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什么是音障?

科普小知识2022-07-15 19:23:40
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当飞机的飞行速度接近音速时,音障是进一步提高飞机速度的障碍。空气是可压缩的。在飞行过程中,飞机不断地对空气产生新的扰动,这些扰动引起的压力变化将在飞机前方积累,从而导致空气密度变化。

当飞机的飞行速度接近音速时,音障是进一步提高飞机速度的障碍。空气是可压缩的。在飞行过程中,飞机不断地对空气产生新的扰动,这些扰动引起的压力变化将在飞机前方积累,从而导致空气密度变化。在不同的飞行速度下,密度增加的幅度是不同的。低于声速的0.3倍,其增加量约为5%,因此可以忽略不计。当速度进一步增加到接近音速时,由于飞机对前方空气的扰动而引起的压力变化将一层一层地积累,因此飞机前方的空气密度将急剧增加。当飞机以音速飞行时,由于扰动的传播与飞机的运动速度相同,每个扰动将不再相对于飞机向前传播,而是依次叠加在飞机头部,导致扰动波集中并形成波面。这时,飞机突然遇到了它前面的空气,造成了猛烈的碰撞。空气被强烈压缩,密度急剧增加,好像一堵密集的空气墙挡住了飞机。这就是所谓的冲击波。当空气通过冲击波时,会产生一种特殊的阻力,即冲击波阻力。

当飞行速度接近音速时,冲击波阻力最大,可能消耗发动机总功率的3/4,此时很难提高飞行速度。当飞机超过音速时,这些阻力将大大减弱。为了突破音障,人们采用了先进的空气动力配置,如后掠翼和面积法则。同时,喷气发动机的改进也取得了更大的推力。1947年,美国X-1火箭飞机首次实现超音速飞行。20世纪50年代初,美国、前苏联和英国开发了实用的超音速战斗机。