什麼是超音速音爆?中國老大爺也做得到的東西

2020-12-04 灼見天下

想了解超音速音爆嗎?

想。

太小聲,聽不見!

想!

這麼小的聲音怎麼了解超音速音爆?大點聲!

想!

好,很有精神,我來告訴你們什麼是超音速音爆!

超音速音爆是什麼?想要弄清楚這個首先要弄清楚兩個概念:

1. 什麼是超音速?

2. 什麼是音爆?

畢竟超音速音爆是一個組合詞,想要了解其意義必先對其組合中的詞了解清楚。

什麼是超音速?

在物理學中,正統的音速的定義比較複雜,但我們平常所說的音速指的是聲音在空氣中的傳播速度,注意是空氣中,因為相同條件下在固液氣三種狀態的物體中聲音的傳播速度是不一樣的。順帶一提,我們一般認為聲音在空氣中的傳播速度為340米每秒(聲音在空氣中的傳播速度受多種因素影響,一般情況下認為為此數值)。

而超音速,顧名思義,超過聲音的速度,即速度大於340米每秒即可達到超音速狀態。現在一般見到這個詞都是戰鬥機相關,如超音速戰鬥機等等。

為什麼沒有超音速火車、超音速遊艇之類的,很簡單,因為速度太快,其他工具想突破此速度太難。要知道世界高鐵最快速度也只有605千米每小時(2017年5月中國南車製造的CIT500型的試驗速度),約168米每秒,只有音速的一半左右!說句題外話,中國高鐵頂呱呱。

那什麼是音爆?

因為超音速現在一般只有飛機能達到(去除火箭),超音速音爆的現象一般也只有飛機上出現,所以後面的例子用飛機來舉。

一架超音速飛機在不斷加速超過音速時會達到一個與音速相同的速度狀態,即若假設音速340米每秒,則飛機的速度也為340米每秒。此時會達到一個特殊的狀態,因為你與你發出的聲音一直沒有拉開距離,此時你說一句話你會一直聽到這句話直到聲音的能量耗盡。

但飛機上可就不是這麼簡單了,此時飛機在高速飛行中,飛機尖尖的的頭部會將空氣從兩邊撥開形成氣流,而此時速度十分快,但又無法與他們拉開距離,這些氣流便不斷疊加在機身後方,相互幹擾,產生雜亂的震動,這些震動產生的聲音會如雷鳴般巨響,而這些傳到我們耳朵裡的巨響便是音爆了。

而我們說的超音速音爆便是上一段飛機加速達到音速時的整個過程了,雖然超音速音爆這個名字感覺很帥,但這其實危害很大,一架低空超音速飛行的戰鬥機產生的音爆足以震碎門窗玻璃,一架在 16000米高空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,相當於給一塊一平米左右的玻璃窗上施加10公斤的力。

而且在達到音速的瓶頸階段氣流強大的震動會對機身造成很大的損傷,這會大大影響機身的使用壽命。這時為了突破這一瓶頸就需要發動機提供更大的推力,這也是超音速飛機的一大技術難點所在,在完成突破瓶頸的加速後飛機尾部的氣流會迅速降溫,氣流裡的水蒸氣 液化形成小水珠,形成我們俗稱的「音爆雲」(如下圖)。

經過這一番解釋你肯定會對我的標題產生懷疑,這麼難的東西中國大爺真的會?中國大爺比高鐵還快兩倍?你是不是個標題黨?

聽我解釋,大家應該都看過廣場上老大爺拿根大皮鞭抽陀螺吧,大爺揮舞皮鞭時是不是時而會有「啪」的清脆一聲,那便是音爆,別不信,我老師告訴我的時候我也是震驚一整年,嘴巴張的可以塞下兩個饅頭。在2003年的時候還曾有科學家設立模型研究過這個,確定了是由音爆引起的響聲而不是鞭子抽到了老大爺自己。

大家一直只看見了廣場舞大媽,卻一直忽略了廣場上抽陀螺的大爺,比西方列強早不知道多少年觀察到了音爆,又一次領先西方不知多少年,這是來自東方的神秘力量,估計讓伏拉夫看見了可以發視頻發上一整年。不得不感嘆,不管時代怎麼變,你大爺永遠是你大爺。

