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现代战机音障?音爆?照片上看竟如此震撼!

2016-10-17 10:54:51

物体运行速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为音障(Sound Barrier)。突破音障时,由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面,在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声,称为音爆(Sonic Boom)。

“音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现。飞机在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”,这是由于在激波面后方由于气压增加而压缩周围空气,使水气凝结形成微小的水珠,看上去就像云雾一般。这种云雾通常只能持续几秒钟,激波现身,转瞬即逝。音爆云是国内对这种现象的一个俗称,较为严肃一点的描述为Prandtl-Glauert condensation clouds(普朗特-格劳厄脱凝结云)。

因此,音爆云常见于战斗机和舰载机。在海面上空气非常湿润,激起的云雾更大更漂亮。就像给飞机套上一件天鹅裙,不过没有优雅的感觉,反而是近乎疯狂。如果能亲眼看到,场面一定很壮观。

声音在空气中的传播像水中投入石子产生的水波一样,通过波的形式向外传播,这就是声波。我们平时听见的声音就是声波传入耳内使鼓膜震动而产生的。当飞机在空中作超音速飞行时,在机头或突出部分,也会像水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波,这就是激波。飞机所发出的疏密状的音波无法跑到飞机前方,所以就全部叠在机身后方,形成了圆锥形状的音锥。当它们向外传播时便互相干扰和影响,然后汇集成一道包罗机头的音爆前激波和一道尾随机尾的后激波。这种波虽然可以用上述的楔形水波来比拟,但有着迥然不同的性质。激波的厚度很小,经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高,速度立即下降。当这两道激波波及到无论哪个空间和物体时,均会感到这种强烈的变化,反映到人的耳朵里,使耳鼓膜受到突然的空气压强变化,就感觉是两声雷鸣般的巨响。这种响声就称之为“音爆”(sonic boom )。

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