战机突破音障时,会发生什么?

音障是指飞行器速度接近音速时，会追上自己发出的声波造成震波，进而对加速产生障碍的现象。进入超音速后，航空器前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来有如爆炸一般，称为音爆或声爆。音障是一种物理现象，当物体（通常是航空器）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（Sonic Boom）。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。

     除此之外，由于在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。在比较潮湿的天气，有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点（Dew Point）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。

人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数M0.9空中时速约950公里时，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。要进一步提高速度，就需要发动机有更大的推力。更严重的是，激波能使流经机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难。同时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰。这些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。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.

     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。

     而音障不单单仅有声波，还有来自空气的阻力，当飞行物体要接近1马赫（声速单位）飞行时，前方急速冲来的空气不能够像平常一样通过机身扩散开，于是气体都堆积到了飞行体的周围，产生极大的压力，也会引发出一种看不见的空气旋涡，俗称“死亡漩涡”这也被叫做音障，如果机身不作特殊加固处理，那么将会被瞬间摇成碎片f-22突破音障的瞬间。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斗机中，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。航空科学家们认识到，要向音速冲击，必须使用全新的航空发动机，也就是喷气式发动机。超音速飞机的机体结构，同亚音速飞机相当不同：机翼必须薄得多；关键因素是宽高比，即机翼厚度与翼弦的比率。以亚音速的活塞式飞机来说，轰炸机的宽高比为17%，歼击机是14%；但对超音速飞机来说，厚弦比就很难超过5%，即机翼厚度只有翼弦的二十分之一或更小，机翼的最大厚度可能只有十几个厘米。超音速飞机的翼展(即机翼两端的使离)不能太大，而是趋向于较宽较短，翼弦增大。设计师们想出的办法之一，是将机翼做成三角形，前缘的后掠角较大，翼根很长，从机头到机尾同机身相接(如幻影-2000)。另一个办法，把超音速机翼做得又薄又短，可以不用后掠角(如F-104)。 

     由上可以知道，根据一架飞机的外形，我们就基本上可以判断出它是超音速还是亚音速的飞机了。

     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！那个白的东西，就是在突破音障的一瞬间，由于空气气流的不均衡搅动产生的，一般情况下是看不到的，所以才珍贵。

战机突破音障时,会发生“音爆”，有时还伴有明显的“音爆云”

【音爆】：

物体接近音速时，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)。

【音爆云】：

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，其学名为“Prandtl-Glauert condensation clouds”(普朗特-格劳厄脱凝结云)。

【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玻璃窗上施加10公斤的力。

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。

突破音障时的激波能使流经机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难。同时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰。这些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁。

音爆。音爆云。

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