mach 3.
Để đạt được những tốc độ đó - ngoài sức mạnh đến từ động cơ - các nhà phát triển cần hiểu rõ về khí động học và ngoài ra là vấn đề về lực cản không khí.
Nếu bạn không di chuyển, không khí xung quanh dường như không phải là trở ngại, nhưng một khi bạn bắt đầu tiến gần tới Mach 1, không khí lúc này sẽ giống như một bức tường gạch.
Cách khắc phục là thiết kế khí tài dạng viên đạn, thứ có thể "cắt" xuyên qua không khí và giúp nó vượt qua rào cản âm thanh.
Kh-47M2 Kinzhal là tên lửa đạn đạo của Nga. Nó có tầm bắn hơn 2.000 km và có thể đạt tới vận tốc Mach 10 (siêu vượt âm) cùng khả năng thay đổi quỹ đạo để né tránh phòng không đối phương.
"Tiếng nổ siêu thanh" đến từ đâu?
Khi một khí tài bay vượt qua rào cản âm thanh nó thường phát ra tiếng nổ lớn (còn được gọi là "tiếng nổ siêu thanh") do lực tuyệt đối của máy bay di chuyển trong không khí làm dịch chuyển dữ dội các phân tử không khí.
Điều này tạo thành các đợt sóng xung kích - thứ thường được miêu tả rõ ràng hơn trong phim ảnh.
Giải thích về "tiếng nổ siêu thanh" nói trên cũng áp dụng với câu hỏi tại sao tiếng súng nổ thường rất lớn vì hầu hết các loại đạn đều di chuyển với tốc độ siêu thanh.
Một chiếc F-15 "Eagle" cùng đám hơi nước hình nón.
Những đám hơi nước hình nón thì sao?
Các khí tài bay được thiết kế với những đường cong khí động học, dẫn không khí chảy qua các bề mặt của chúng.
Khi tăng tốc, khí tài bay va chạm với đợt sóng xung kích đầu tiên, kéo theo áp suất không khí và nhiệt độ tăng. Sau đó, sóng giãn nở hình thành quanh cánh máy bay, khiến áp suất không khí và nhiệt độ giảm mạnh. Cuối cùng, một đợt sóng xung kích khác sinh ra ở đuôi máy bay.
Nếu có đủ độ ẩm trong không khí, hơi nước sẽ ngưng tụ, cho phép hình thành một đám mây trong lúc sóng giãn nở hạ thấp áp suất. Đám mây sẽ nhanh chóng biến mất khi va chạm đợt sóng xung kích thứ hai, tạo ra đám hơi nước hình nón.
Các đám hơi nước hình nón này có thể xuất hiện khi máy bay đột ngột tăng tốc - không nhất thiết phải là khi vượt qua rào cản âm thanh.
Một chiếc Su-57 "Felon" cùng đám hơi nước xung quanh thân.
Chúng ta có cơ hội ngồi trên một chiếc máy bay siêu thanh hay không?
Mặc dù các máy bay chở khách như Concorde của Pháp và Tupolev Tu-144 của Liên Xô/Nga từng đạt tốc độ siêu thanh khi vận chuyển hành khách - nhưng các máy bay chở khách hiện tại như Boeing 737-800 chỉ bay với tốc độ dưới Mach 1.
Lý do là vì việc nghiên cứu, sản xuất cũng như duy trì các máy bay chở khách siêu thanh rất tốn kém - ngoài ra chúng rất ồn ào và cũng có những nguy hiểm nhất định.
Trong những năm gần đây các máy bay quân sự - chủ yếu là tiêm kích là loại máy bay duy nhất thường xuyên phá vỡ rào cản âm thanh.
Vào ngày 25/7/2000, một chiếc Concorde từ Paris đến New York đã bị rơi ngay sau khi cất cánh khiến toàn bộ người trên máy bay thiệt mạng.