突破音障與音爆云

“開開，你看，這幅照片上的飛機像穿了一條白紗裙！”心心指著航空博物館墻上的一張照片說道。

“這個叫做音爆云，雖然持續時間很短，卻非常迷人。”開開看著照片解釋道。

“音爆云是怎么形成的？”心心好奇地問道。

“不知道，反正戰斗機飛行的時候就能形成音爆云，而且還能聽到爆炸聲。”開開撓撓頭回答道。

“其實音爆和音爆云都是一種物理現象。要想了解其原理，還要從飛機在空中飛行的速度說起。”爸爸走過來說道，“就像船在水中行駛，水會以波的形式向外傳播一樣，飛機在空中飛行，周圍的空氣受到壓縮，也會以波的形式向外傳播，這就是聲波。飛機飛行的速度不同，其周圍空間里聲波的波形也會發生變化。”

“哦？會有什么變化呢？”心心再次問道。

“如果飛機的速度比聲速慢，那么周圍空氣就會向外一圈圈的傳出聲波，但如果飛機的速度達到聲速，會怎樣呢？”爸爸引導地問道。

“飛機會和聲波一起前行？”開開提出自己的想法。

“是的，當飛機以聲速或超聲速飛行的時候，由于聲波無法跑到飛機的前方，那么它們就會全部疊加在一起，在飛機的頭部或者突出部分形成錐形波，這道波我們稱它為激波。”爸爸點頭繼續說道，“也就是大氣中會產生一個間斷面，大量的能量瞬間堆積在很窄的間斷面內，在間斷面后面空氣的壓力、溫度和密度急劇升高，形成一堵高壓、高溫和高密度的空氣墻，它像一個屏障，給飛機強大的阻力，因此被稱為音障。”

“那飛機能夠加速穿過音障嗎？”心心想象著飛機穿破空氣墻的情形。

“可以的，這便是突破音障。當飛機的速度超過聲速，就會突破音障，由于激波上匯聚大量能量，這些能量傳到人們的耳朵里時，耳鼓膜感受到空氣壓強的突然變化，就會使人聽到短暫且及其強烈的爆炸聲，這就是音爆。”

“那音爆云也就是突破音障時產生的了？”開開追問道。

“音爆云又叫普朗特—格勞厄脫凝結云，多發生于飛機超聲速飛行時，但有時未達到超聲速也可形成音爆云，這是因為音爆云的形成不僅和激波強度有關，還與空氣的流速和大氣壓強有關。”爸爸搖頭解釋道，“我們都知道空氣中存在大量的水蒸氣，而飛機在高速飛行的時候，其尾部會出現低溫低壓區，這個區域的水蒸氣就會發生凝結現象，形成云霧，這便是音爆云。音爆云呈現錐形，與飛機的機身垂直，通常只能持續幾秒鐘。”

“哦，也就是說如果空氣太干燥也是不會產生音爆云的。”開開點頭道。

“是的。其實馬車車夫揮動鞭子催促馬匹奔跑，公園里人們甩鞭子鍛煉時，鞭子尖速度過快也會產生音爆的，只不過這些音爆聲不是那么震耳欲聾罷了。”爸爸補充道。

【知識卡】突破音障與音爆云

飛機在空中飛行，周圍的空氣受到壓縮，也產生聲波。當飛機以聲速或超聲速飛行時，聲波相互疊加，會在飛機的頭部或者突出部分形成錐形波，即激波。激波在大氣中產生了一個高壓、高溫、高密度的空氣墻，會給飛機帶來強大的阻力，這便是音障。當飛機的速度超過音速，便會突破音障，此時激波上存在的巨大能量傳到人們的耳朵里時，耳鼓膜感受到空氣壓強的突然變化，就會使人聽到短暫且及其強烈的爆炸聲，這就是音爆。

音爆云又叫普朗特—格勞厄脫凝結云，它不僅和激波強度有關，還與空氣的流速和大氣壓強有關，是空中水蒸氣在飛機尾部低溫低壓區產生凝結現象，形成云霧所致。音爆云呈現錐形，與飛機的機身垂直，通常只能持續幾秒鐘。

標簽： 突破音障 在空中飛行 大氣壓強 突出部分