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什么是音障(什么是印章)

  • 生活
  • 2023-04-24 15:23
什么是音障?

音障(Soundbarrier),是一種物理現(xiàn)象。當(dāng)物體(通常是航空器)的速度接近音速時,將會逐漸追上自己發(fā)出的聲波。此時,由于機身對空氣的壓縮無法迅速傳播,將逐漸在飛機的迎風(fēng)面及其附近區(qū)域積累,最終形成空氣中壓強、溫度、速度、密度等物理性質(zhì)的一個突變面——激波(ShockWave,又譯沖擊波、駭波或震波)面。激波的形成是超音速飛行的典型特征。激波面將增加空氣對飛行器的阻力,這種因為音速造成提升速度的障礙被俗稱為音障。另外,在早期飛機的設(shè)計中,由于對跨音速空氣動力學(xué)了解尚少,所以曾多次發(fā)生飛機試圖超越音速時解體或者失控墜毀的嚴(yán)重事故,有人把這一時期困擾飛機制造業(yè)的難題也稱為“音障”。

一架正在穿越音障的美國海軍FA-18F超級大黃蜂戰(zhàn)斗機,注意到機身周圍激波面附近產(chǎn)生的圓錐形云霧。

當(dāng)飛機的速度接近音速的時候,由于飛行速度的增加,積壓在飛機前部的空氣會被壓縮成密度很高的空氣墻,使戰(zhàn)機的速度難以提升,所以把這種現(xiàn)象稱之為“音障”。更嚴(yán)重的是,音障產(chǎn)生的局部激波能使流經(jīng)機翼和機身表面的氣流變得非常紊亂,從而使飛機劇烈的抖動,操作十分困難,會有墜機的危險。

怎么突破音障?

突破音障重要的是技術(shù)因素,不是一味地提高發(fā)動機的推力,而是通過改變飛機的外形來刺破音障,用很長的空速管來刺破音障,突破音障后的戰(zhàn)斗機能達(dá)到三倍音速飛行。

美國海軍FA-18的飛行速度超過音速。白云是由飛機尾部周圍的氣壓和溫度降低而形成的

飛行器進入超音速飛行形成的激波面,是聲學(xué)能量的高度集中面,又稱音錐。音錐在聽覺上是一聲短暫而極其強烈(可能超越人耳聽力上限的)的爆炸聲,故稱為“音爆”或“聲爆”。強烈的音爆不僅會對地面建筑物產(chǎn)生損害,也會給飛行器本身跨越?jīng)_擊面的部分造成巨大的壓力,所以各國一般都禁止超音速飛機在住宅區(qū)上空突破音速。

1、亞音速;2、1馬赫;3、超音速;4、激波;

除此之外,跨音速飛行常常伴隨的一個效應(yīng)稱為普朗特-格勞厄脫凝結(jié)云(Prandtl-GlauertAKAPauboocondensationclouds),其特征是一個以飛機為中心軸、從機翼前端開始向四周均勻擴散的圓錐狀云團。這是由于機翼引起氣流加壓加速,進而引起水氣凝結(jié)導(dǎo)致。水氣凝結(jié)成微小的水珠后,肉眼看來就像是云霧般的狀態(tài)。這個高速區(qū)會隨著離機身的距離增加而迅速消失。值得一提的是,普朗特-格勞厄脫凝結(jié)云并非只能在跨音速飛行中看到,與激波也沒有必然的聯(lián)系,它僅僅表征了空氣具有一定的可壓縮性。在合適的條件下,尚未接近音速的飛機也能在自己周圍產(chǎn)生普朗特-格勞厄脫凝結(jié)云。

突破音障的瞬間

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