กำแพงเสียงหรือกำแพงเสียงคือการเพิ่มขึ้นอย่างมากของแรงต้านอากาศและผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ ที่เกิดขึ้นกับเครื่องบินหรือวัตถุอื่นๆ เมื่อเข้าใกล้ความเร็วเสียงเมื่อเครื่องบินเข้าใกล้ความเร็วเสียงเป็นครั้งแรก ผลกระทบเหล่านี้ถูกมองว่าเป็นอุปสรรค ทำให้การบินด้วยความเร็วที่สูงขึ้นทำได้ยากมากหรือเป็นไปไม่ได้^{[ 3 ] [ 4 ]} ปัจจุบัน คำว่ากำแพงเสียงยังคงถูกใช้บ้างในบางครั้งเพื่ออ้างถึงเครื่องบินที่เข้าใกล้การบินเหนือเสียงในสภาวะแรงต้านสูงนี้ การบินเร็วกว่าเสียงทำให้เกิดเสียงดังสนั่น

ในอากาศแห้งที่อุณหภูมิ 20 °C (68 °F) ความเร็วเสียงอยู่ที่ 343 เมตรต่อวินาที (ประมาณ 767 ไมล์ต่อชั่วโมง 1234 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ 1,125 ฟุตต่อวินาที) คำนี้เริ่มใช้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เมื่อนักบินของ เครื่องบินรบความเร็วสูงประสบกับผลกระทบของความสามารถในการอัดตัวซึ่งเป็นผลกระทบทางอากาศพลศาสตร์ที่ไม่พึงประสงค์หลายประการที่ขัดขวางการเร่งความเร็วต่อไป ดูเหมือนว่าจะขัดขวางการบินที่ความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วเสียง ความยากลำบากเหล่านี้เป็นอุปสรรคต่อการบินที่ความเร็วสูงขึ้น ในปี 1947 นักบินทดสอบชาวอเมริกันชัค เยเกอร์ได้แสดงให้เห็นว่าการบินอย่างปลอดภัยที่ความเร็วเสียงนั้นสามารถทำได้ในเครื่องบินที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ ซึ่งเป็นการทำลายอุปสรรคดังกล่าว ในช่วงทศวรรษ 1950 การออกแบบเครื่องบินรบแบบใหม่สามารถเข้าถึงความเร็วเสียงได้เป็นประจำ และเร็วกว่านั้นด้วย^{[ N 1 ]}

แส้บางชนิดที่ใช้กันทั่วไป เช่นแส้สำหรับวัวหรือแส้สำหรับปศุสัตว์สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าเสียง: ปลายแส้มีความเร็วเกินกว่าเสียงและทำให้เกิดเสียงดังแหลมคม—ซึ่งก็คือเสียงระเบิดโซนิคนั่นเอง[ 5 ^{]ปืนที่}ผลิตหลังศตวรรษที่ 19 โดยทั่วไปมีความเร็วปากกระบอกปืนเหนือ เสียง ^{[ 6 ]}

กำแพงเสียงอาจถูกทำลายเป็นครั้งแรกโดยสิ่งมีชีวิตเมื่อประมาณ 150 ล้านปีก่อนนักบรรพชีวินวิทยา บางคน รายงานว่าแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของ ความสามารถ ทางชีวกลศาสตร์ ของพวกมันชี้ให้เห็นว่า ไดโนเสาร์หางยาวบางชนิดเช่นบรอนโตซอรัสอะพาโทซอรัสและดิโพลโดคัสสามารถสะบัดหางด้วยความเร็วเหนือเสียง ทำให้เกิดเสียงแตก การค้นพบนี้เป็นเพียงทฤษฎีและถูกโต้แย้งโดยผู้เชี่ยวชาญคนอื่นๆ ในสาขานี้^{[ 7 ]}อุกกาบาต ใน ชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลกมักจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าความเร็วหลุดพ้นของโลก ซึ่งเร็วกว่าเสียงมาก

การมีอยู่ของกำแพงเสียงเป็นที่ประจักษ์แก่นักอากาศพลศาสตร์ก่อนที่จะมีหลักฐานโดยตรงจากภายในเครื่องบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทฤษฎีง่ายๆ เกี่ยวกับปีก บางๆ ที่ความเร็วเหนือเสียงได้สร้างกราฟที่แสดงแรงต้านอนันต์ที่ความเร็ว Mach 1 และลดลงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น สามารถเห็นได้จากการทดสอบโดยใช้กระสุนที่ยิงจากปืน ซึ่งเป็นวิธีการทั่วไปในการตรวจสอบเสถียรภาพของรูปทรงกระสุนต่างๆ เมื่อกระสุนชะลอตัวจากความเร็วเริ่มต้นและเริ่มเข้าใกล้ความเร็วเสียง แรงต้านจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและชะลอตัวลงอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น เป็นที่เข้าใจกันว่าแรงต้านไม่ได้มีค่าเป็นอนันต์ มิฉะนั้นจะเป็นไปไม่ได้ที่กระสุนจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า Mach 1 ตั้งแต่แรก แต่ก็ไม่มีทฤษฎีที่ดีกว่านี้ และข้อมูลก็สอดคล้องกับทฤษฎีในระดับหนึ่ง ในขณะเดียวกัน ความเร็วในอุโมงค์ลมที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ก็แสดงให้เห็นผลที่คล้ายกันเมื่อเข้าใกล้ Mach 1 จากด้านล่าง อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ยังไม่มีการพัฒนาทางทฤษฎีใดๆ ที่ชี้ให้เห็นว่าเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น สิ่งที่สังเกตได้คือ การเพิ่มขึ้นของแรงต้านไม่ได้ราบรื่น แต่มี "จุดหักมุม" ที่ชัดเจนซึ่งเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ความเร็วนี้แตกต่างกันสำหรับรูปทรงปีกและหน้าตัดที่แตกต่างกัน และกลายเป็นที่รู้จักในชื่อ "มัควิกฤต" ^{[ 8 ]}

