音爆这事儿,说白了就是飞机冲得下去,空气被甩得飞起来。
这就好比你往水里扔一块石头,水面会瞬间炸开一圈圈水花,那水花散开的时候,空气里就带着一种“轰隆”的巨响。对机翼来说,这就是空气突然被“怼”过来的感觉。 别把音爆看成正儿八经的爆炸那种漫天火光,那玩意儿是钢铁和炸药的事。音爆更像是一种“空气的喊话”,是空气在高速流动时,跟机翼摩擦形成的高压区把周围的空气给“挤”了出来。当这股被挤出来的高压空气,在机翼后面还没彻底散开的时候,速度就快到了光速的几倍。
这时候,要是人站在它后面听,耳朵里就得响出一声庞大的响声。 这种响声分两种,一种是宁静的,一种是大声的。宁静的那种,就是音爆音速,一般形成在马赫数大约 0.8 到 1.2 之间。
这时候空气还没彻底被挤出去,还保持着一定的连续性,故此听起来挺低沉、挺闷,像是一声庞大的闷雷。机翼越重,速度越快,这种声音就越低沉。 而那种闷雷般的“轰”一声,就是音爆音速。
这时候高压空气彻底被挤碎了,形成了一个庞大的局部真空和高压区,紧接着是低压区,这种剧烈的起伏让声音瞬间炸开。
这种声音一般也只是听到一次,并且往往让人当作是飞机爆炸了。 咱们聊点实际的。
比如那著名的“协和一号”号,它最大音速大约能达到 2 马赫。飞行员在 1 马赫巡航时,机翼后面那团被挤出来的空气还没散,就会平铺在座舱顶部,形成一层厚厚的“音障膜”,飞行员得用头去顶它,不然就得盯着座舱盖上的那个“孔”,生怕那层膜把座舱盖顶飞了。到了 1.2 马赫,那层膜就彻底散了,就在座舱顶部炸开一个庞大的音爆。
这时候,飞行员一般要开副翼去转变机翼角度,让气流向机尾流,把刚刚被挤出来的空气重新引导回去,不然那爆炸声会在座舱里炸半天。 再说说中国歼 - 20 吧,它是目前最先进的隐形战机,机翼上装了几个特别的空气动力学翼梢小翼,专门用来切角。
这些小翼能帮机翼在低速时保持升力,在高速时削减阻力。
特别是当它达到 2.0 马赫就连更高时,那些被“挤”出来的空气会形成一个更薄、更直的小喇叭口,把声音往两侧导开,这样座舱里就不会被炸得乱七八糟,飞行员也能稳稳地飞出去。 大量人问,音爆是不是只有一种?实际上不止。飞机飞得越快,机翼后面被甩出的空气越多,那层高压空气带的速度越乱,声音就越复杂。
有时候是连续的爆裂声,有时候是突然的尖啸,有时候还会伴随一阵嗡嗡的低频噪音。
这也是为啥人们认定超音速飞行有点恐怖,不只是是出于速度,更是出于那种声音忒嘈杂,人耐不住耳朵受不了。 说到数据,这就得有趣一下了。马赫数是衡量速度的单位,1 马赫就是音速,每秒 340 米左右。2 马赫就是 680 米每秒。协和号飞机能飞 2 马赫,相当于每秒跑 2 个 lap 啊。而歼 - 20 能飞 2.5 马赫,相当于每秒跑 850 米。
这说明啥?说明发动机离机翼越近,空气越好办被“挤”出来,机翼离空气越远,空气越难被挤,阻力反而越小,这叫“后缘诱导拖力”的优化。 还有啊,音爆对动物也有影响。
要是一只鸟在飞机起飞瞬间旁边飞,它可能只认定耳朵嗡嗡响,当作是大风,结局它那小小的鼻孔被那层高压空气给压住了,要么被那阵“喊话”震得失聪,最终直接“哑火”,连翅膀都扇不开。 自然,音爆也是个双刃剑。对于飞行员来说,穿越音障是个技术活,要是没管住好,那就是“炸座舱”。对于地面上的一般/平平人来说,要是能躲在一处保险的地方,也可能听到那一声惊天动地的巨响,感觉就像天塌地陷一样。但千万别对着那些正在飞行的飞机喊,那是悬且违法的。 总的来说,音爆就是飞机跟空气玩的一个小游戏。它不毁灭,只轰鸣;不爆炸,只压迫。
只要技术够高,把被挤出来的空气重新“关”回去,那轰鸣声就能变成平稳的巡航声。
毕竟,人类要飞得更高、更远,不靠引擎的轰鸣,还得靠这空气的交响乐。