飞机速度史话――突破音障

合集下载

第一个突破声障的飞行员

龙源期刊网第一个突破声障的飞行员作者：彭龙飞来源：《大飞机》2017年第01期音障是上世纪40年代后期出现的一个名词。

音障也叫“声障”，是飞机接近声速飞行时引起的一系列不正常现象，如飞机阻力剧增，升力减小，螺旋桨效率下降，机体强烈振动，操纵失灵等。

声音在空气中传播的速度，由于受空气温度的影响，数值是有变化的。

大气温度会随着高度而变化，因此不同飞行高度下声速也不同。

在国际标准大气情况下，海平面声速为1227.6公里/小时，在11000米的高空，是1065.6公里/小时。

时速700多公里的飞机，迎面气流在流过机体表面的时候，由于表面各处的形状不同，局部时速可能远超出700公里。

为了更好地表达飞行速度接近或超过当地声速的程度，科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数：马赫数。

它是飞行速度与当地声速的比值，简称M数。

M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的。

马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超声速实验，最早发现扰动源在超声速气流中产生的波阵面，即马赫波的存在。

M数小于1，表示飞行速度小于声速，是亚声速飞行；M数等于1，表示飞行速度与声速相等；M数大于1，表示飞行速度大于声速，是超声速飞行。

在突破“声障”过程中，很多科学家进行了不懈的努力。

世界上第一架冲击声障的飞行器是美国制造的X-1试验机。

它有尖尖的机头，薄薄的机翼，干干净净的外形，结构极其结实，用4台火箭发动机作为动力。

1947年10月14日，美国空军试飞员查克·耶格尔上尉，驾驶贝尔X-1型“空中火箭”式动力研究机，在12800米高空，飞行速度达到1078公里/小时，相当于M1.015。

24岁的查克·耶格尔成为世界上第一个驾机突破声障的飞行员。

上世紀60年代，英法合作研发“协和”超声速客机。

1969年10月1日，“协和”客机进行首次超声速飞行。

这次超声速飞行持续了9分钟，最高速度达到1.5马赫。

1970年11月，“协和”的飞行速度成功达到2.0马赫。

跨越音障，突破音速

跨越音障，突破音速展开全文飞机在超音速飞行前，必须突破音障。

音障是指飞机高速飞行接近声音速度时，由于前方的空气来不及散开而受到压缩，致使空气密度、温度增加，阻力增大，飞行速度不能再提高的现象。

自1901年莱特兄弟的“飞行者一号”诞生以来，人们就不断探索、尝试，研制更高速的飞行器，试图跨越音障，突破音速。

一、人类首次突破音障世界上第一次超音速飞行是美国飞行员耶格尔驾驶X-1飞机完成的。

X-1由贝尔飞机公司制造，拥有流线型机身，机长9.45米、机高3.35米：翼展8.54米、总重5.9吨，采用常规的平直机翼，并安装有火箭發动机。

1947年10月14日，X-1由B-29轰炸机携带至高空。

空投后，耶格尔启动火箭发动机，在万米高空进行水平飞行，终于突破了音障。

X-2验证机也是一款为高速飞行而生的飞机。

它由贝尔飞机公司、美国陆军航空队和美国国家航空咨询委员会（美国国家航空航天局前身）共同研制，机长13.84米，机高3.60米，翼展11 .55米。

与X-1不同的是，它采用后掠翼布局，并配有逃生舱。

1956年4月25日，试飞员埃伯依斯特驾驶X-2飞到了1.4马赫（1马赫相当于1倍音速），首次实现超音速。

7月23日，埃伯依斯特在20800米高空达到了2.87马赫。

9月27日，X-2在阿普特的驾驶下达到了3.196马赫。

但不幸的是，在返航途中X-2失控进入螺旋，阿普特牺牲。

二、探索高超音速飞行通常来讲，马赫数小于0.8称为亚音速，0.8-1.2为跨音速，1.2-5为超音速，马赫数大于5的为高超音速。

X-15是高超音速试验机的典范。

它是由美国航空航天局（NIASA）牵头，美国空军、海军和北美航空公司共同研制的。

1959年6月8日，X-15进行了首次滑翔飞行，同年9月17日，进行了真正的动力飞行。

在近十年的时间里，X-15先后创造了6.72马赫和107900米的速度与高度世界记录。

自1967年X-15飞行器创造了6.72马赫的高超音速后，人类一直没有停止对高超音速的探索。

初中物理飞机突破音障

飞机突破音障
音障是一种物理现象，当物体（通常是航空器，如飞机）的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。

声波叠合累积的结果，会造成震波(Shock Wave)的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。