相關焦點

  • 什麼是超音速音爆?中國老大爺也做得到的東西
    這麼小的聲音怎麼了解超音速音爆?大點聲!!!想!!!!好,很有精神,我來告訴你們什麼是超音速音爆!超音速音爆是什麼?什麼是超音速?2. 什麼是音爆?畢竟超音速音爆是一個組合詞,想要了解其意義必先對其組合中的詞了解清楚。什麼是超音速?
  • 超音速客機想再次上天?解決音爆是首要問題
    如果你後悔自己沒有乘坐過迄今為止唯一的超音速客機飛越大西洋,現在你所能做的只是坐進Alpha Foxtrot飛機的客艙,或者其他一些分布在世界各地博物館裡的協和式飛機,感受其曾經的輝煌。是的,你只是在體驗。但事實上,目前幾家公司正在努力將超音速商業旅行的夢想帶回現實。這份名單中,既有像洛克希德·馬丁公司這樣的老牌航空航天公司,也有不少初創企業。
  • 戰機超音速低空飛行時,產生的音爆能有多大的破壞力?
    因為飛機一直都是以聲音的速度來飛行的,如果壓縮飛機飛行前的聲波,而飛行的速度超過聲音的速度,那麼就會產生音爆。如果飛機產生音爆會對乘客產生無法估量的損傷,而戰鬥機呢?會產生音爆嗎?結果是會的,如果戰鬥機在低空做超音速飛行也會產生音爆,並且會對戰鬥機本身產生很大的損害。戰鬥機超音速飛行在歷史上並不是沒有發生過。
  • 當飛機速度超越音速時,會產生音爆?6分鐘帶你了解音爆現象!
    音爆現象是什麼?當飛機速度超過音速,神奇的科學現象發生了其實音爆在我們生活中也很常見,我們經常在公園或者廣場上看到看到一些老大爺在甩鞭子,並且還伴隨著響亮的聲音,這就是音爆。音爆到底是什麼呢?當飛機發生音爆後會有什麼神奇的現象?年年科普日,歲歲長見識,奇哥今天來科普一下音爆。
  • 戰機超音速飛行時,機身產生的「白霧」是什麼?詳解戰機音爆原理
    很多人認為,當飛機飛行的速度超過音速時,就會產生類似於雷聲的脈衝噪聲,也就是「音爆」,同時飛機後面還會有一團白色呈錐形的衝擊波。那麼,你有沒有想過,為什麼飛機速度超過音速會產生「音爆」呢?「音爆」到底是什麼?我們看不見聲音,為何卻又能看見飛機超音速飛行時所產生的白霧?
  • 音爆是什麼意思 成都天空巨響是哪兒來的?(圖)
    無奈上火的你多麼希望自己變身綠巨人,轟隆一聲把人撞得滿天飛,哪怕胳膊上掛著七八個潮男靚女也阻擋不住你追求愛情的心——恭喜你,你悟到了超音速的真諦。只要動力足夠充沛,結構足夠結實,外形足夠合理,被空氣牆裹住的飛機便會超過音速。此時被壓縮到極致的空氣被穿透,產生了激波。  激波是什麼,很難詳細解釋,因為它涉及到「熵、信息、介質、場、紊流」等一系列玄而又玄的概念。
  • 十大奇特音爆瞬間:超音速飛機突破音障
    「音爆」只有在飛機作超音速飛行時才會出現。飛機在超音速飛行時產生的強壓力波,傳到地面上形成如同雷鳴的爆炸聲。照片顯示,美國海軍陸戰隊第314戰鬥機攻擊中隊(VMFA-314)的一名機長駕駛超音速飛機在「卡爾·文森」號核動力航空母艦附近到達音速的瞬間。音爆的聲音大小取決於距離聽到它的人的遠近。因為飛機距離我們十分遙遠,聽上去就像是兩聲巨響,以牛鞭為例,當我們在近前甩動時,它就會發出像爆竹一樣清脆的響聲。
  • 飛機的音爆,威力有多大?專家直言:看完你就明白
    目前,其實以人類的技術積累是可以造出民用超音速飛機的。不過,雖然讓旅途時間縮短一半是一件十分誘人的事情,但音爆是一個大問題。當飛機達到超音速時,音爆不是短暫出現,而是會一直伴隨著超音速客機。1973年,聯邦航空局甚至禁止在美國上空進行民用超音速飛行。而且在城市上空,低於1萬米高度常禁止作超音速飛行。那麼音爆威力到底有多大?
  • 地震局回應巨響:此巨響初判為飛機超音速低空飛行引發的音爆
    隨後,官方通報:此巨響初判為飛機超音速低空飛行引發的音爆。什麼是音爆?「音爆」是一種聲學現象,在發展超音速飛機時代開始不久即有不少類似記錄。這種響聲只有在飛機作超音速飛行時才會出現,及飛機在超音速飛行時產生的強壓力波,傳到地面上形成如同雷鳴的爆炸聲。但民航飛機很難形成音爆,產生引爆的首要條件是飛行器必須達到超音速,民用飛機一般到不了那個速度。
  • NASA計劃重啟超音速「X飛機」項目:消除超音速飛行音爆
    其中有一款超音速飛機,它的噪聲極小,音爆的聲音就像鄰居用力關上汽車門的聲音那麼大。而這還僅僅是開始而已。你可能會納悶,這些項目和NASA的太空探索任務到底有什麼關係。事實上,NASA的前身是NACA,即成立於20世紀早期的美國國家航空諮詢委員會(National Advisory Committee for Aeronautics)。
  • 音爆、音爆雲都是什麼