ตามที่ WF Hilton นักอากาศพลศาสตร์ชาวอังกฤษจากArmstrong Whitworth Aircraft กล่าวไว้คำนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ เขาทำการสาธิตในงานแสดงประจำปีที่National Physical Laboratoryในปี 1935 โดยสาธิตแผนภูมิ การวัด อุโมงค์ลมที่เปรียบเทียบแรงต้านของปีกกับความเร็วของอากาศ ในระหว่างการอธิบายเหล่านี้ เขาจะกล่าวว่า "ดูว่าแรงต้านของปีกพุ่งขึ้นเหมือนกำแพงกั้นความเร็วที่สูงขึ้น เมื่อเราเข้าใกล้ความเร็วเสียง" วันรุ่งขึ้น หนังสือพิมพ์ลอนดอนเต็มไปด้วยข้อความเกี่ยวกับ "กำแพงเสียง" เป็นที่ถกเถียงกันว่านี่เป็นการใช้คำนี้ครั้งแรกหรือไม่ แต่ในช่วงทศวรรษ 1940 การใช้คำนี้ในอุตสาหกรรมก็เป็นเรื่องปกติแล้ว^{[ 8 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1930 ผลลัพธ์ที่เป็นรูปธรรมอย่างหนึ่งเริ่มปรากฏชัดเจน แม้ว่าเครื่องบินจะยังคงบินด้วยความเร็วต่ำกว่ามัค 1 โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วนั้น แต่เครื่องยนต์ของพวกมันก็กำลังสร้างกำลังเกิน 1,000 แรงม้าอย่างรวดเร็ว ที่ระดับกำลังเช่นนี้ใบพัด แบบสองใบแบบดั้งเดิม แสดงให้เห็นถึงแรงต้านที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ความเร็วปลายใบพัดเป็นฟังก์ชันของความเร็วในการหมุนและความยาวของใบพัด เมื่อกำลังเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น จำเป็นต้องใช้ใบพัดที่ยาวขึ้นเพื่อส่งกำลังนี้ไปยังอากาศในขณะที่ทำงานที่รอบต่อนาทีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดของเครื่องยนต์ ความเร็วของอากาศยังเป็นฟังก์ชันของความเร็วไปข้างหน้าของเครื่องบิน เมื่อความเร็วของเครื่องบินสูงพอ ปลายใบพัดจะถึงความเร็วทรานโซนิก คลื่นกระแทกจะก่อตัวขึ้นที่ปลายใบพัดและลดทอนกำลังเพลาที่ขับเคลื่อนใบพัด เพื่อรักษาระดับแรงขับ กำลังของเครื่องยนต์ต้องชดเชยการสูญเสียนี้ และต้องสอดคล้องกับแรงต้านของเครื่องบินที่เพิ่มขึ้นตามความเร็ว กำลังที่ต้องการนั้นมากจนขนาดและน้ำหนักของเครื่องยนต์กลายเป็นสิ่งที่ทำไม่ได้ ข้อจำกัดด้านความเร็วนี้ นำไปสู่การวิจัยเกี่ยวกับเครื่องยนต์ไอพ่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยแฟรงค์ วิทเทิลในอังกฤษ และฮันส์ ฟอน โอไฮน์ในเยอรมนี นอกจากนี้ยังนำไปสู่การพัฒนาใบพัดที่มีจำนวนใบใบพัดเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ได้แก่ สาม สี่ และห้าใบ ในช่วงสงคราม เมื่อเข้าใจปัญหาได้ดีขึ้น ก็ยังนำไปสู่การพัฒนาใบพัดแบบ "ใบพาย" ที่มีขนาดความกว้างของใบใบพัดเพิ่มขึ้น ดังที่เห็นได้ในรุ่นP-47 Thunderbolt ของสาธารณรัฐใน ช่วงปลายสงคราม

อย่างไรก็ตาม เครื่องบินใบพัดสามารถเข้าใกล้เลขมัควิกฤตซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละเครื่องบิน ในขณะดิ่งลง การทำเช่นนั้นทำให้เกิดอุบัติเหตุมากมายด้วยเหตุผลต่างๆ นักบินที่บินเครื่องบินมิตซูบิชิซีโร่บางครั้งบินด้วยกำลังเต็มที่ชนพื้นดิน เนื่องจากแรงที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่กระทำต่อพื้นผิวควบคุมของเครื่องบินทำให้พวกเขาควบคุมไม่ได้^{[ 9 ]}ในกรณีนี้ ความพยายามหลายครั้งในการแก้ไขกลับทำให้ปัญหารุนแรงขึ้น ในทำนองเดียวกัน การงอตัวที่เกิดจากความแข็งแกร่งในการบิดต่ำของ ปีก เครื่องบินซูเปอร์มารีนสปิตไฟร์ทำให้ปีกเหล่านั้นต่อต้านการควบคุมของปีกเล็ก ส่งผลให้เกิดสภาวะที่เรียกว่าการควบคุมกลับทิศทางซึ่งได้รับการแก้ไขในรุ่นต่อมาด้วยการเปลี่ยนแปลงปีก ที่แย่กว่านั้นคือ ปฏิสัมพันธ์ที่อันตรายเป็นพิเศษของกระแสลมระหว่างปีกและพื้นผิวหางของเครื่องบินล็อกฮีดพี-38ไลท์นิ่งที่ กำลังดิ่ง ลง ทำให้การ "ดึงตัวขึ้น" จากการดิ่งลงทำได้ยาก ในการทดสอบการบินครั้งหนึ่งในปี 1941 นักบินทดสอบ ราล์ฟ เวอร์เด เสียชีวิตเมื่อเครื่องบินพุ่งชนพื้นดินด้วยความเร็วสูง^{[ 8 ]}ปัญหาดังกล่าวได้รับการแก้ไขในภายหลังโดยการเพิ่ม "แผ่นควบคุมการดำดิ่ง" ที่ช่วยปรับทิศทางการไหลของอากาศภายใต้สถานการณ์เหล่านี้การสั่นสะเทือนเนื่องจากการก่อตัวของคลื่นกระแทกบนพื้นผิวโค้งเป็นปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่ง ซึ่งนำไปสู่การแตกของเครื่องบินde Havilland SwallowและการเสียชีวิตของนักบินGeoffrey de Havilland, Jr.ในวันที่ 27 กันยายน พ.ศ. 2489 เป็นที่ทราบกันดีว่าปัญหาที่คล้ายกันนี้เป็นสาเหตุของการตกของ เครื่องบินจรวด BI-1ในสหภาพโซเวียตใน ปี พ.ศ. 2486