突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆。

强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。

飞行器在速度达到音速左右时，会有一股强大的阻力，使飞行器产生强烈的振荡，速度衰减。

这一现象被俗称为音障。

当飞行器突破这一障碍后，整个世界都安静了，一切声音全被抛在了身后！。

突破音障

Transonic flight is often accompanied by an effect known as “PrandtlGlauert condensation clouds”. As the central axis of the plane, from forward wing area, to spread evenly around the cone-shaped cloud. 跨音速飛行常常伴隨一個效應稱為「普朗特-格勞厄脫凝結雲」(PrandtlGlauert condensation clouds)。以飛機為中心軸、從機翼前段開始，向四周均勻擴散的圓錐狀雲團。 This is due to the shock wave rear pressure decrease, leading to low temperature, causing water vapor condensation. Water vapor condensed into tiny drops, appears to the naked eye like a cloud-like state. 這是由於激波面後方氣壓降低，導致溫度降低，引起水氣凝結導致的。水氣凝結變成微小的水珠後，肉眼看來就像是雲霧般的狀態。
Chicago Air and Water Show (Aug. 20, 2005) F/A-18F Super Hornet, high-speed pass over North Avenue Beach.
The Space Shuttle...
STS-106, Space Shuttle Atlantis, Sep 8, 2000 JFK Space Center, Florida, USA
B-2 Spirit Stealth Bomber. Dec 30, 2002 shows that the extraordinary cloud affect is not exactly tied to the breaking of the sound barrier. Photo is credited to Bobbi Garcia

美丽的音障突破..

美麗的音障突破手動翻頁音障原理音障是一種物理現象，當航空器的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發出的聲波。

聲波疊合累積的結果，會使機頭前部的空氣被壓縮成密度很高的“空氣牆”，使飛機難以逾越。

這種因為接近音速造成航空器提升速度出現障礙的現象稱為音障(Sonic Barrier)。

突破音障進入超音速後，高壓空氣牆的位能會轉為聲能，在旁觀者聽來這股震波有如爆炸一般，故被稱為音爆或聲爆(Sonic Boom)。

強烈的音爆不僅會對地面建築物產生損害，對於飛行器本身伸出衝擊面之外部分也會產生破壞。

除此之外，由於航空器的速度接近音速時，周邊的空氣受到聲波疊合而處於高壓狀態，因此一旦航空器穿越音障後，周圍壓力將會陡降。

在比較潮濕的天氣，壓力急降所造成的瞬間低溫，可能會低於它的露點溫度，使得水汽凝結變成微小的水珠，肉眼看來就像是雲霧。

但由於這個低壓帶會隨航空器離開而逐步恢復到常壓，因此整體看來猶如一個以航空器為中心、向四周均勻擴散的圓錐狀美麗雲團。

突破音障的美麗瞬間突破音障二戰後期，戰鬥機的最大速度，已超過每小時700公里．要進一步提高速度，就碰到“音障”問題。

若要突破音障，必須增加發動機推力，但是傳統活塞式發動機已經無能為力。

科學家們認識到，要向音速衝擊，必須使用全新的航空發動機，也就是噴氣式發動機。

除了發動機推力．更需克服的是飛機超音速時，流過機翼和機身表面的氣流，變得非常紊亂，從而使飛機劇烈抖動，操縱起來十分困難。

同時，機翼會下沉、機頭往下栽；如果這時飛機正在爬升，機身會突然自動上仰。

這些不良的飛行姿態，都可能導致飛機墜毀。

空氣動力學家和飛機設計師們於是密切合作，進行了一系列的飛行試驗。

結果顯示：要能穩定安全的超過音速，除了提高飛機的發動機動力外，飛機也必須採用新的空氣動力外形，例如使用後掠形機翼，機翼要設法減薄等。

1941年德國研製成功Me-163和Me-262噴射戰鬥機，但由于希特勒的錯誤認識，未積極推動量產，直至1944年方組隊投入了蘇德前線作戰。

第四代战机的重要标准之一突破声障

第四代战机的重要标准之一突破声障1740年，罗宾斯在进行炮弹实验时，发现当炮弹时速超过820英里，即大于声波在空气中的传播速度约760英里/小时，炮弹受到的阻力突然增加，远远偏离牛顿的平方阻力公式。

但是，超过声速以后，阻力又开始下降，逐渐趋向正常。

这种阻力在声速附件突然上升的现象就称为“声障”（sound barrier）。

现在已经知道，声障实际上是：当飞行器的速度接近声速时，飞行器将会逐渐追上自己发生的声波，造成声波叠合累积，会造成激波（shock wave）的产生，进而对飞行器的加速产生障碍的物理现象。

