超音速之后會(huì)一直有音爆嗎?
妙蕊氏
不少飛行愛好者,對超音速飛機(jī)產(chǎn)生音爆的現(xiàn)象不是很了解,究竟超音速飛機(jī)產(chǎn)生音爆是怎么一回事?下面讓我們一起去了解吧。
簡要回答
不是一直都會(huì)有音爆,音爆只是短暫而強(qiáng)烈的,音爆是超音速飛機(jī)在空氣中運(yùn)動(dòng)的速度突破音速時(shí),產(chǎn)生沖擊波所引起的響聲。
詳細(xì)內(nèi)容
“音爆”是物體在空氣中的相對運(yùn)動(dòng)速度向上突破達(dá)到1馬赫臨界點(diǎn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)。通常情況下,多為飛行器在超音速飛行時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)壓力波,傳到地面上形成如同雷鳴的爆炸聲。
飛機(jī)所發(fā)出的疏密狀的音波無法跑到飛機(jī)前方,所以就全部疊在機(jī)身后方,形成了圓錐形狀的音錐。當(dāng)它們向外傳播時(shí)便互相干擾和影響,然后匯集成一道包羅機(jī)頭的音爆前激波和一道尾隨機(jī)尾的后激波。這種波雖然可以用上述的楔形水波來比擬,但有著迥然不同的性質(zhì)。
激波的厚度很小,經(jīng)過波后空氣的壓強(qiáng)、密度、溫度都突然升高,速度立即下降。當(dāng)這兩道激波波及到無論哪個(gè)空間和物體時(shí),均會(huì)感到這種強(qiáng)烈的變化,反映到人的耳朵里,使耳鼓膜受到突然的空氣壓強(qiáng)變化,就感覺是兩聲雷鳴般的巨響。這種響聲就稱之為音爆。
影響音爆的因素很多,例如飛行速度、高度和航線,這些因素是可以控制的,其他如氣象條件和接近地面的湍流等則是無法改變的。標(biāo)準(zhǔn)音爆常用一個(gè)N形波表示,說明飛機(jī)的頭波與尾波強(qiáng)度基本相同,在持續(xù)時(shí)間內(nèi)為均勻膨脹。
飛機(jī)的強(qiáng)壓力波引起地面上的壓強(qiáng)變化約為78帕(8公斤力/平方米),持續(xù)時(shí)間約為0.2秒。壓強(qiáng)隨飛行高度增大而減弱,但影響范圍則擴(kuò)大。音爆因時(shí)間短暫,對地面的影響在戶外一般不大,對室內(nèi)壓強(qiáng)變化雖小,但經(jīng)多次反射形成共鳴,持續(xù)時(shí)間較長,影響頗大。
音爆的能量巨大,一架低空超音速飛行的戰(zhàn)斗機(jī)產(chǎn)生的音爆足以震碎門窗玻璃。一架在 16000米高空以兩倍音速飛行的協(xié)和客機(jī)產(chǎn)生的音爆對地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)高達(dá)100帕,相當(dāng)于給一塊一平米左右的玻璃窗上施加10公斤的力,玻璃嘩嘩直響就不難解釋了。我們把壓強(qiáng)換算成更直觀的聲強(qiáng),100帕大約相當(dāng)于133分貝,相當(dāng)于恰好身處某重金屬搖滾音樂會(huì)的大音箱旁邊。