ผลกระทบทั้งหมดเหล่านี้ แม้ว่าจะไม่เกี่ยวข้องกันในหลายๆ ด้าน นำไปสู่แนวคิดของ "กำแพง" ที่ทำให้เครื่องบินบินด้วยความเร็วเหนือเสียงได้ยาก^{[ 10 ]}รายงานข่าวที่ผิดพลาดทำให้คนส่วนใหญ่นึกภาพกำแพงเสียงเป็น "กำแพง" ทางกายภาพ ซึ่งเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงจำเป็นต้อง "ทำลาย" ด้วยปลายแหลมที่ด้านหน้าของลำตัวเครื่องบิน ผลิตภัณฑ์ของผู้เชี่ยวชาญด้านจรวดและปืนใหญ่มีความเร็วเกิน Mach 1 เป็นประจำ แต่นักออกแบบเครื่องบินและนักอากาศพลศาสตร์ในช่วงและหลังสงครามโลกครั้งที่สองได้หารือกันว่า Mach 0.7 เป็นขีดจำกัดที่อันตรายหากเกิน^{[ 11 ]}

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองและหลังจากนั้นไม่นาน มีการกล่าวอ้างหลายครั้งว่ากำแพงเสียงถูกทำลายในการดำดิ่งลง เหตุการณ์ที่กล่าวอ้างเหล่านี้ส่วนใหญ่สามารถถูกปฏิเสธได้ว่าเป็นข้อผิดพลาดของเครื่องมือเครื่องวัดความเร็วลม (ASI) ทั่วไปใช้ความแตกต่างของความดันอากาศระหว่างสองจุดขึ้นไปบนเครื่องบิน โดยทั่วไปจะอยู่ใกล้จมูกและด้านข้างของลำตัวเครื่องบิน เพื่อสร้างตัวเลขความเร็ว ที่ความเร็วสูง ผลกระทบจากการบีบอัดต่างๆ ที่นำไปสู่กำแพงเสียงยังทำให้ ASI ไม่เป็นเชิงเส้นและสร้างค่าที่สูงหรือต่ำอย่างไม่แม่นยำ ขึ้นอยู่กับรายละเอียดของการติดตั้ง ผลกระทบนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ "Mach jump" ^{[ 12 ]}ก่อนการนำเครื่องวัด Mach มา ใช้ การวัดความเร็วเหนือเสียงที่แม่นยำสามารถทำได้จากระยะไกลเท่านั้น โดยปกติจะใช้เครื่องมือบนพื้นดิน การกล่าวอ้างความเร็วเหนือเสียงหลายครั้งพบว่าต่ำกว่าความเร็วนี้มากเมื่อวัดด้วยวิธีนี้

ในปี พ.ศ. 2485 Republic Aviationได้ออกแถลงข่าวระบุว่า ร้อยโทHarold E. Comstockและร้อยโท Roger Dyar สามารถทำความเร็วเหนือเสียงได้ในระหว่างการทดสอบดำดิ่งด้วยเครื่องบินRepublic P-47 Thunderboltเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าสาเหตุมาจากการอ่านค่า ASI ที่ไม่แม่นยำ ในการทดสอบที่คล้ายกัน เครื่องบินNorth American P-51 Mustangแสดงให้เห็นถึงขีดจำกัดที่ Mach 0.85 โดยทุกเที่ยวบินที่เกิน Mach 0.84 จะทำให้เครื่องบินได้รับความเสียหายจากการสั่นสะเทือน^{[ 13 ]}

หนึ่งในค่า Mach ที่บันทึกไว้สูงสุดสำหรับเครื่องบินใบพัดคือ Mach 0.891 สำหรับSpitfire PR XIซึ่งบินระหว่างการทดสอบการดำดิ่งที่Royal Aircraft Establishment, Farnboroughในเดือนเมษายน 1944 เครื่องบิน Spitfire รุ่น Mark XI ซึ่งเป็นรุ่นสำหรับการถ่ายภาพทางอากาศ เพื่อการลาดตระเวน ติดตั้ง ระบบ pitot หลายตัวแบบ "rake type" ที่ขยายออก ไป ถูกบินโดย Squadron Leader J. R. Tobin ด้วยความเร็วนี้ ซึ่งสอดคล้องกับความเร็วลมจริงที่แก้ไขแล้ว (TAS) ที่ 606 ไมล์ต่อชั่วโมง^{[ 14 ]}ในเที่ยวบินต่อมา Squadron Leader Anthony Martindale ทำความเร็วได้ถึง Mach 0.92 แต่จบลงด้วยการลงจอดฉุกเฉินหลังจากเร่งเครื่องยนต์มากเกินไปจนทำให้เครื่องยนต์เสียหาย^{[ 15 ]}