激波的出现，还将导致飞行器升力骤降，头重尾轻，甚至机翼、机身发生强烈振动。

因此，如何突破声障就成为摆在力学家和航空工程师面前的一个难题。

突破声障，使飞机器，尤其是战斗机进行超音速飞行甚至巡航成为了可能。

下图是一架“超级大黄蜂”战斗机在纽约航空展上，表演突破音障的精彩瞬间。

可以明显的看到在机身周围的蒸汽不断堆积，形成了圆锥般的云雾，通常被称为“冲击波项圈”或“蒸汽锥”。

这种现象之所以发生，是因为当物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。

空气中的水蒸气，因压力陡降所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。

但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。

目前的主流战机突破声障实现超音速飞行，已不是难事。

但是要进行超音速巡航却不易。

超音速巡航能力，是要求飞机具有在发动机不开加力的情况下，能在M1.5（1.5马赫数，即1.5倍声速）以上做超过30分钟的超音速飞行。

是否拥有此能力已经成为第四代战机的重要标准。

目前只有美国的F-22, F-35, 俄罗斯的T-50具有超音速巡航能力。

中国目前最先进的战斗机歼-10被称作第三代战斗机，它应该与F-16属于同一技术等级。

飞行器的“三障”之一“音障”

知识普及：飞行器的“三障”之一“音障”人类在探索飞行器的过程中，曾遇上三个拦路虎，就是人们常说的“三障”，即“音障”、“热障”和“黑障”。

所谓“障”就是在技术上遇到的障碍。

自美国人莱特兄弟1903年发明飞机以后，人们逐渐认识到航空技术将对人类的未来产生巨大影响。

因此，一些国家不惜投入大量人力物力，对航空技术进行探索和开发。

这期间有无数航空先驱者不惜牺牲自己的生命换来了一个又一个技术进步，使航空技术纪录一再打破，才形成了今天的航空技术水平。

在整个航空技术发展中，突破“音障”是一项重大的技术进步。

第二次世界大战期间，活塞式发动机、螺旋桨飞机的速度已经发展到顶峰。

但由于技术上的需要，还要把速度再提高，因为当时的空战主要是以机炮和机枪作为空战武器，谁的速度快，谁就能抢到有利空域赢得胜利。

所以当时的飞机设计师和飞行员一再努力追求飞行速度。

美国飞行员耶格尔驾驶时速700多千米的“野马”式战斗机与德国飞机作战时，还感到速度低，所以他经常采用先把战机拉高，然后俯冲，借助重力加速度提高飞机速度的战术与敌机作战。

可是当飞机出现800千米/时的速度时，飞机便产生了失控的感觉。

飞机震动得特别厉害，难以驾驭。

后来人们认识到，当飞机速度超过800千米/时，空气会产生一种“压缩效应”。

这种效应会使机头前部的空气被压缩成密度很高的“空气墙”，使飞机难以逾越。

产生这种现象时，飞机刚好接近于音速，后来人们管这种现象叫“音障”。

很多人试图突破“音障”，但当时受技术条件限制，都没能成功。

著名的英国飞行员德哈维兰在1946年9月27日驾驶D·11·108试验飞机作飞行试验。

当飞行速度达到0.815马赫时，由于飞机产生强烈震颤造成空中解体，付出了机毁人亡的代价。

虽然经过多次试图突破“音障”都没有成功，但通过实践人们认识到“音障”形成的原因，也初步设想出突破“音障”的方法。

直到1947年美国做了一架向“音障”冲刺的试验飞机—X-1飞机。

“面积律”帮它突破“音障”

世界上第一种采用无尾三角翼布局的超音速战斗机f－102又名“三角剑”（delta dagger），它诞生于1954年，研制工作始于1945年，在研制过程中，它曾面对各种技术挑战，闯过道道技术难关，也经历了多次失败，最终成为一种实用的超音速战斗机。

它的经历从一个侧面折射出，50年代初，喷气式战斗机正朝着超音速、大型化和复杂化的方向演变。

研制xf－92a试验机第二次世界大战结束后，美国从德国缴获了一大批飞机和火箭方面的资料，其中有一部分是非常规气动力布局飞机的研究资料和报告，当中有一部分尚未发表过。

早在20世纪二三十年代，德国科学家就已开始对前掠翼、后掠翼、无尾三角翼、斜翼等非常规布局飞机的研究，美国人拿到这些研究资料就是他们的研究成果。

和这些资料一道来自美国的，还有一批飞机设计师和火箭专家，如a?利皮斯就是其中的一位。

利皮斯以研究和发展无尾三角翼飞机著称，仅1921至1945年间就进行过84种非常规布局飞行器的设计，30年代在德国滑翔研究院（dsf）工作期间设计了一系列无尾研究机。

