இராக்கெட்டுகள்/இரண்டு தடைகள்
6. இரண்டு தடைகள்
இராக்கெட்டுகள் மேலே செல்லுவதில் இரண்டு தடைகள் குறுக்கிடுகின்றன. அவற்றுள் ஒன்று, ஒலித்தடை (Sound barrier), மற்றொன்று வெப்பத்தடை (Heat barrier). இவற்றை . எப்படியும் சமாளித்தாகவேண்டும். இந்த இரண்டு தடைகள் என்ன என்பதையும், இவை எங்ஙனம் சமாளிக்கப்பெறுகின்றன என்பதையும் ஈண்டுத் தெளிவாக்குவோம்.
ஒலித்தடை : ஒலித் தடையை முதலில் கவனிப்போம். கடல் மட்டத்தில் மணிக்குச் சற்றேறக் குறைய 765 மைல் வேகத்தில் ஒலி செல்லுகின்றது. அதைவிட வேகமாகச் செல்லக் கூடிய ஊர்தியினை மீஒலி வேகமுடையது (Supersonic) என்றும், அதைவிடக் குறைந்த வேகமுடைய ஊர்தியினை ஒலிக்கும் உட்பட்ட வேகமுடையது (Subsonic) என்றும் வழங்குவர். ஒரு விமானம் ஒலியின் வேகத்தை அடையும் பொழுது அது திடீரென்று குலுங்கித் துள்ளிக் குதிக்கத் தொடங்குகின்றது ; அஃதாவது ஒரு நெருக்கமடைந்துள்ள காற்றுப் பைகளைத் (Air pockets) தாக்குவது போன்ற அதிர்ச்சி ஏற்படுகின்றது. சில சமயம் இத்தாக்குதல் மிகக் கடுமையாக ஏற்பட்டு விமானத்தின் இறக்கைகள் பிய்த்துக் கொண்டு போவதுமுண்டு.
இதற்குக் காரணம் என்ன? விமானம் "ஒலித் தடை"யை எட்டி விடுகின்றது ; ஒலியின் வேகத்துடன் தொடர்பு கொண்டிருப்பதால் இஃது இப்பெயர் பெறுகின்றது என்பதை நாம் நினைவில் வைத்துக் கொள்ளவேண்டும். ஒலி ஒன்றன்பின் ஒன்றாகத் தொடர்ந்து செல்லும் நெருக்கப்பற்ற அலைகளாகப் பரவுகின்றது என்பதை நாம் அறி வோம். அஃதாவது, காற்றின் மூலக்கூறுகள் நெருங்கியிருக்குமாறு தள்ளப்பெறுகின்றன; இந்த நெருக்கமான பகுதிகள் ஒலியின் மூலத்தினின்றும் வெளிப்புறமாகப் பரவுகின்றன.
ஒரு விமானம் ஒலிவேகத்தைவிடக் குறைவான வேகத்துடன் செல்லும்பொழுது விமானத்தினின்றும் புறப்படும் காற்றலைகள் விமானத்திற்கு முன்னதாக வேகமாக விரைந்து செல்லுதல் கூடும். ஆனால், விமானம் ஒலியின் வேகத்திற்கு அதிகரித்துக் கொண்டே செல்லும்பொழுது, அஃது ஒலியலைகளுடன் இணைந்து செல்லுகின்றது. இந்நிலையில் நெருக்கமுள்ள காற்றலைகள் விமானத்திற்கு முன்னதாகச் செல்ல முடிவதில்லை. ஆகவே, அவை விமானத்தின் இறக்கைகளுக்கு முன்புறமும், அதன் உடலின் (Fuselage) முன்புறமும் குவிகின்றன. இதன் விளைவாக ஓர் உயர்அமுக்கமுள்ள காற்றுச் சுவர் விமானத்திற்கு முன்புறம். குவியலாக அமைகின்றது. இப்பொழுது விமானம் மிக விரைவாகச் செல்ல முயன்றால், அஃது இந்தச் "சுவரை” உடைத்துக்கொண்டு சென்றாக வேண்டும். இந்தச் சுவரை விமானத்திலிருந்துகொண்டு உடைப்பதென்பது மிகவும்: சிரமமான செயலாகும்.
