音爆1 x! h* r+ a4 P! N$ y0 D
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! A. h" ~0 P& ^' ~ |# P' D3 X" Z简介  音爆 0 w9 }+ K* r( O- n
音爆（sonic boom），如果给空气一个扰动，声音也会象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，也会象水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波，这就是激波。飞机所发出的疏密状的音波无法跑到飞机前方，所以就全部叠在机身后方，形成了圆锥形状的音锥。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”。
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“音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现。“音爆”的强弱以及对地面影响的大小，与飞机飞行高度有着直接的关系。因为，激波和水波一样，距离越远，波的强度也越弱。当飞机作低空超音速飞行时，不但地面的人畜能听到震耳欲聋的巨响，影响人们的生活和工作，飞机有角度的超音速飞行时还可以震碎玻璃，甚至损坏不坚固的建筑物，造成直接的损失。随着飞行高度的增加，这种影响越来越弱，当超过一定的高度后，地面基本不会受到影响。（根据“流言终结者”的测试，两架超音速飞行的飞机从150米的低空飞过汽车、普通房间和一桌子的玻璃器皿，除了房间的窗框被震下，并没有造成任何玻璃的破碎；经过5次60米低空飞行（合法飞行的最低限度），房间的玻璃被震碎、汽车的后视镜被震掉，而下面的玻璃器皿仍旧没有任何破碎。也就是说，超音速飞机造成的音爆几乎无法造成玻璃破碎。） 3 |' m, N; E( ~! a: t1 \! H3 i
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/ ~/ d- g0 p) V0 f3 V形成 把视线从天空转向水面，把一粒石子投入水中，水面便会出现一圈圈涟漪，这是石子扰动水面形成的波。再看看航行的船，船头激起了 倒V字型的楔形波纹。在空气中运动的物体与水上行船相似，只不过二维的水面变成了三维的空间，任何在空气中运动的物体都会扰动空气形成波。这看起来没什么，但当物体运动的速度越来越快时，问题就出现了。空气中波的运动速度是有限的，也就是音速，当物体的速度达到音速时，它激起的那些波就被物体本身赶上了，堆积起来。换句话说，就是空气分子来不及逃开，被挤压在了一起。喜欢玩儿水的朋友肯定对这种场景有所体会，水是温柔无形的，不过你如果想玩一下十米跳台，那可要小心，如果玩的不甚熟练，不小心肚皮接触了水面，温柔的水同样可以把你“揍”的七晕八素，肚皮青紫。如果玩儿的更惊险，来个悬崖跳水，如果姿势不当，那跟跳楼没什么区别。
% Q+ c) S- v" B5 I 当飞机的速度接近音速，情况与之类似，一堵空气墙横在前面。无奈上火的你多么希望自己变身绿巨人，轰隆一声把人撞得满天飞，哪怕胳膊上挂着七八个潮男靓女也阻挡不住你追求爱情的心。恭喜你，你悟到了超音速的真谛。只要动力足够充沛，结构足够结实，外形足够合理，被空气墙裹住的飞机便会超过音速。此时被压缩到极致的空气被穿透，产生了激波。激波是什么你大可不必详细了解，因为它涉及到“熵、信息、介质、场、紊流”等一系列玄而又玄的概念。你只需知道这激波可以造成压力的剧烈波动。这就是莫哈维沙漠上神秘巨响的来源，更通俗的名称叫做音爆。如果你有幸听过音爆，你会注意到它实际上是由紧邻的两声巨响组成的，这分别代表了空气被飞机前部撞开和空气在飞机尾部闭合形成的激波。当然，由于地面和建筑物的反射，那声音更像是打雷，绵延不绝。 4 W ?5 W; j+ V% u, a. [5 m. X
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& w! u& n3 t! ~7 W5 ]; y3 A危害 音爆的能量巨大，一架低空超音速飞行的战斗机产生的音爆足以震碎门窗玻璃。有人测量过，一架在 16000米高空以两倍音速飞行的协和客机产生的音爆对地面产生的压强高达100帕，相当于给一块一平米左右的窗玻璃上施加10公斤的力，玻璃哗哗直响就不难解释了。我们把压强换算成更直观的声强，100帕大约相当于133分贝，如果你恰好身处某重金属摇滚音乐会的大音箱旁边，就知道133分贝的声音会对 你产生什么样的影响了。因此协和被禁止在陆地上进行超音速飞行，这与高昂的营运费用一起直接断送了这种优雅的飞机的生命，2003年，所有的协和退出市场，从此天空中不再有超音速客机的身影。
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观察  音爆
" |6 I% B& Z# L4 s4 h8 l# |有许多人听过音爆，但是却很少人看过它。 当飞机以超过音速的速度飞行，在飞机正好要加速穿过音障时，在飞机的周围，有时候会有一团云雾形成。不过，这团云雾的成因是什么，仍然颇有争议。目前最风行的理论认为，在那瞬间四周空气压力骤降，发生了一种奇特效应，因此，空气中的水气就凝结成小水滴形成一团云雾。在上面这张照片中，可以看见一架F/A-18黄蜂号战机正好穿过音障。除了飞机之外，大型流星体和航天飞机还有火箭进入地球大气时，当它们的速度降到音速以下的瞬间，也常会产生音爆。 |
楼主: 扫街
发表于 2010-10-18 17:55:50
发表于 2010-10-19 14:14:52