1943年利皮斯担任维也纳航空研究院院长后，又开始进行超音速飞机的研究，他曾参加过德国第一架喷气战斗机me－163的设计。

来到美国后，参加了通用动力公司康维尔分公司的设计工作。

在这样的人才和技术的背景条件下，美国军方决定开展超音速无尾三角翼飞机的研制。

1945年，美国空军与康维尔公司签定了一项无尾三角翼战斗机的研制合同，由利皮斯主管其气动设计工作。

经过3年的研制，于1948年制成代号为xf－92a的试验机，随即进行飞行试验，取得了大量m 0.95以下的试飞数据。

mx－1179计划正当xf－92a紧张试飞的时候，一项为新型战斗机配套的火控系统研制计划也在抓紧进行。

这项代号为mx－1179的计划，旨在用较复杂的新系统去取代早期的机载雷达设备。

在第二次世界大战中，美国有少量战斗机（如p－61“黑寡妇”等）装备了机载雷达，战后的f －82、f－89、f－94等也都配备了雷达。

突破声障与突破光障的比较研究

量子力学（ QM）为实现超光速带来了希望。过去的实验表明，通过量子隧穿可使光子有超光速行为。我们期待用圆锥状截止波导作为实验中的势垒，希望由此实现超光速，因为这是对 Laval 技术的模拟。本文建议用物质波粒子（如电子）通过势垒以实现超光速。当粒子能量减少，粒子速度反而加大。
有人说超光速会造成时间倒流或倒果为因，这种说法是错误的。在突破声障时，所有这类现象都不曾发生。关键词：关键词：声障；光障；超光速； Laval 技术；量子势垒；圆锥截止波导；时间倒流中图分类号： O41 文献标识码： A 文章编号： 1673 － 4793（ 2019） 04 － 0001 － 10 DOI:10.16196/ki.issn.1673-4793.2019.04.001
突破声障与突破光障的比较研究
黄志洵
（中国传媒大学信息工程学院，北京 100024）
摘要：本文把今日的光障问题与过去的声障问题作了比较，认为可压缩流体力学可用在超光速研究中，空气动力学发展对突破光障有参考作用。在超声速飞机问世前，当飞机速度接近声速将形成气体超大密度的激波，飞机将无法穿越它。但深入的理论分析和风洞实验使科学家获悉，即使 v = c （在这里 c 为声速），密度仅增大 6 倍，不是无限大；故工程师开始设计和建造超声速飞机。1947 年 10 月 14 日美国空军完成了人类首次超声速飞行。……我们相信对所谓光障也会是同样的情况。
在空气动力学中，按照线性理论，对缩口管道而言，密度变化很像狭义相对论（ SＲ）公式，ρ = ρ0 / （ 1 － β2 ） 1/2 ，在这里 β = v / c 。故当 β = 1，密度增到无限大。如 β ＞ 1，就出现虚密度。幸运的是在实际上这都没有发生。由于瑞典工程师 Carl Laval 的新方法：把不断缩小的喷管后面加接一段截面逐步扩大的扩张管，发现只要压力够大，在扩张管那里竟出现了超声速流动。这就证明所谓无限大只存在于数学公式中。

大气层内的最高飞行速度纪录

大气层内的最高飞行速度纪录一、引言大气层内的最高飞行速度纪录是指在地球大气层内，人类制造的飞行器所能达到的最高速度。

这个纪录是由许多因素决定的，包括飞机设计、发动机性能、材料科技等等。

在过去的几十年中，人类不断挑战着这个纪录，创造出了许多惊人的成就。

二、历史回顾1. 第一个记录：贝尔 X-1 飞机1947年10月14日，美国空军上尉查克·古德曼驾驶贝尔 X-1 飞机，在加利福尼亚州的莫哈维沙漠上空飞行时，成功突破音障，达到了当时惊人的速度——每小时1078公里。

