时间: 2023-06-21 21:00:53 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 98次
速度达到1马赫临界点时就会出现,相当于340.3 m/s。
音爆宽度约80公里~160公里,可产生130分贝左右的噪声。
声爆(sonic boom)亦称“轰声”。飞行器在超声速飞行时产生的冲击波传到地面形成的爆炸声。飞行器在飞行时,挤压并排开前方的空气。当飞行速度超过声速时,飞行器头部在空气中形成冲击波,同时在尾部由于被排开的空气重新汇合也形成冲击波。
首尾冲击波一起随飞行器以相同的速度前进。冲击波的压力分布前沿最大,高于正常气压,然后经正常值而到达尾部时的负值,尤如英文字母N形,故冲击波有时也叫做N波。
音爆形成的原因:
在平静的水面上,如果投一块石头,水面上立刻会出现一圈一圈的水波向四周传播,波及整个水面,也就是我们常常说的“一石激起千层浪”。
但如果是在水面上运动的物体在水中激起的水波就不是这样了,例如一艘快艇在水中高速前进时,我们看到它激起的水波就不是一圈一圈地向外传,而是从艇前开始,呈一楔形向外传播。同时我们可以看到前缘密集,波浪很大,而后面波浪就很小。这种波我们称为楔形水波。此波随同快船一道前进,波及的范围始终在楔形之内。
同样地,对于空气来说,也有这种现象,如果给空气一个扰动,声音也会像水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刺激鼓膜产生的。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。
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”。
现代作战飞机如果要实现超音速飞行,则必须要突破音障。所谓音障,就是当飞行器的飞行速度达到音速的十分之九,即0.9马赫、时速约950公里时,飞行器表面的局部气流速度可能就达到音速,从而产生局部激波,使得气动阻力剧增。如果要进一步提高速度,超过音速,就需要发动机有更大的推力以抵消额外产生的激波阻力。另外,局部激波能使流经机翼和机身表面的气流变得异常紊乱,从而使飞行器剧烈抖动,操纵十分困难,机翼会下沉、机头往下栽,或者机身突然自动上仰,导致飞行器坠毁。因此,如果要突破音障,不仅仅在于有强大的发动机,还需要拥有更加有效的气动操纵面和控制系统。
当飞行器突破音障时,由于飞行器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,这就是音爆。一架在
16000米高空以两倍音速飞行的飞机可以对地面产生高达133分贝的音爆,让人感到有如地震或重磅炸弹在身边爆炸,不仅耳朵无法承受,甚至连鼻子都会流血。与此同时,巨大的震动波还导致墙壁出现裂缝,窗户碎裂。因此,如果飞行器是在城市等人员密集地区的上空飞行时,如果飞行高度低于1万米,则严格禁止飞行器进行超音速飞行。
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