音爆(sonic boom/sonic bangs),跨音速或超音速飞机产生的激波扫过地面的观察者时,观察者所听到的巨响。当飞机的速度超过音速时,飞机上会产生激波。这些激波以圆锥形向外传播。当圆锥扫过地面时,激波内部和周围空气的压力差导致了爆炸般的响声。 注:音速会根据空气的湿度、温度、密度等条件变化而变化。摄氏零度,海平面音速约为331.5米/秒(1193千米/小时);一万米高度时,音速约为295米/秒(1062千米/小时);此外每升高1摄氏度,音速就增加0.607米/秒。 音障是一种物理现象,当飞机的速度接近音速时,将会逐渐追赶上自己发出的音波。由于机体对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在飞机的迎风面和它附近区域积累,最终形成空气中压强、速度、密度、温度等物理性质的突变面:激波面。激波是超音速飞行的一个典型特征,激波面将显著增加飞机的阻力,从而形成音障。在早期的飞机设计中,因工程师对跨音速空气动力学研究的制约,发生了多起飞机在超越音速时的解体事故。 通常情况下,音爆由超音速战斗机或其他超音速飞行器,例如协和号客机在进行跨音速飞行时造成的。飞机在较低速度飞行时,产生的声音会向各个方向扩散。但是由于飞机在快速运动中,飞机的头部发出的音波收到挤压,飞机尾部发出的声波则被扩散,从而集中在一个锥形范围内。 飞机在跨音速飞行时,通常还伴随有普朗特-格劳厄脱凝结云(Prandtl-Glauert condensation clouds),它以飞机为中心轴,从机翼前段向四周均匀扩散的圆锥状云团。这是因为机翼引起气流加速,空气内能转化为动能,导致温度降低,引起水汽凝结而导致。 |
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