这是人类第一次在大气层内实现超音速飞行。

2. 纪录不断被刷新：X-15 飞机1959年至1968年间，美国空军和NASA联合研制了一种名为 X-15 的实验性飞机。

这架飞机采用火箭发动机和涡喷发动机混合动力系统，并且使用了先进的材料和设计理念。

在 X-15 飞机的帮助下，人类不断挑战着大气层内的最高速度纪录。

1967年10月3日，X-15 飞机达到了每小时7274公里的惊人速度，成为当时世界上速度最快的飞行器。

3. SR-71“黑鸟”侦察机20世纪60年代末期，美国空军研制了一种名为 SR-71 的高空高速侦察机。

这架飞机采用了先进的材料和设计理念，并且使用了两台涡喷发动机。

SR-71 飞机能够在70,000英尺（21,300米）的高空飞行，并且能够达到每小时3,540公里的惊人速度。

这使得 SR-71 成为当时世界上最快的飞行器之一。

4. 21世纪新纪录：X-43A 飞行器2004年3月27日，美国NASA成功试飞了一种名为 X-43A 的实验性飞行器。

这架飞机采用了超音速燃气动力系统，并且使用了先进的材料和设计理念。

在试飞过程中，X-43A 飞行器达到了每小时12,144公里的惊人速度，创造了大气层内的最高飞行速度纪录。

三、影响和意义1. 促进科技发展大气层内的最高飞行速度纪录是人类科技发展的一个重要里程碑。

通过不断挑战这个纪录，人类推动了材料科技、设计理念、发动机性能等方面的进步，促进了航空航天领域的发展。

大气层的跨越之旅：航空器飞行技术的突破

1.引言航空器飞行技术的突破一直是人类社会进步的重要标志之一。

自从莱特兄弟在1903年成功实现了人类首次有控制力的动力飞行以来，航空技术就一直在不断发展。

其中，跨越大气层的飞行技术的突破尤为重要。

本文将为您介绍几个关键的突破和创新，这些突破不仅改变了航空业，也对人类社会产生了深远的影响。

2.超音速飞行超音速飞行是指飞行速度超过音速（约1234公里/小时）的飞行。

在20世纪50年代至60年代，航空工程师们面临着一个巨大的挑战：如何突破音障。

1969年，庞巴迪（Bombardier）公司的Concorde和美国洛克希德（Lockheed）公司的SR-71黑鸟飞机分别成为世界上首个商用超音速客机和首个超音速间谍飞机。

