在生活中,你必定屡次听到过飞机在空中飞过期发生的共同而强壮的爆裂声。在这种情况下,人们说“飞机打破了音障”,或许“到达了超音速”。但你有没有想过为何会发生这种激烈的声响,为什么飞机会在你头顶上方打破音障?你以为这仅仅偶然吗?实际上并非如此!事实是,这个“爆裂声”实际上与打破音障无关。而且,不管超音速飞机在你头上飞过多少次,即便它以安稳的速度飞翔,你都会听到这个爆裂声。当然,存在必定的临界速度或音障,仅仅它与爆裂声没有直接关系。
咱们更精确地称之为飞机爆裂声,而不是爆炸声,正如咱们之前所说,它与打破任何临界速度无关。可是为何会有这个声响呢?当飞机以任何速度飞翔时,它的机身即鼻部前面会构成一个高压区域,因为飞机实际上撞向了空气。
在相对较低的速度下,飞机前方的高压只会构成声波,也便是咱们听到的典型噪音,而不是爆裂声。但当飞机速度较高,也便是超越音速时,声波无法及时逃离。机身前方压力的飞速添加构成了高度紧缩的空气层,发生了冲击波,从飞机向外扩展构成一个锥形,并抵达地上。
这个冲击波锥形一直与飞机一同移动。最风趣的是,冲击波无声地传达并抵达地上。咱们只在冲击波穿过人体时才听到爆裂声,也便是幻想中锥形鸿沟经过人体的时间。在这一会儿,周围空气的压力飞速添加,被咱们的耳朵感知为爆裂声。也便是说,这种声响只存在于听者在冲击波经过他们身体的时间,而且与飞机的加快无关。
传达自超音速飞机的冲击波有多风险?因为超音速飞机与地上的间隔满足远,它无法形成任何损坏。可是,在飞机邻近,冲击波的强度相当大。因而,假如它在高楼大厦上空低空飞翔,那么在30楼以上,冲击波就足以打碎窗户。
那么,假如爆裂声与打破音障无关,那这个术语究竟意味着什么?在空气动力学中,它指的是飞机到达挨近音速的特定速度时,空气阻力猛地添加的现象。
在这个速度下,空气活动开端以一种与较低速度彻底不同的方法绕过飞机。这在其时给工程师们制作超音速飞机带来了很大的困难。趁便说一句,即便现在,制作超音速客机对工程师来说仍然是一个大问题。
音速的速度为每小时1234.8公里。现在,飞机的最高速度为8200.8公里/小时,超越音速超越六倍。
加快一般飞机到超音速速度没什么特别的问题,可是假如飞机打破了音障,就会失掉操作才能,无法安稳飞翔。也便是说,即便它加快到那个速度,一旦到达它,就会坠毁。
为了让飞机可以打破音障,人们开发了具有特别气动剖面的特别机翼。此外,工程师们还采用了其他一些技巧,终究保证了飞机的可操作性。可是,飞翔员在打破这个临界速度时会显着感觉到,并称之为“气动冲击”。正如飞翔员自己所说,这一刻操作性发生了一些“跳动”。但在这样的一个过程中不会发生任何声响现象。
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