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当飞行器速度接近音速时,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(Sound Barrier)。突破音障时,由于机身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在飞机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)。 | ; k* y0 z; R$ D: {, y) ^
如果给空气一个扰动,声音也会象水一样通过波的形式向外传播,这就是声波。我们平时听见的声音就是声波传入耳内刺激鼓膜产生的。当飞机在空中作超音速飞行时,在机头或突出部分,也会象水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波,这就是激波。 音爆飞机所发出的疏密状的音波无法跑到飞机前方,所以就全部叠在机身后方,形成了圆锥形状的音锥。当它们向外传播时便互相干扰和影响,然后汇集成一道包罗机头的音爆前激波和一道尾随机尾的后激波。这种波虽然可以用上述的楔形水波来比拟,但有着迥然不同的性质。激波的厚度很小,经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高,速度立即下降。当这两道激波波及到无论哪个空间和物体时,均会感到这种强烈的变化,反映到人的耳朵里,使耳鼓膜受到突然的空气压强变化,就感觉是两声雷鸣般的巨响。这种响声就称之为“音爆”(a sonic boom )。 |
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“音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现。飞机在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。音爆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降低而引起温度降低,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,较为严肃一点的描述为Prandtl-Glauert condensation clouds。 |
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因此,音爆云常见于战斗机和舰载机。在海面上空气非常湿润,激起的云雾更大更漂亮。就像给飞机套上一件天鹅裙,不过没有优雅的感觉,反而是近乎疯狂。如果能亲眼看到,场面一定很壮观。 | 6 p$ I$ O$ b3 _
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夕阳时返场的F-16战斗机 |
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从战斗机座舱拍摄到的场景 |
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F-16战斗机投放曳光干扰弹 | ( s) F/ Z7 ?6 j+ T9 q
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7 w' }2 C1 k& R1 `' @, C; [0 V在空中飞舞的F-16战斗机 | 9 h" G5 L2 x* G' x0 _( o/ ?4 ^, `
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F-16战斗机编队等待起飞 | 7 Y2 ]* h7 K/ o; h- P- T1 @

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F-22战斗机音爆瞬间 |
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F-16战斗机的音爆瞬间 | % G9 x5 m* n) Q5 H& F

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% g; P; O5 n$ s/ G美国空军的F-15战斗机 |
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狂风战斗机冲破音障瞬间 |
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