这两个突破性的创新，使得跨越大气层的飞行速度达到了一个令人难以置信的水平。

3.空中加油技术在过去，飞机的航行时间受限于其燃油储备。

然而，空中加油技术的发展改变了这一现状。

空中加油技术允许飞机在飞行中进行燃料补给，从而延长了它们的航程和飞行时间。

这项技术首次在20世纪30年代被美国海军试验成功，如今已成为军用和民用航空的标配。

空中加油技术不仅使得远程飞行成为可能，也大大提高了航空器的灵活性和作战能力。

4.高空无人机技术无人机技术的发展在过去几十年里取得了巨大的突破。

高空无人机指的是能够在大气层较高空域（通常在10,000米以上）执行任务的无人机。

这些无人机通常具有更长的续航时间和更高的载荷能力。

高空无人机广泛应用于各种领域，包括科学研究、环境监测、军事侦察等。

其突破性的创新在于它们能够在大气层的极端环境下长时间地执行任务，为人类提供了更多的数据和信息。

5.太空飞行技术太空飞行技术是航空器飞行技术的又一重要突破。

自20世纪50年代以来，人类已经成功实现了载人航天飞行，并探索了更远的宇宙。

从阿波罗登月计划到国际空间站的建立，太空飞行技术不断创新，为人类探索宇宙的边界奠定了基础。

此外，商业航天公司如SpaceX和Blue Origin等的兴起，也使得太空旅游成为可能。

航空航天行业的超音速飞行资料

航空航天行业的超音速飞行资料超音速飞行，指的是飞行速度超过声速的速度，即超过每小时约1225千米（761英里）。

这种飞行速度在航空航天行业中具有重要的意义和潜力。

本文将探讨超音速飞行的相关资料，包括其历史背景、技术挑战、目前的研究和发展情况，以及未来可能的应用领域。

一、历史背景超音速飞行的历史可以追溯到20世纪40年代末和50年代初，当时美国和苏联开始进行超音速飞行器的研究。

1952年，美国的贝尔X-1飞机首次突破了音障，标志着超音速飞行的开端。

随后，不断有新的超音速飞行器问世，如英国的康柏福特英国飞机公司的康柏福特XX和美国的F-100超级萤火虫。

然而，军事应用之外，超音速飞行也开启了航空航天领域的新篇章。

二、技术挑战在实现超音速飞行时，航空航天工程师面临着许多技术挑战。

以下是其中一些常见的挑战：1. 高温和气动力学问题：当飞行器速度超过音速时，会面临高温和气动力学问题。

飞行器表面会受到高温影响，而气动力学特性也会发生变化，因此需要相应的材料和设计来应对这些问题。

2. 发动机技术：超音速飞行需要强大而可靠的发动机。

传统的喷气发动机在超音速飞行中效率较低，因此需要使用更先进的发动机技术，例如超音速燃烧和喷射。

3. 音爆问题：当飞行器通过音障时产生的音爆会对地面造成巨大噪音，这是超音速飞行的一个重要限制。

解决这个问题需要改进飞行器的设计和控制技术，以减轻噪音。

三、研究和发展情况目前，超音速飞行仍然是航空航天领域的重要研究方向之一。

许多国家和私营企业都在积极投入研发和测试工作，以推动超音速飞行技术的发展。

1. 超音速客机：过去几十年来，超音速客机一直备受关注。

庞巴迪和洛克希德·马丁公司等企业目前正在研发超音速客机，以提供更快捷的商业航空服务。

2. 高超音速飞行器：高超音速飞行器是超音速飞行的进一步延伸，通常指的是飞行速度超过5倍音速的飞行器。

美国和中国等国家都在积极研发高超音速飞行器技术，这将开启更为广阔的航天探索领域。

飞机音爆文档

飞机音爆简介飞机音爆指的是飞机突破音障造成的巨大声响现象。

当飞机以超音速飞行时，飞机发出的声音超过了声音传播的极限速度，产生了震耳欲聋的音爆声。

这是一种特殊而又引人注目的现象，常常吸引大量观众前来目睹。

音爆现象的产生当飞机飞行速度达到音速的1倍以上时，空气无法及时逃离飞机前方的压缩区域，形成一个环形的激波，即“冲击波”。

当飞机通过这个激波时，压缩区域突然崩溃，释放出巨大的能量，产生强烈的爆破声。

这个现象就是飞机音爆。

音爆的原理飞机音爆的原理可以用声波传播的方式来解释。

声音是由空气中的震动产生的，当飞机以超音速飞行时，其产生的声音大于声音传播的速度，形成一个随飞机运动的声波前缘。

当声波传播到某一点时，该点前方的空气分子被压缩，形成一个高压区；而声波后缘的空气分子释放到周围形成一个低压区。

当这个声波传播到一个点时，高压区和低压区的边界突然崩溃，形成音爆现象。

音爆的特点飞机音爆产生的声音非常强烈，可以被人类听到并产生巨大的震动感。

一般来说，飞机音爆产生的声音是一个爆破声，类似于爆炸声或者鞭炮声。

此外，飞机音爆还会产生可见的冲击波，形成一束锥形的云状物，称为“音爆云”。

音爆云的形态和大小取决于飞机的速度和形状。

飞机音爆的应用飞机音爆虽然是一种噪音污染，但在一些特定的应用领域却被充分利用。

例如，飞机音爆可以用作空中特技表演的一种元素，吸引大量观众参与。

飞机音爆的爆破声和冲击波效果也可以用于军事防空目的，具有惊人的声音威慑力和心理攻击效果。

此外，飞机音爆还可以用于科学研究。

通过研究飞机音爆现象，可以更深入地了解声波传播，从而为设计更高效的飞机结构提供参考。

对飞机音爆进行模拟试验也可以帮助飞机制造商评估飞机结构的强度和耐久性，提高飞行安全性。

飞机音爆的安全问题尽管飞机音爆有其特殊的应用价值，但在民航领域，飞机音爆的安全问题是不可忽视的。

由于飞机音爆会产生巨大的声波和冲击波，如果在地面附近发生音爆，可能对周围的建筑物和人员造成严重影响。

飞机突破1马赫遇到音障，突破5马赫竟然遇到这种现象

飞机突破1马赫遇到音障，突破5马赫竟然遇到这种现象
一直以来，人类就追求着速度方面的突破，不论是地面还是空中，装备都在朝着更快的方向发展。

就拿飞机来说，起初人们并不知道，超过音速之后会是什么一样的情况，然而在1947年10月14日美国试飞员耶格尔驾驶X-1实验飞机在12000米高空飞出了1278公里的时速。

当飞机临近于音速的时候，居然产生了一面屏障，那也是人类首次认识到音障。

不过在1953年美国试飞员道格拉斯驾驶着装有火箭发动机的飞机突破2倍音速，期间只突破了一次音障，而没有再出现音障，所以人类才发现，飞机只要突破1倍音速之后，就不会再出现音障。

但是，随着速度的提高音障是没有了，但是其他障碍却来了。

根据人类的测试，飞机在突破2倍音速之后，机体表面的温度会急剧上升，2倍音速左右的时候，飞机表面的温度就会达到100摄氏度，而到了3倍音速的时候飞机表面温度直线攀升到了350度左右。