ฮันส์ กุยโด มุตเกออ้างว่าได้ทำลายกำแพงเสียงเมื่อวันที่ 9 เมษายน พ.ศ. 2488 ใน เครื่องบิน เจ็ท Messerschmitt Me 262เขาระบุว่า ASI ของเขาวัดได้ 1,100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (680 ไมล์ต่อชั่วโมง) มุตเกอรายงานว่าไม่เพียงแต่มีการสั่น สะเทือนในช่วงความเร็วเหนือเสียง เท่านั้น แต่ยังมีการกลับมาควบคุมได้ตามปกติเมื่อความเร็วเกินกว่าระดับหนึ่ง จากนั้นก็เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงอีกครั้งเมื่อ Me 262 ชะลอความเร็วลง เขายังรายงานว่าเครื่องยนต์ดับอีกด้วย^{[ 16 ]}

ข้อกล่าวอ้างนี้ถูกโต้แย้งอย่างกว้างขวาง แม้แต่โดยนักบินในหน่วยของเขาเอง^{[ 17 ]}ผลกระทบทั้งหมดที่เขารายงานนั้นเป็นที่ทราบกันดีว่าเกิดขึ้นกับ Me 262 ที่ความเร็วต่ำกว่ามาก และการอ่านค่า ASI นั้นไม่น่าเชื่อถือในย่านความเร็วเหนือเสียง ยิ่งไปกว่านั้น การทดสอบหลายชุดที่ดำเนินการโดย Karl Doetsch ตามคำสั่งของ Willy Messerschmitt พบว่าเครื่องบินไม่สามารถควบคุมได้เมื่อความเร็วเกิน Mach 0.86 และที่ Mach 0.9 จะดิ่งลงและไม่สามารถกู้คืนได้ การทดสอบหลังสงครามโดย RAF ยืนยันผลลัพธ์เหล่านี้ โดยมีการแก้ไขเล็กน้อยว่าความเร็วสูงสุดที่ใช้เครื่องมือใหม่พบว่าอยู่ที่ Mach 0.84 แทนที่จะเป็น Mach 0.86 ^{[ 18 ]}

ในปี พ.ศ. 2542 Mutke ได้ขอความช่วยเหลือจากศาสตราจารย์ Otto Wagner แห่งมหาวิทยาลัยเทคนิคมิวนิกเพื่อทำการทดสอบการคำนวณเพื่อพิจารณาว่าเครื่องบินสามารถทำลายกำแพงเสียงได้หรือไม่ การทดสอบเหล่านี้ไม่ได้ตัดความเป็นไปได้ออกไป แต่ขาดข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับสัมประสิทธิ์แรงต้านซึ่งจำเป็นสำหรับการจำลองที่แม่นยำ^{[ 19 ] [ 20 ]} Wagner กล่าวว่า: "ผมไม่อยากตัดความเป็นไปได้ออกไป แต่ผมนึกภาพออกว่าเขาอาจจะบินด้วยความเร็วต่ำกว่าความเร็วเสียงเล็กน้อยและรู้สึกถึงแรงปะทะ แต่ไม่ได้บินเกิน Mach-1" ^{[ 17 ]}

หลักฐานชิ้นหนึ่งที่มุตเกนำเสนอนั้น ปรากฏอยู่ในหน้า 13 ของ "คู่มือสำหรับนักบิน Me 262 A-1" ซึ่งออกโดยกองบัญชาการด้านยุทโธปกรณ์ทางอากาศณสนามบินไรท์ฟิลด์เมืองเดย์ตัน รัฐโอไฮโอ ในรายงานเลขที่ F-SU-1111-ND เมื่อวันที่ 10 มกราคม 1946:

มีรายงานว่าสามารถทำความเร็วได้ถึง 950 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (590 ไมล์ต่อชั่วโมง) ในการดิ่งลงแบบตื้นๆ ที่มุม 20 ถึง 30 องศาจากแนวราบ ไม่มีการดิ่งลงในแนวดิ่ง ที่ความเร็ว 950 ถึง 1,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (590 ถึง 620 ไมล์ต่อชั่วโมง) กระแสลมรอบเครื่องบินจะมีความเร็วเท่ากับความเร็วเสียง และมีรายงานว่าพื้นผิวควบคุมจะไม่ส่งผลต่อทิศทางการบินอีกต่อไป ผลลัพธ์จะแตกต่างกันไปตามเครื่องบินแต่ละลำ บางลำพลิกคว่ำและดิ่งลง ในขณะที่บางลำดิ่งลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าเมื่อความเร็วเกินกว่าความเร็วเสียงแล้ว สภาวะนี้จะหายไปและการควบคุมจะกลับคืนมาตามปกติ

ความคิดเห็นเกี่ยวกับการฟื้นฟูการควบคุมการบินและการยุติการสั่นสะเทือนเหนือ Mach 1 มีความสำคัญมากในเอกสารปี 1946 อย่างไรก็ตาม ไม่ชัดเจนว่าเงื่อนไขเหล่านี้มาจากที่ใด เนื่องจากดูเหมือนว่านักบินของสหรัฐฯ ไม่ได้ทำการทดสอบดังกล่าว^{[ 19 ]}