ஒலியின் வேகத்தைவிட அதிகமான வேகத்தில் விமானம் செல்லும்பொழுது விமானம் ஒலியலைகளைத் தன் பின்னே விட்டு விடுகின்றது; அவை அங்கு விமானத்திற்கு, எந்தவிதமான சங்கடத்தையும் விளைவிக்க முடியாது. விமானம் காற்றுத் தடையினுள் செல்லும்பொழுது அதன் வேகத்தை வளர்த்தாலும் அல்லது குறைத்தாலும் நெருக்கமுள்ள ஒலியலைகள் குறுக்கிடுகின்றன. ஆகவே, விமானம் ஒலி வேகத்தில் பறப்பதைத் தவிர்த்தல் வேண்டும். அஃது
ஒலி வேகத்தினும் மிகுதியான வேகத்திலோ அல்லது அதனினும் குறைவான வேகத்திலோதான் பறக்க வேண்டும். ஒலிக்குக் குறைவான வேகத்திலிருந்து ஒலிக்கு மிகுதியான வேகத்தை ஒரு விமானம் அடைய வேண்டிய நிலை ஏற்பட்டால், அது மிக விரைவில் அந்த வேகத்திற்கு மாறிவிடுவது சிறப்பாகும். இதற்கு மேலும் ஒரு சிக்கல் உள்ளது. ஒலியின் வேகமும் ஒரே மாதிரியாக இருப்பதில்லை. கடல் மட்டத்திற்கு எட்டு மைல் உயரத்தில் அதன் வேகம் மணிக்கு 860 மைல் இருக்கும். ஒலியின் வேகம் காற்றின் வெப்ப நிலையையும் பொறுத்துள்ளது. குளிர்ந்த காற்றில் ஒலியின் வேகம் குறைவு. இன்னும் மேலே காற்று மேலும் அதிகக் குளிர்ச்சியாகவும் இலேசாகவும் உள்ளது. காற்றின் அடர்த்தியால் யாதொரு சங்கடமும் இல்லை; அதனுடைய வெப்பநிலைமட்டிலுமே பாதிப்பினை விளைவிக்கின்றது.
படம் 16 : டூக்லாஸ் ஆகாய இராக்கெட்டு
இன்று அறிவியலறிஞர்கள் புதிய புதிய வகை விமான வடிவங்களை அமைத்து இத்தடையை ஓரளவு சமாளித்துள் ளனர்; இவ்விமானங்கள் இத்தடையினூடே சிறிதும் சிரம மின்றிச் செல்லுகின்றன. இவ்விமானங்கள் “மீ ஒலி வேக விமானங்கள்” (Supersonic planes) என்று வழங்கப்பெறுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, டூக்லாஸ் ஆகாய இராக்கெட்டு (Douglas sky rocket) என்பது ஒரு மீ ஒலிவேக விமானமாகும்; இஃது ஒலியின் வேகத்தைவிட இரண்டு மடங்கு வேகத்தில் பறக்கின்றது. படத்தில் (படம் 16) ஊசி போன்ற அதன் மூக்கினையும், மெல்லிதான இறக்கை. அமைப்பினையும் காண்க. இந்த வடிவம் ஒலித் தடையைக் கிழித்துக்கொண்டு செல்வதற்குத் துணைசெய்கின்றது. இதனை மனத்திற்கொண்டுதான் இராக்கெட்டின் வடிவமும் அமைக்கப்பெறுகின்றது.
வெப்பத்தடை : விமானத்தின் வேகம் மேலும் மேலும் அதிகரித்துக்கொண்டே போகும்பொழுது இன்னும் ஒரு பிரச்சினை எழுகின்றது. அது தான் வெப்பத்தடை என்ற பிரச்சினையாகும். உண்மையில் அஃது ஒரு தடையன்று. ஏனெனில், அஃது ஒரு திட்டமான வேகத்தாலோ அல்லது உயரத்தாலோ ஏற்படுவதில்லை. காற்றின் உராய்வால் விமானம் சூடேறத் தொடங்கியதும் வேகம் அதிகரிக்க அதிகரிக்கச் சூடும் அதிகரிக்கின்றது. இக்காரணத்தால் விமானிகள் இந்நிகழ்ச்சியை “வெப்பத் தாக்குதல்” என்று வழங்குகின்றனர்.
கடல் மட்டத்தில் மணிக்கு 700 மைல் வேகத்தில் செல்லும் ஒரு விமானம் காற்றின் உராய்வால் காற்றின் வெப்ப நிலையைவிட 100o F சூடேறி விடுகின்றது என்று கணக்கிட்டுள்ளனர். இதனுடன் சூரிய வெப்பத்தையும், இயக்கும் பொறிகளின் வெப்பத்தையும், இவை போன்ற பிறவற்றையும் சேர்த்துக் கொள்ளவேண்டும். இதனால்
விமானம் வெப்பத்தால் வசதி குறைவற்றதாகி விடுகின்றது; வலுவையும் இழக்க நேரிடுகின்றது.