这个温度是机体无法承受的，机体内的电子元器件会随着温度的上升而不稳定，使得飞机面临着重大的安全隐患。

而这个温度我们称之为是热障。

目前人类所研发的飞机，没有几款能够达到这个程度的，突破这个程度的更是寥寥无几。

只有米格-25、SR-71等极少数成熟战机突破了3马赫的飞行速度。

除了热障以外，在我们已知的速度当中，还有一道黑障。

这道屏障大概在突破5马赫速度左右的情况下就会产生。

那什么是黑障呢？速度在达到一定的情况下，一些低频率波就中断了。

地面的监测仪器很难在跟飞机保持联系，雷达系统也无法进行使用。

我们形象的把它比喻进入了一个黑暗时期。

这种暂时消失的感觉，我们称之为是黑障。

突破音障有多难？难到曾经认为音速是人类飞行的终点！

突破音障有多难？难到曾经认为音速是人类飞行的终点！当你被告知有一个障碍物挡住了你的去路时，你想到什么，我相信大部分人想到的是某种物理上的障碍使你无法通过或更难通过。

如果你是航空学的爱好者，或者需要速度的人（比如超人），那么你可能会遇到“音障”这个词。

基本上，任何速度超过音速的物体或人都有效地“越过”了音障。

这些似乎是相当抽象的区别，所以让我们进入具体的细节分析。

什么是音障?如何打破音障?更具体地说，它需要额外的力量或努力来跨越吗?什么是音障?音障是任何物体在接近音速时所受到的越来越大的阻力的俗称。

音速，更确切地说，是振动作为声音在空气中传播的最大速度。

当一个物体在空中移动时，它会产生声波，声波会向各个方向传播，包括在飞机前方。

一个物体运动得越快，它就越接近音速，所以它本质上是在追赶它产生的噪音!音障是指在如此快的速度下存在的更高水平的阻力和摩擦力，它是可以被超越的，但它需要很大的努力。

为了更容易想象这种现象，我们打个比方，比如一个物体穿过湖面时形成的波浪。

如果你扔下一块石头，它会产生以同心圆向外运动的波。

然而，如果你在驾驶一艘船，你会注意到船会产生波浪，在它运动的方向，即在船的前面传播。

同样，当飞机或任何其他物体在空中飞行时，飞机前面的声波会移开，在物体前面形成紧密的“波”。

现在，当速度在这些情况下增加时，会发生非常不同的事情。

当快艇在平静的湖面上行驶时，船前的水无法及时离开，所以波浪无法传播;相反，它们结合在一起，能量表现为船经过后留下的一个大尾流。

将这种情况转化为空气，当一架飞机超过音速(一般约700英里每小时，视高度、温度、气压等而定)时，收紧的声波壁(称为风墙)就会留在运动物体后面，就像尾流一样。

就像船后的尾流通常比组成它的单个小波更强大一样，飞机后的声波尾流也以音爆的形式出现。

穿过音障难吗?如上所述，“屏障”这个词在讨论音速时有点用词不当，但要跨越这个屏障可能相当困难。

事实上，在过去，人们认为音速是人类飞行的终点。

突破音障

突破音障第二次世界大战后期，战斗机的最大速度，已超过每小时７００公里。

要进一步提高速度，就碰到所谓“音障”问题。

声音在空气中传播的速度，受空气温度的影响，数值是有变化的。

飞行高度不同，大气温度会随着高度而变化，因此当地音速也不同。

在国际标准大气情况下，海平面音速为每小时１２２７．６公里，在１１０００米的高空，是每小时１０６５．６公里。

时速７００多公里的飞机，迎面气流在流过机体表面的时候，由于表面各处的形状不同，局部时速可能出７００公里大得多。

当飞机再飞快一些，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧增。

这种“音障”，曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑。

每当他们的飞机接近音速时，飞机操纵上都产生奇特的反应，处置不当就会机毁人亡。

第二次世界大战后期，英国的“喷火”式战斗机和美国的“雷电”式战斗机，在接近音速的高速飞行时，最早感觉到空气的压缩性效应。

也就是说，在高速飞行的飞机前部。

由于局部激波的产生，空气受到压缩，阻力急剧增加。

“喷火”式飞机用最大功率俯冲时，速度可达音速的十分之九。

这样快的速度，已足以使飞机感受到空气的压缩效应。

为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度，科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数：马赫数。

它是飞行速度与当地音速的比值，简称M数。

M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的。

马赫曾在１９世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验，最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面，即马赫波的存在。

