亲爱的网友们,相信很多人对音爆有多大威力和当飞机加速时机身附近为什么常常会出现都不是特别了解,因此今天我来为大家分享一些关于音爆有多大威力和当飞机加速时机身附近为什么常常会出现的知识,希望能够帮助大家解决这些问题。
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音爆有多大威力?
音爆的威力和飞机飞行高度有关,飞行较低的时候,能震碎玻璃以及损坏一些不坚固的建筑物。
音爆(物理现象)
物体运行速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为音障(Sound Barrier)。突破音障时,由于物体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,称为音爆(Sonic Boom)。
现象描述
“音爆”是物体在空气中的相对运动速度向上突破达到1马赫临界点时就会出现。通常情况下,多为飞行器在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”,这是由于在激波面后方由于气压增加而压缩周围空气,使水气凝结形成微小的水珠,看上去就像云雾一般。这种云雾通常只能持续几秒钟,激波现身,转瞬即逝。音爆云是国内对这种现象的一个俗称,较为严肃一点的描述为Prandtl-Glauert condensation clouds(普朗特-格劳厄脱凝结云)。
影响因素
影响音爆的因素很多,例如飞行速度、高度和航线,这些因素是可以控制的,其他如气象条件和接近地面的湍流等则是无法改变的。标准音爆常用一个N形波表示,说明飞机的头波与尾波强度基本相同,在持续时间内为均匀膨胀。飞机的强压力波引起地面上的压强变化约为78帕(8公斤力/平方米),持续时间约为0.2秒。压强随飞行高度增大而减弱,但影响范围则扩大。音爆因时间短暂,对地面的影响在户外一般不大,对室内压强变化虽小,但经多次反射形成共鸣,持续时间较长,影响颇大。因此,在城市上空,低于1万米高度常禁止作超音速飞行。 目前最风行的理论认为,在那瞬间四周空气压力骤增,发生了一种声波密部叠加效应,因此,空气中的作为介质的水气就凝结成小水滴形成一团云雾。
主要危害
编辑
音爆
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。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玻璃窗上施加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,相当于恰好身处某重金属摇滚 会的大音箱旁边。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。“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,严重的还可以震碎玻璃,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 。
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。这团云雾便是之前所说的音爆云
当飞机加速时,机身附近为什么常常会出现锥状云雾?
“音爆云”,是一种飞行器飞行时的自然现象。当飞行器的速度达到音速上下(1224千米/时(km/h))时,就会压缩周围的空气,从而使空气中的水汽凝结成云。“音爆云”,只能在特定的天气条件下才会出现,而且这些由水汽组成的晕轮只能持续几秒钟,但它并不总是伴随着音爆现象的产生,同时也不是音障被突破时所产生的冲击波。
当飞行器的速度达到音速左右(1193km/h)时,就会压缩周围的空气,从而使空气中的水汽凝结成云。但它并不总是伴随着音爆现象的产生,同时也未必是音障被突破时所产生的冲击波。当物体的速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声波。此时,由于机身对空气的压缩无法迅速传播,将逐渐在飞机的迎风面及其附近区域积累,最终形成空气中压强、温度、速度、密度等物理性质的一个突变面--激波面。激波面将增加空气对飞行器的阻力,俗称为音障。飞行器进入超音速飞行形成的激波面,是声学能量的高度集中面,所以又称音锥 。音锥在听觉上是一声短暂而极其强烈(可能超越人耳的听觉)的爆炸声,故称为音爆或声爆。
除此之外,跨音速飞行常常伴随的一个效应称为普朗特-格劳厄脱凝结云,表现为以飞机为中心轴、从机翼前段开始向四周均匀扩散的圆锥状云团。这是由于气流流速突破音速时比空气传导速度更快,无法有效向下拉气流,导致密度减小,气压降低,水气凝结。
第二次世界大战期间,对飞行器尝试跨越声速飞行遇到困难的称为音障。在早期飞机的设 计中,由于对跨音速空气动力学了解尚少,所以曾多次发生飞机试图超越音速时解体或者失控坠毁的严重事故,有人把这一时期困扰飞机制造业的难题也称为“音障”。这一说法在1950年代以后随着跨声速飞行的广泛实现已渐不多见。
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