飛機是如何突破音速的?你絕對想不到,原理其實非常簡單

2020-12-05 123觀察室

自從人類突破音障以來,便開始馬不停蹄地朝著越來越高的速度發展。雖然這個趨勢在現代略有放緩,但是天下武功唯快不破,高速仍是大部分武器的護身符之一。人類超音速的歷史可追溯至20世紀30年代,而且超音速的理論描述起來非常簡單。

飛機突破音速的實質是其空速超越了當地音速,而聲音在空氣中的傳播是以壓力波的形式。當飛機接近音速時,飛機自身發出的聲音開始在飛機前方堆疊,因為飛機的速度不斷提高,所以飛機開始不斷追上飛機自身產生的聲音。

這時候飛機機身局部的氣流開始超音速,產生激波,而飛機自身發出的聲音開始在機頭處堆疊,產生阻力。當飛機正在跨越音速時,飛機撞上了自己發出的聲音,也就是飛機的速度開始超過壓力波在空氣中傳播的速度,堆疊的壓力波形成一道牆,也是俗稱的音障,這時候的阻力是最大的。

當飛機超過音速後,壓力波被甩在了飛機身後,形成這堵牆的壓力波也開始越來越分散,激波阻力隨之下降。這也是為何強調超音速巡航而不是音速巡航的原因:並不是因為單純的快,而是阻力的問題。

當然渦噴或是渦扇發動機的進氣速度不能超越音速,否則會導致發動機工作異常,人們一開始為其加上了馬赫錐,利用超音速自身產生的激波將其減速,而後又發展出了斜坡進氣道與DSI進氣道等。如果是衝壓發動機,則完全不用擔心高速的進氣問題,反而要擔心低速。

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