音爆.ppt

音爆音障人们在实践中发现, 在飞行速度达到音速的十分之九, 空中时速约 950 公里时,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力。更严重的是,激波能使流经机翼和机身表面的气流,变得非常紊乱,从而使飞机剧烈抖动,操纵十分困难。同时,机翼会下沉、机头往下栽;如果这时飞机正在爬升,机身会突然自动上仰。这些讨厌的症状,都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。音爆突破音障时,由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在物体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) 。音爆原理当飞机在空中作超音速飞行时,在机头或突出部分,也会像水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波,这就是激波。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”。音爆原理一个以超音速前进的物体,会持续在其前方产生稳定的压力波(弓形震波)。当物体朝观察者前进时,观察者不会听到声音;物体通过后,所产生的波朝向地面传来,波间的压力差会形成可听见的效应,也就是音爆。音爆的危害音爆的能量巨大,一架低空超音速飞行的战斗机产生的音爆足以震碎门窗玻璃。有人测量过,一架在 16000 米高空以两倍音速飞行的协和客机产生的音爆对地面产生的压强高达100 帕,相当于给一块一平米左右的玻璃窗上施加 10公斤的力。我们把压强换算成更直观的声强,100 帕大约相当于 133 分贝。“音爆”的强弱以及对地面影响的大小,与飞机飞行高度有着直接的关系。因为, 激波和水波一样,距离越远,波的强度也越弱。当飞机作低空超音速飞行时,不但地面的人畜能听到震耳欲聋的巨响,影响人们的生活和工作,严重的还可以震碎玻璃,甚至损坏不坚固的建筑物,造成直接的损失。随着飞行高度的增加,这种影响越来越弱,当超过一定的高度后,地面基本不会受到影响。音爆弹以色列曾在巴以战争中使用形式上的“音爆炸弹”。以色列空军战机穿越加沙上空,一共制造了 28次“音爆”,有时一个晚上甚至相隔不到一个小时就发生一次。尽管以色列军方坚称“音爆”不会造成伤害, 但是据加沙医院的医生反映,已有大量巴勒斯坦妇女因此流产,比率比以往激增了 4 成。医生们称,他们找不到其他因素可以解释这种原因。加沙社区精神卫生计划主任萨拉加指出,以色列空军的恐吓做法导致加沙普通民众连续几夜惊恐失眠,心力耗竭,不知所措。人们因此出现高血压、疲倦与失眠等问题。而对于孩童而言,这种噪音更意味着危险,因为他们不像成人知道这只是噪音,因此往往会在幼小的心灵上留下阴影。这张照片是美空军 F-22 “猛禽”战斗机以超音速从美国核动力航空母舰“约翰·斯坦尼斯”号上空低空掠过的瞬间。“约翰·斯坦尼斯”号当时正在参加“北方利刃-2009 ”联合军事演习。 F-22 “猛禽”战斗机超音速飞行这张照片显示的是“超级大黄蜂”战斗机低空飞行的瞬间,是因飞行中冲击波导致水汽凝结的最佳例证。用专业术语讲,这种现象亦称“普朗特-格劳厄脱奇点”(Prandtl –Glauert singularity) 。普朗特-格劳厄脱奇点这是一张在多云天气产生音爆的照片, F-14D “雄猫”喷气式战斗机看上去就像是它从“西奥多·罗斯福”号航空母舰上方飞过时被晕轮包裹住一样。 F-14D “雄猫”战斗机