ในหนังสือMe-163 ปี 1990 ของเขา Mano Ziegler อดีต นักบิน Messerschmitt Me 163 "Komet"อ้างว่าเพื่อนของเขา นักบินทดสอบHeini Dittmarทำลายกำแพงเสียงขณะดำดิ่งเครื่องบินจรวด และมีหลายคนบนพื้นดินได้ยินเสียงโซนิคบูม เขาอ้างว่าเมื่อวันที่ 6 กรกฎาคม 1944 Dittmar บิน Me 163B V18 ซึ่งมี รหัสตัวอักษร Stammkennzeichen VA+SP ถูกวัดความเร็วได้ 1,130 กม./ชม. (702 ไมล์/ชม.) ^{[ 21 ]}อย่างไรก็ตาม ไม่มีหลักฐานการบินดังกล่าวในเอกสารใด ๆ จากช่วงเวลานั้น ซึ่งถูกยึดโดยกองกำลังพันธมิตรและศึกษาอย่างละเอียด^{[ 22 ]} Dittmar ได้รับการบันทึกอย่างเป็นทางการที่ 1,004.5 กม./ชม. (623.8 ไมล์/ชม.) ในการบินระดับเมื่อวันที่ 2 ตุลาคม 1941 ในต้นแบบMe 163A V4 เขาทำความเร็วได้ถึงระดับนี้โดยใช้คันเร่งไม่เต็มที่ เนื่องจากเขากังวลเกี่ยวกับการสั่นสะเทือนในช่วงความเร็วเหนือเสียง Dittmar เองไม่ได้อ้างว่าเขาทำลายกำแพงเสียงในการบินครั้งนั้น และระบุว่าความเร็วถูกบันทึกไว้เฉพาะในระบบ AIS เท่านั้น อย่างไรก็ตาม เขาอ้างว่าตนเองเป็นนักบินคนแรกที่ "ทำความเร็วได้ใกล้เคียงกับกำแพงเสียง" ^{[ 17 ]}

มีพาหนะไร้คนขับจำนวนหนึ่งที่บินด้วยความเร็วเหนือเสียงในช่วงเวลานี้ ในปี พ.ศ. 2476 นักออกแบบชาวโซเวียตที่ทำงานเกี่ยวกับ แนวคิด แรมเจ็ตได้ยิงเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยฟอสฟอรัสออกจากปืนใหญ่เพื่อให้ได้ความเร็วในการใช้งาน เป็นไปได้ว่าสิ่งนี้ทำให้เกิดประสิทธิภาพเหนือเสียงสูงถึง Mach 2 ^{[ 23 ]}แต่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดจากเครื่องยนต์เพียงอย่างเดียว ในทางตรงกันข้ามขีปนาวุธV-2 ของเยอรมัน ทำลายกำแพงเสียงในการบินเป็นประจำ เป็นครั้งแรกในวันที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2485 ภายในเดือนกันยายน พ.ศ. 2487 V-2 สามารถทำความเร็วได้ถึง Mach 4 (1,200 เมตร/วินาที หรือ 3044 ไมล์ต่อชั่วโมง) เป็นประจำในระหว่างการลงจอดขั้นสุดท้าย

ในปี ค.ศ. 1942 กระทรวงการบินของสหราชอาณาจักรได้เริ่มโครงการลับสุดยอดร่วมกับบริษัท Miles Aircraftเพื่อพัฒนาเครื่องบินลำแรกของโลกที่สามารถทำลายกำแพงเสียงได้ โครงการนี้ส่งผลให้เกิดการพัฒนาเครื่องบินต้นแบบMiles M.52ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ต ซึ่งได้รับการออกแบบให้ทำความเร็วได้ถึง 1,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (417 เมตรต่อวินาที; 1,600 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) (มากกว่าสถิติความเร็วที่มีอยู่ถึงสองเท่า) ในการบินระดับ และสามารถไต่ระดับความสูงได้ถึง 36,000 ฟุต (11 กิโลเมตร) ในเวลา 1 นาที 30 วินาที

มีการนำคุณสมบัติขั้นสูงหลายประการมาใช้ในการออกแบบ M.52 ที่ได้มา ซึ่งเป็นผลมาจากการปรึกษาผู้เชี่ยวชาญในหน่วยงานของรัฐที่มีความรู้เกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์ความเร็วเหนือเสียง ในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การออกแบบนี้มีจมูกทรงกรวยเพื่อลดแรงต้านความเร็วเหนือเสียง^{[ 24 ]}และขอบปีกด้านหน้าที่คม การออกแบบใช้ปีกที่บางมากที่มีหน้าตัดนูนสองด้านตามที่Jakob Ackeret เสนอ เพื่อ ลด แรงต้านปลายปีกถูก "ตัด" เพื่อให้พ้นจากคลื่นกระแทกรูปกรวยที่เกิดจากจมูกของเครื่องบิน ลำตัวมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ฟุตพร้อมถังเชื้อเพลิงรูปวงแหวนรอบเครื่องยนต์^{[ 25 ]}

ส่วนเพิ่มเติมที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการใช้สเตบิเลเตอร์ ที่ขับเคลื่อนด้วยกำลัง หรือที่รู้จักกันในชื่อหางเคลื่อนที่ทั้งหมดหางบินหรือหางบินทั้งหมดซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการควบคุมการบินในช่วงความเร็วเหนือเสียงและเหนือเสียง ซึ่งแตกต่างจากแพนหาง แบบบานพับแบบดั้งเดิม (สเตบิเลเตอร์แนวนอน) ที่เชื่อมต่อทางกลไกกับคันบังคับ ของนักบิน พื้นผิวควบคุมแบบดั้งเดิมไม่มีประสิทธิภาพที่ความเร็วต่ำกว่าเสียงสูงที่เครื่องบินรบทำได้ในขณะดิ่งลง เนื่องจากแรงทางอากาศพลศาสตร์ที่เกิดจากการก่อตัวของคลื่นกระแทกที่บานพับและการเคลื่อนที่ไปด้านหลังของจุดศูนย์กลางแรงดันซึ่งรวมกันแล้วสามารถเอาชนะแรงควบคุมที่นักบินสามารถใช้ได้ทางกลไก ทำให้การฟื้นตัวจากการดิ่งลงเป็นไปได้ยาก^{[ 26 ] [ 27 ]}อุปสรรคสำคัญต่อการบินในช่วงความเร็วเหนือเสียงในยุคแรกคือการกลับทิศทางการควบคุมซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้การป้อนข้อมูลการบิน (คันบังคับ หางเสือ) เปลี่ยนทิศทางที่ความเร็วสูง เป็นสาเหตุของอุบัติเหตุและเหตุการณ์เฉียดฉิวหลายครั้ง เครื่องบินจำเป็นต้องมีอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพเพื่อให้สามารถบินผ่านช่วงความเร็วเหนือเสียงได้อย่างปลอดภัยโดยไม่สูญเสียการควบคุมของนักบิน เครื่องบิน Miles M.52 เป็นตัวอย่างแรกของโซลูชันนี้ ซึ่งต่อมาได้ถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลาย

ในขั้นต้น เครื่องบินจะใช้เครื่องยนต์รุ่นล่าสุดของแฟรงค์ วิทเทิล คือ Power Jets W.2/700ซึ่งจะทำให้เครื่องบินสามารถทำความเร็วเหนือเสียงได้เฉพาะในการบินดิ่งลงแบบตื้นเท่านั้น เพื่อพัฒนาเครื่องบินเวอร์ชันที่บินเหนือเสียงได้อย่างสมบูรณ์ จะต้องเพิ่มแรงขับด้วยการเพิ่มตัวเสริมหมายเลข 4 ซึ่งให้การไหลของอากาศเพิ่มเติมจากพัดลมแบบมีท่อและความร้อนกลับหลังพัดลม^{[ 28 ]}

แม้ว่าโครงการจะถูกยกเลิกในที่สุด แต่การวิจัยนี้ถูกนำไปใช้สร้างแบบจำลอง M.52 ขนาด 30% ที่ไม่มีคนขับ ซึ่งต่อมาสามารถทำความเร็วได้ถึงMach 1.38 ใน การทดสอบการบินระดับ ทรานโซนิกและเหนือเสียง ที่ควบคุมได้สำเร็จ ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2491 ซึ่งถือเป็นความสำเร็จที่ไม่เหมือนใครในเวลานั้น และเป็นการ "ยืนยันความถูกต้องของอากาศพลศาสตร์ของ M.52 ซึ่งเป็นพื้นฐานของแบบจำลอง" ^{[ 29 ]}

ในขณะเดียวกัน นักบินทดสอบก็ทำความเร็วสูงได้ใน เครื่องบิน de Havilland DH 108 ที่ไม่มีหางและปีกกวาด หนึ่งในนั้นคือGeoffrey de Havilland, Jr.ซึ่งเสียชีวิตเมื่อวันที่ 27 กันยายน พ.ศ. 2489 เมื่อเครื่องบิน DH 108 ของเขาแตกออกที่ความเร็วประมาณ Mach 0.9 ^{[ 30 ]} John Derryได้รับการขนานนามว่าเป็น "นักบินความเร็วเหนือเสียงคนแรกของอังกฤษ" ^{[ 31 ]}เนื่องจากการดำดิ่งที่เขาทำในเครื่องบิน DH 108 เมื่อวันที่ 6 กันยายน พ.ศ. 2491

กระทรวงการบินของอังกฤษได้ลงนามในข้อตกลงกับสหรัฐอเมริกาเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลการวิจัยและแบบแผนความเร็วสูงทั้งหมด รวมถึงข้อมูลสำหรับ M.52 ^{[ 32 ]}กับการวิจัยของสหรัฐฯ ที่เทียบเท่ากัน แต่สหรัฐฯ ผิดสัญญา และไม่มีการตอบแทนใดๆ เกิดขึ้น^{[ 33 ]}

เครื่องบิน เบลล์ X-1ซึ่งเป็นเครื่องบินที่มีนักบินลำแรกของสหรัฐฯ ที่สร้างขึ้นเพื่อทำลายกำแพงเสียง มีรูปลักษณ์คล้ายกับเครื่องบินไมล์ส M.52แต่มีหางเสือแนวนอนที่ติดตั้งสูงกว่าเพื่อหลีกเลี่ยงกระแสลมที่เกิดจากปีก เมื่อเทียบกับหางเสือที่เคลื่อนที่ได้ทั้งหมดของ M.52 เครื่องบิน X-1 ใช้หางเสือแบบธรรมดาที่มีลิฟต์ แต่มีสเตบิไลเตอร์ที่เคลื่อนที่ได้เพื่อรักษาการควบคุมขณะผ่านกำแพงเสียงชัค เยเกอร์กลายเป็นคนแรกที่ทำลายกำแพงเสียงได้ในการบินระดับเมื่อวันที่ 14 ตุลาคม 1947 โดยบินที่ระดับความสูง 45,000 ฟุต (13.7 กิโลเมตร) จอร์จ เวลช์อ้างว่าทำลายกำแพงเสียงได้เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม 1947 ขณะบินเครื่องบินนอร์ทอเมริกัน XP-86 (ต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อ F-86 เซเบอร์) ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าเชื่อถือแต่ยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างเป็นทางการ เวลช์ยังอ้างว่าได้บินด้วยความเร็วเหนือเสียงซ้ำอีกครั้งในวันที่ 14 ตุลาคม 1947 30 นาทีก่อนที่เยเกอร์จะทำลายกำแพงเสียงในเครื่องบินเบลล์ X-1 แม้ว่าหลักฐานจากพยานและเครื่องมือจะบ่งชี้อย่างชัดเจนว่าเวลช์บรรลุความเร็วเหนือเสียง แต่เที่ยวบินเหล่านั้นไม่ได้รับการตรวจสอบอย่างเหมาะสมและไม่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการ XP-86 บรรลุความเร็วเหนือเสียงอย่างเป็นทางการในวันที่ 26 เมษายน พ.ศ. 2491 ^{[ 34 ]}

