音爆雲
聲音可以在固體、氣體、液體中傳播,且在空氣中傳播速度最慢,較快的是液體,傳播速度最快的是固體。本文的 超音速特指聲音在空氣中傳播的情況 。
音速 就是指聲音的傳播速度,標準速度是在15 的海平面測試出聲音在空氣中傳播的速度。聲音在15 的空氣中的速度是340m/s,折算為1224km/h。
超音速 是指速度大於340m/s,小於340m/s的速度叫亞音速,等於340m/s的速度叫穿音速。空氣的溫度每升高1 ,聲音的速度會增加0.6m/s,聲速大小還與氣壓有關。
音速單位也可以叫馬赫,1馬赫就是壹倍音速, 2馬赫就是2倍音速。音速超過1馬赫的都叫超音速,5馬赫以上的叫超高音速。
超音速主要應用於飛機和導彈。
超音速飛機是20世紀最偉大的航空發明,但在飛行時,由於音爆會可能嚴重的損壞飛機的機械強度。
什麽是 音爆 ?當物體運動速度接近音速時,強大的阻力使物體產生強烈的振蕩,速度就會衰減,這叫音障。突破音障後,由於物體本身對空氣的壓縮無法迅速傳播,逐漸在物體的迎風面積累而形成激波面,在激波面上聲學能量高度集中。這些能量傳到人們耳朵裏時,會讓人感受到短暫而極其強烈的爆炸聲,稱為音爆。
音爆原理 。當飛機在空中作超音速飛行時,在機頭或突出部分,就會出現楔形或錐形波,即激波。激波全部疊在機身後方,形成了圓錐形狀的音錐,波後空氣的壓強、密度、溫度都突然升高,速度迅速下降,就會感到強烈的兩聲雷鳴般的巨響。在突破音障時往往伴隨著奇特的音爆雲。這是由於激波後方由於氣壓降低而引起溫度降低,空氣中的水蒸氣就會液化形成小水珠,看上去就像雲霧壹般。壹般持續幾秒鐘,轉瞬即逝,由於海面上空氣非常濕潤,更容易激起雲霧。
經過近二十年的努力,目前只有英法聯合研制的協和號和前蘇聯的圖-144兩種超音速客機。經過約3年的試飛,於1973年投入批量生產,估計圖-144***生產了30架。2003年,所有的協和退出市場,從此,天空中再也沒有超音速客機的身影。
俄國防部對外宣稱,俄國名為“匕首”的導彈為高超音速導彈。目前,中美俄三國都在大力發展新型導彈技術,其中就包括高超音速導彈(發射後速度在5馬赫以上)。2019年,中國公開展示東風-17導彈被認為是全球首款正式列裝的高超音速導彈。
超音速產生的音爆能量巨大。壹架在 16000米高以兩倍音速飛行的協和客機產生的音爆對地面產生的壓強高達100帕,相當於在壹平米左右的玻璃窗上施加了100N的力。音爆可以使人血壓升高、產生疲倦與失眠等問題,巨大的聲響可使人產生暈眩。