இதனை மேலும் சிறிது விளக்குவோம். பொருள்களின் மூலக்கூறுகள் இயங்கிச் செல்லும் வேகமே 'வெப்பம்' என்பதை நாம் அறிவோம். வெப்பநிலை அதிகரிக்க அதிகரிக்க மூலக்கூறுகளும் வேகமாக இயங்குகின்றன. மூலக்கூறுகள் மெதுவாக இயங்குங்கால் பொருள்கள் குளிர்ச்சியாக உள்ளன ; அவை விரைவாக இயங்கும் பொழுது பொருள்கள் வெப்பமாக உள்ளன. விமானம் ஒலியின்" வேகத்தைக் கடந்து ஏறக்குறைய மணிக்கு 1500 மைல் வேகத்தை அடையும்பொழுது, காற்றின் மூலக்கூறுகள் விமானத்தைவிட வேகமாக இயங்கிச் செல்லுகின்றன. அஃ
படம் 17: காற்றின் மூலக்கூறுகள் விமானத்தின்
இறக்கைகளைத் தாக்குகின்றன
தாவது, காற்றின் மூலக்கூறுகள் விமானத்தின் இறக்கைகளை அடிக்கடி வேகமாக முட்டி மோதிக் கொண்டுள்ளன. இதனால் விமானம் மிகச் சூடேறுகின்றது. இதனை மேலேயுள்ள படம் விளக்குகின்றது.
இராக்கெட்டுகளோ விமானத்தைவிட மிக வேகமாகக் காற்றினூடே செல்லுகின்றன; மிக உயரத்திற்கும் செல்லு கின்றன. இராக்கெட்டு விமானம் வளி மண்டலத்தின் அடர்த்தியான அடுக்குகளினூடே உராய்ந்து செல்லும் பொழுது அது கிட்டத்தட்ட 1800° F அளவுக்குச் சூடேறு கின்றது. இந்த வெப்பத்தைச் சில உலோகங்களே தாங்கக் கூடியவை. விமானம் பழுக்கக் காய்ச்சிய இரும்பு போன்று செந்நிறத் தோற்றமளிக்கின்றது. இராக்கெட்டு விமானம் இரண்டு அடுக்குகளுடன் கூடிய உலோகங்களால் கட்டப் பெறுவதால் அஃது உள்ளே இருக்கும் விமானிகளை அவ்வளவாகப் பாதிப்பல்லை. தவிரவும், விமானிகளும் வேறு பணியாளர்களும் இருக்கும் அறைகள் காப்புறை (Insulation) அமைக்கப்பெற்றுக் குளிர்ச் சாதன வசதிகள் செய்யப்பெற்றுள்ளன. இதனால் இராக்கெட்டு விமானிகள் பாதிக்கப் பெறாமல் தப்பி விடுகின்றனர்.
தொழில் நுணுக்க அறிவு வேகமாக முன்னேறி வரும் இக்காலத்தில் வெப்பத்தினைத் தாங்கி நிற்கக் கூடிய புதுப் புது உலோகக் கலவைகள் கண்டறியப்பெற்றுள்ளன. டைட்டேனியம் (Titanium) போன்ற உலோகங்கள் அதிக வெப்பத்தினைத் தாங்குவதால் அது மணிக்கு 1000 மைல் வேகத்தில் செல்லும் விமானத்தில் பயன்படுகின்றது. இராக்கெட்டுகளில் பல உயர்ந்த கலவை உலோகங்கள் பயன்படுகின்றன. இராக்கெட்டின் வடிவமும் காற்றினைக் கிழித்துச் செல்லக் கூடியவாறு அமைக்கப்பெறுகின்றது. இதனால் அது சூடேறுவது குறைகின்றது.
இன்னொரு யுக்தி முறையாலும் சூடேறுவது குறைக்கப்பெறுகின்றது. இராக்கெட்டு விமானம் கீழிறங்கி அடர்த்தியான காற்றடுக்குகளினூடே செல்லும்பொழுது அதன் வேகத்தைப் படிப்படியாகக் குறைத்துக் கீழிறக்கப் பெறுகின்றது. அது காற்றின் அடர்த்தியான அடுக்குகளின்
மீது உராயும்பொழுது சரிவாகவோ, அல்லது மேலும் கீழுமாகச் சென்று வாத்து தத்துவது போலவோ செலுத்தப்பெறுகின்றது. இதனைக் கீழே காணும் படம் விளக்கு
படம் 18: விமானியைக் கொண்ட துணைக் கோள்களும், மிக
உயரத்தில் பறக்கும் ஆராய்ச்சி விமானமும் வளிமண்டல
விளிம்பின் வழியாக இறக்கப்பெறுவதைக் காட்டுவது.