M数小于１，表示飞行速度小于音速，是亚音速飞行；M数等于１，表示飞行速度与音速相等；M数大于１，表示飞行速度大于音速，是超音速飞行。

第二次世界大战后期，飞行速度达到了６５０－７５０公里／小时的战升机，已经接近活塞式飞机飞行速度的极限。

例如美国的P－５lD“野马”式战斗机，最大速度每小时７６５公里，大概是用螺旋桨推进的活塞式战升机中，飞得最快的了。

若要进一步提高飞行速度，必须增加发动机推力但是活塞式发动机已经无能为力。

何为音障

何为“音障”
《空间和时间旅行》第一节第三段中有这么一句话：“1947年，美国空军飞行员查理斯·耶格尔首次，突破声音的障碍，以超过670英里每小时（1087公里）的速度飞行．”这里，该如何理解“突破声音的障碍”？第二次世界大战期间，人们发现当战斗机的速度达到每小时七八百千米时，飞机速度极少增加，有时还有剧烈的振动，甚至发生爆炸．这些飞行上的难题当时叫做音障．
这是因为，当飞机的飞行速度比音速低时，同飞机接触的空气好像“通信员”似的，以传递声音的速度向前“通知”前面即将遭遇飞机的空气，使它们“让路”．但当飞机的速度超过音速时，飞机前面的空气因来不及躲避而被紧密地压缩在一起，堆聚成一层薄薄的波面——激波，激波后面，空气因被压缩，使压强突然升高，阻止了飞机的进一步加速，并可能使机翼和尾翼剧烈振颤而发生爆炸．
经过详细研究，美国航空咨询委员会的斯托克博士提出并解释了引起飞机振颤及爆炸的激波，预言了超音速飞机应具备三四十度的后掠角；美国贝尔公司的经理贝尔画出了活塞式飞机螺旋桨接近音速时的失速图，以及这时的机翼开裂和尾翼振颤．后来，贝尔公司的X —1火箭飞机首次突破了音障，荣获第一架超音速飞机的桂冠，试飞员即是美国空军上尉查理斯·耶格尔．
因此，上文“突破声音的障碍”即是超过声音传播的速度．“670英里每小时（1078公里）的速度”是声音在高空（平流层）的传播速度．声音的传播速度随空气温度的变化而变化．当空气绝对温度为288K（15摄氏度）时，音速约为340米／秒；当平流层绝对温度是216.5K（-56.5摄氏度）时，音速约为296米／秒．。

40年代——突破音障

40年代——突破音障
文木
【期刊名称】《航天》
【年(卷),期】2000(000)009
【摘要】因为战争的影响,从1939年到1949年的短短10年间,飞机就从双翼型发展到喷气式,跨越了几个发展阶段,并突破了音障,完成了超声速飞行的夙愿。

在战争中,航空业的发展是戏剧性的,它关系到战争的胜负和每个人的命运。

美国的装有4台发动机的B—17、B—24和英国的“哈里发克斯”、“兰开斯特”轰炸机投入大批生产和服役,对德国心脏地带进行著名的“千机轰炸”。

而德国的战争机器则开足马力,大量生产战斗机和轰炸机。

【总页数】1页(P28)
【作者】文木
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】V2－09
【相关文献】
1.突破音障第一人 [J], 龚建和
2.突破平翘舌字的发音障碍是辽宁高等学校教师普通话水平测试达标的关键 [J], 王恩全
3.突破音障前的洗礼 [J], 陈泽熹
4.突破绿色增长“音障” [J], John Elkington
5.突破音障第一人 [J], 龚建和
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

如何突破音障

飞机是如何突破音障的
美国先进计划研究公司的研究工程师、加州理工学院访问学者罗斯曼回答：要讨论一个物体突破音障时究竟是怎么样的状况，就要先从物理描述着手。

声音是一种传送速度有限的波，任何人都曾经有过先看见远处某个事件，再听到声音的经验，因此很清楚声波的传送速度是相对较慢的。

在海平面水温22℃处，声波每秒行进345公尺(每小时770公里)。

若某处温度下降，音速也会下降，所以一架飞在一万公尺高空的飞机(其周围温度约-45℃)，该处的音速是每秒295公尺(每小时660公里)。

由于声波的传递速度是有限的，移动中的声源便可追上自己发出的声波。

当物体速度增加到与音速相同时，声波开始在物体前面堆积。

如果这个物体有足够的加速度，便能突破这个不稳定的声波屏障，冲到声音的前面去，也就是冲破音障。

一个以超音速前进的物体，会持续在其前方产生稳定的压力波(弓形震波)。

当物体朝观察者前进时，观察者不会听到声音；物体通过后，所产生的波(马赫波)朝向地面传来，波间的压力差会形成可听见的效应，也就是音爆。