เมื่อวันที่ 14 ตุลาคม 1947 เพียงไม่ถึงหนึ่งเดือนหลังจากที่กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ถูกจัดตั้งขึ้นเป็นหน่วยงานแยกต่างหาก การทดสอบก็สิ้นสุดลงด้วยการบินเหนือเสียงครั้งแรกที่มีนักบินควบคุม โดยมีกัปตันชาร์ลส์ "ชัค" เยเกอร์ แห่งกองทัพอากาศเป็นนักบิน ในเครื่องบินหมายเลข 46-062 ซึ่งเขาตั้งชื่อว่าGlamorous Glennisเครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยจรวดลำนี้ถูกปล่อยจากช่องเก็บระเบิดของเครื่องบินทิ้งระเบิด B-29 ที่ได้รับการดัดแปลงเป็นพิเศษ และร่อนลงจอดบนรันเวย์ เที่ยวบิน XS-1 หมายเลข 50 เป็นเที่ยวบินแรกที่ X-1 บันทึกการบินเหนือเสียงได้ โดยมีความเร็วสูงสุดที่ Mach 1.06 (361 เมตร/วินาที, 1,299 กิโลเมตร/ชั่วโมง, 807.2 ไมล์/ชั่วโมง)

จากผลของการบินเหนือเสียงครั้งแรกของ X-1 สมาคมการบินแห่งชาติจึงลงมติให้รางวัล Collier Trophy ประจำปี 1947 แบ่งให้กับผู้เข้าร่วมหลัก 3 รายในโครงการ โดยประธานาธิบดีแฮร์รี เอส. ทรูแมน ได้ให้เกียรติแก่ Larry Bell จาก Bell Aircraft, กัปตัน Yeager สำหรับการขับเครื่องบิน และ John Stack สำหรับ การมีส่วนร่วมของ NACAที่ทำเนียบ ขาว ^{[ 35 ]}

แจ็กกี้ คอแครนเป็นผู้หญิงคนแรกที่ทำลายกำแพงเสียง ซึ่งเธอทำได้ในวันที่ 18 พฤษภาคม พ.ศ. 2496 โดยขับเครื่องบินที่ยืมมาจากกองทัพอากาศแคนาดาโดยมีเยเกอร์ร่วมเดินทางไปด้วย^{[ 36 ]}

เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม พ.ศ. 2490 มาร์กาเร็ต เชส สมิธกลายเป็นสตรีคนแรกในรัฐสภาที่ทำลายกำแพงเสียง ซึ่งเธอทำในฐานะผู้โดยสารในเครื่องบินF-100 Super Sabreที่ขับโดยพันตรีไคลด์ กู๊ด แห่งกองทัพอากาศ^{[ 37 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 อัลเลน โรว์ลีย์นักข่าวชาวอังกฤษ สามารถบินด้วยเครื่องบินซูเปอร์เซเบอร์ด้วยความเร็ว 1,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นหนึ่งในพลเรือนที่ไม่ใช่ชาวอเมริกันเพียงไม่กี่คนที่ทำความเร็วเกินความเร็วเสียง และเป็นหนึ่งในพลเรือนเพียงไม่กี่คนทั่วโลกที่ทำการเดินทางดังกล่าว^{[ 38 ]}

เมื่อวันที่ 21 สิงหาคม พ.ศ. 2504 เครื่องบินDouglas DC-8-43 (ทะเบียน N9604Z) บินด้วยความเร็วเหนือเสียงเกิน Mach 1 อย่างไม่เป็นทางการระหว่างการดำดิ่งลงอย่างควบคุมได้ในระหว่างการทดสอบการบินที่ฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์ ตามที่ลูกเรือสังเกตและรายงาน ลูกเรือประกอบด้วย William Magruder (นักบิน), Paul Patten (นักบินผู้ช่วย), Joseph Tomich (วิศวกรการบิน) และ Richard H. Edwards (วิศวกรทดสอบการบิน) ^{[ 39 ]}นี่เป็นการบินเหนือเสียงครั้งแรกของเครื่องบินโดยสารพลเรือน ซึ่งทำได้ก่อนที่ConcordeหรือTu-144จะบิน^{[ 39 ]}

เมื่อวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการบินความเร็วสูงเป็นที่เข้าใจกันมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงหลายอย่างนำไปสู่ความเข้าใจในที่สุดว่า "กำแพงเสียง" สามารถทะลุผ่านได้ง่ายภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้รวมถึงการนำปีกบางแบบกวาดมาใช้ กฎพื้นที่และเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงทศวรรษที่ 1950 เครื่องบินรบหลายลำสามารถทะลุผ่านกำแพงเสียงได้เป็นประจำในการบินระดับ แม้ว่าพวกมันมักจะประสบปัญหาการควบคุมเมื่อทำเช่นนั้น เช่นMach tuckเครื่องบินสมัยใหม่สามารถผ่าน "กำแพง" ได้โดยไม่มีปัญหาการควบคุม^{[ 40 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ปัญหานี้เป็นที่เข้าใจกันดีจนหลายบริษัทเริ่มลงทุนในการพัฒนาเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียง หรือSSTโดยเชื่อว่าเป็นขั้นตอน "ตามธรรมชาติ" ต่อไปในวิวัฒนาการของเครื่องบินโดยสาร อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ยังไม่เกิดขึ้น แม้ว่าConcordeและTupolev Tu-144จะเริ่มให้บริการในทศวรรษ 1970 แต่ทั้งสองรุ่นก็ถูกปลดประจำการในภายหลังโดยไม่มีการทดแทนด้วยรุ่นที่คล้ายคลึงกัน เที่ยวบินสุดท้ายของ Concorde ที่ให้บริการคือในปี 2003 แม้ว่าจะมีความสนใจเพิ่มขึ้นอีกครั้งในทศวรรษ 2010 แต่ ณ ปี 2024 ก็ยังไม่มีเครื่องบินโดยสารความเร็วเหนือเสียงเชิงพาณิชย์ให้บริการ^{[ 41 ]}