    這些能量傳到人們耳朵裡時,會讓人感受到短暫而極其強烈的爆炸聲,稱為音爆。「音爆」是物體在空氣中的相對運動速度向上突破達到1馬赫臨界點時就會出現。通常情況下,多為飛行器在超音速飛行時產生的強壓力波,傳到地面上形成如同雷鳴的爆炸聲。在突破音障時伴隨的一個奇特現象便是「音爆雲」,這是由於在激波面後方由於氣壓增加而壓縮周圍空氣,使水氣凝結形成微小的水珠,看上去就像雲霧一般。
  • 新型「無音爆」超音速噴氣機將在佛羅裡達建造
    超音速;超聲波US Air Force Captain Charles Yeager made the world's first supersonic flight in October, 1947.
  • 殲20真的飛不出音爆雲,所以不如F22?為何沒見過其飛出音爆雲?
    不過也因此出現了一種可笑的言論,那就是「殲20飛不出音爆雲,表明它不能超音速,所以殲20不如美國F22。」這是真的麼? 我們或許在很多的圖片上都曾經看到過戰鬥機在超音速飛行的時候,出現的那種音爆雲,這也曾經一度是超音速飛行戰鬥機的一種標誌。但是實際上這種所謂的「音爆雲」並不一定是在超音速飛行的情況下才會出現,決定這種音爆雲是否出現的關鍵因素是空氣是否潮溼,如果空氣中的水分子足夠多的話,即便是較低速度飛行的時候,也有可能會出現這種音爆雲。
  • NASA加速推進X-59超音速飛機:音爆噪聲量大為下降
    早在1976年,第一架超音速飛機協和號(Concorde)就投入商業運行了,乘坐它只需要花費普通飛機一半的時間,就能橫跨大西洋。然而,2000年發生致命事故後,協和號2003年從公眾視野消失。另外,由於FAA的禁令,協和號(因超過1馬赫造成音爆)當時無法在美國境內飛行。
  • 中國的超音速客機能有多好?超越美國XB系列超音速客機一個檔次
    美國波音公司研發出了實體的超音速的飛機XB-1。這款客機非常先進,非常符合人們對客機的想像,外部造型帥氣,內部裝飾豪華,最重要的亮點當然是它能夠以超音速飛行,這是歷史上第一臺自主研發的超音速噴氣式飛機。
  • 音爆是什麼?當飛機速度超過音速,有趣的科學現象發生了
    音爆是什麼?音爆可以簡單的理解為物體在空氣中運行速度超過音速時產生的短暫卻又強烈的爆破聲。這種現象一般會出現在高速飛行的飛行器上。例如超音速飛機,當飛機速度接近音速時飛機的頭部會出現一股超強阻力,使機身發生振蕩從而速度減緩,這就是音障現象。
  • 瀋陽成都的巨響到底是什麼?威力的音爆是怎麼形成的呢?
    一些分析家說,這是戰鬥機引起的音爆現象。什麼是音爆,它是如何產生的,有多強大?在網際網路上搜索太麻煩了,聽我解釋簡單明了。音爆的形成是在超音速飛行過程中,聲速為每秒340米,即每小時約1224公裡。如果飛機以低空和超音速飛行,巨大的音爆不僅會震耳欲聾,甚至可能鼻子流血,砸碎玻璃,佔據建築物,並且極具破壞性。因此,音爆經常用於戰術攻擊中。
  • 飛機從亞音速飛到超音速會發生什麼?
    出品:科普中國作者:嶽江鋒策劃:宋雅娟監製:光明網科普事業部網友提問:飛機從亞音速飛到超音速會發生什麼?那麼音障到底是什麼,為什麼這麼可怕呢?眾所周知,聲音在空氣中的傳播像水中投入石子產生的水波一樣,通過波的形式向外傳播,這就是聲波。我們平時聽見的聲音就是聲波傳入耳內使鼓膜震動而產生的。當飛機在空中作超音速飛行時,在機頭或突出部分,也會像水中前進的快艇一樣出現一種楔形或錐形波,這就是激波。飛機所發出的疏密狀的音波無法跑到飛機前方,所以就全部疊在機身後方,形成了圓錐形狀的音錐。
  • 音爆是怎麼產生的?為什麼聲音看不到,而音爆卻看得到?
    本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽看過高速戰鬥機表演的人,肯定都知道音爆。什麼是音爆呢?一很多人理解為,當戰鬥機速度超過音速的那刻,飛機就會衝破音障把聲音甩在了身後,衝破音障就會產生爆炸聲,同時飛機後面也會形成個錐形白霧狀的衝擊波。
  • 音爆是怎麼產生的?為什麼聲音看不到,而音爆卻看得到?
    看過高速戰鬥機表演的人,肯定都知道音爆。什麼是音爆呢?一很多人理解為,當戰鬥機速度超過音速的那刻,飛機就會衝破音障把聲音甩在了身後,衝破音障就會產生爆炸聲,同時飛機後面也會形成個錐形白霧狀的衝擊波。那麼問題來了,音障到底是什麼,為什麼超過音速就會產生爆炸聲呢?我們看不見聲音,那飛機衝破音障時,所產生的白霧又是什麼呢?是超過音速就一定會產生白霧嗎,不超過音速就定不會產生白霧嗎,答案都是不定!音爆這種現象在電影中更加常見。