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飞机出现音爆云 就已经进入音速了吗?

科普小知识2022-03-28 07:26:56
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当飞机加速时,锥形云经常出现在机身附近。许多人认为这是飞机进入音速的证据。人们称之为“音爆云”。那么,真的是这样吗?什么是音爆?

在我们理解音爆云之前,我们需要理解音障的概念。在第二次世界大战期间,受科技水平的限制,飞机在试图以音速飞行时遇到了困难,这被称为“音障”。在现代社会中,声屏障有了新的定义——当物体的速度接近音速时,它会产生强大的阻力,从而减弱飞机的速度并产生强烈的震动。声屏障问题多年来一直困扰着各国的飞行专家,也给飞行带来了很多麻烦。

研究发现,当飞行速度超过音速的9/10时,局部气流的速度已经达到音速,并产生局部冲击波,这不仅急剧增加了空气动力阻力,而且导致飞机剧烈摇晃,操作困难,甚至坠毁。然而,随着技术的发展,人们不断改进飞机模型的设计(如设计后掠翼以降低局部气流速度和延迟局部激波的发生以降低阻力),发动机也在不断更新,因此声屏障问题已成为一个历史名词。20世纪50年代,各国掀起了制造超音速飞机的热潮。然而,后来的实践发现,高空高速并不实用,这种*最终被平息了。

那么,什么是被军事摄影爱好者广泛喜爱的音爆云呢?根据定义,音爆云是飞机飞行时的自然现象。当飞机的速度达到或低于音速(1224公里/小时)时,周围的空气将被压缩,并出现冲击波或局部冲击波,从而将空气中的水蒸气凝结成云。科学名称是普朗特-格劳尔凝结云。

因此,准确地说,音爆云应该被称为凝结云。凝结云分为三种类型:低亚音速不规则凝结云、高亚音速锥形凝结云和超音速锥形凝结云。只有超音速锥形凝结云是飞机突破音障时出现的现象。因此,凝结云可以理解为当飞机以接近音速飞行时,在特定天气条件下形成的视觉表现。许多人认为只要超过音速,就会出现音爆云,这种理解也是不正确的。音爆云只会在特定条件下出现(出现冲击波或局部冲击波,大气水汽含量足够高,飞机附近局部温度分布足够低),所以当局部冲击波出现凝结云时,飞行速度不会达到或超过音速。

事实上,虽然低空飞行的速度并没有达到或超过音速,但只要飞行速度足够大,局部超音速气流就会出现在飞机的机翼和其他地方,而此时也会出现局部冲击波,从而产生局部凝结云。当飞机的速度不超过音速时,低空局部凝结云会出现在海平面的飞行性能中。

空军指挥学院教授徐邦年在这篇文章中进行了一次科学检查。