แม้ว่า Concorde และ Tu-144 จะเป็นเครื่องบินลำแรกที่บรรทุกผู้โดยสารเชิงพาณิชย์ด้วยความเร็วเหนือเสียง แต่ก็ไม่ใช่เครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ลำแรกหรือลำเดียวที่ทำลายกำแพงเสียง เมื่อวันที่ 21 สิงหาคม พ.ศ. 2504 เครื่องบินDouglas DC-8ทำลายกำแพงเสียงที่ Mach 1.012 หรือ 1,240 กม./ชม. (776.2 ไมล์/ชม.) ขณะดิ่งลงอย่างควบคุมที่ระดับความสูง 41,088 ฟุต (12,510 เมตร) จุดประสงค์ของการบินครั้งนี้คือการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการออกแบบขอบนำของปีกแบบใหม่^{[ 42 ]}

เมื่อวันที่ 12 มกราคม พ.ศ. 2491 รถเลื่อนจรวดไร้คนขับของนอร์ธรอปกลายเป็นยานพาหนะบนบกคันแรกที่ทำลายกำแพงเสียง ณ สถานที่ทดสอบทางทหารที่ฐานทัพอากาศมูร็อก (ปัจจุบันคือฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์ ) รัฐแคลิฟอร์เนียมันทำความเร็วสูงสุดได้ 1,019 ไมล์ต่อชั่วโมง (1,640 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ก่อนที่จะตกราง^{[ 43 ] [ 44 ]}

เมื่อวันที่ 15 ตุลาคม 1997 แอนดี้ กรีนนักบินของกองทัพอากาศอังกฤษกลายเป็นคนแรกที่ทำลายกำแพงเสียงด้วยยานพาหนะบนบก โดยเป็นไปตามกฎของสหพันธ์ยานยนต์นานาชาติ (FIA ) ยานพาหนะดังกล่าวมีชื่อว่า ThrustSSC ("รถซูเปอร์โซนิค") ทำลายสถิตินี้ได้ 50 ปีกับอีกหนึ่งวันหลังจากที่เยเกอร์ทำการบินเหนือเสียงครั้ง แรก

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2555 เฟลิกซ์ บอมการ์ทเนอร์พร้อมด้วยทีมนักวิทยาศาสตร์และผู้สนับสนุนอย่างเรดบูล ได้พยายามกระโดดร่มจากที่สูงที่สุดเท่าที่เคยมีมา โครงการนี้มีเป้าหมายให้บอมการ์ทเนอร์กระโดดจากบอลลูนฮีเลียมที่ความสูง 120,000 ฟุต (36,580 เมตร) และกลายเป็นนักกระโดดร่มคนแรกที่ทำลายกำแพงเสียง การปล่อยบอลลูนมีกำหนดในวันที่ 9 ตุลาคม พ.ศ. 2555 แต่ถูกยกเลิกเนื่องจากสภาพอากาศไม่เอื้ออำนวย ต่อมาแคปซูลจึงถูกปล่อยในวันที่ 14 ตุลาคมแทน ความสำเร็จของบอมการ์ทเนอร์ยังตรงกับวันครบรอบ 65 ปีของ ความพยายามที่ประสบความสำเร็จของ ชัค เยเกอร์ นักบินทดสอบชาวสหรัฐฯ ในการทำลายกำแพงเสียงด้วยเครื่องบิน^{[ 45 ]}

บอมการ์ทเนอร์ลงจอดในนิวเม็กซิโกตะวันออกหลังจากกระโดดจากความสูง 128,100 ฟุต (39,045 เมตร) หรือ 24.26 ไมล์ ซึ่งเป็นสถิติโลก และทำลายกำแพงเสียงด้วยความเร็วสูงสุดถึง 833.9 ไมล์ต่อชั่วโมง (1342 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ Mach 1.26) ในการแถลงข่าวหลังการกระโดด มีการประกาศว่าเขาอยู่ในสภาวะตกอิสระเป็นเวลา 4 นาที 18 วินาที ซึ่งเป็นการตกอิสระที่ยาวที่สุดเป็นอันดับสองรองจากการกระโดดของโจเซฟ คิตทิงเกอร์ ในปี 1960 ซึ่งใช้เวลา 4 นาที 36 วินาที^{[ 45 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2557 อลัน ยูสเตซรองประธานอาวุโสของGoogleได้ทำลายสถิติการกระโดดร่มที่สูงที่สุดของบอมการ์ทเนอร์ และยังทำลายกำแพงเสียงได้อีกด้วย^{[ 46 ]}อย่างไรก็ตาม เนื่องจากในการกระโดดของยูสเตซนั้นใช้ร่มชูชีพแบบดร็อกในขณะที่ของบอมการ์ทเนอร์ไม่ได้ใช้ ดังนั้นสถิติความเร็วในแนวดิ่งและระยะทางตกอิสระของพวกเขาจึงยังคงอยู่ในหมวดหมู่ที่แตกต่างกัน^{[ 47 ] [ 48 ]}

• เดวิด ลีนเป็นผู้กำกับภาพยนตร์เรื่องThe Sound Barrierซึ่งเป็นการนำเรื่องราวจากการทดสอบบินของเครื่องบิน de Havilland DH 108 มาดัดแปลงเป็นเรื่องจริง
• The Right Stuffเป็นภาพยนตร์ปี 1983 ที่เล่าเรื่องราวส่วนหนึ่งของการบินทำลายสถิติอันโด่งดังของชัค เยเกอร์ในปี 1947

• เสียงดังสนั่น
• กรวยไอน้ำ

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับกำแพงเสียง

• กลศาสตร์ของไหลชุดบทเรียนโดย ดร. มาร์ค เอส. เครเมอร์, Ph.D.
• การทะลุผ่านกำแพงเสียงด้วยเครื่องบินโดย ดร. คาร์ล ร็อด เนฟ
• วิดีโอแสดงภาพเครื่องบินคองคอร์ดทำความเร็วถึงมัค 1 ที่ทางแยก TESGO ถ่ายจากด้านล่าง
• แอปเพล็ต Java แบบโต้ตอบที่แสดงภาพกำแพงเสียง

//debug simmertude —§