
今天,我们将一起探讨超声速飞行的神秘面纱下隐藏的超有趣知识,为你揭开这一领域的精彩世界!让我们首先来聊聊超声速飞行时飞机机舱内的声学现象。你是否好奇,在超声速飞行的飞机上,声音是否都被远远地甩在身后,机舱内是否安静得连一根针掉在地上的声音都能听见?
网络上有人声称,飞机速度超过声速时,声音被甩在后面,机舱自然十分安静。甚至有人猜测,在超声速客机服役的时候,乘客之间交谈的声音都听不见。那么真相究竟如何呢?
我们可以将声音比作水面上的涟漪。当你在水中游动的速度超过涟漪的扩散速度时,涟漪就很难对你产生影响。超声速飞行也是如此,飞机确实可以甩掉通过机身外空气传播的那部分声音,因此机舱内相对安静。
但乘客之间的交流声并不会因此消失。因为机舱内部的空气是随着飞机一起前行的,在这片相对静止的空气中产生的声音能够正常传播。发动机运转的震动以及机身与外部空气摩擦产生的震动,也会通过飞机结构传导至机舱,再通过机舱内的空气传入我们的耳朵。
在超声速飞行时,只是外界通过空气传播的声音被甩掉了,机舱内并非完全无声,仍然会有一些声响。
接下来,我们来谈谈飞机在超声速飞行时外部的情况。相信很多人都听说过“音障”或“声障”这两个词。但在现在的专业文献中,这两个词已经很少被使用了,可以说是“老古董”词汇。
在早期,当人们还未攻克超声速飞行的技术难关时,飞机一旦接近声速,就会出现各种棘手问题,如阻力骤然增大、操纵稳定性变差以及动力急剧下滑等,人们将这些现象统称为音障。
现在超声速飞行已经不再是新鲜事,这个词基本上只在回顾航空历史时才会被提及,因为它并非描述某个精准单一现象。
那么,超声速飞行的真正标志性现象是什么呢?这就要提到“激波”了。当飞机高速飞行时,会扰动周围空气,产生向四面八方扩散的弱扰动波,这些弱扰动波在飞机高速前进时不断叠加,形成激波。
当激波传播到地面时,人们听到的那声震耳欲聋的巨响就是“音爆”。这里需要纠正一个常见误区,很多人以为只有飞机跨越声速的瞬间才会产生音爆,其实并非如此。无论是跨声速阶段还是已经稳定的超声速飞行,只要激波足够强烈并且能被地面人员听见,就会出现音爆现象。
我还想分享一个超实用的航空小技巧。在飞机外部有时会出现一种特殊的云,叫做普朗特-格劳厄脱尼凝结云。这种云是气压急剧变化所产生的。当飞行过程中有激波产生时,这种云更容易出现。
通过观察云的边缘轮廓,我们可以判断是否有激波产生。如果云的边缘清晰利落且呈锥形,那么很可能是激波形成的马赫锥。而云前沿与空气流动方向所夹的角度就是“马赫角”。通过计算这个角度的正弦值并除以1,我们可以得到此处气流的马赫数。
需要注意的是,算出来的数值指的是这个局部位置气流的马赫数,而不是整个飞机的马赫数。因为飞机的不同部位产生的云角度可能不同,说明飞机各处的马赫数并不相同。
有时飞机的整体马赫数可能还没有超过1,但机身或机翼某些局部区域的空气马赫数可能已经超过了1;反之亦然。飞机的跨声速是一个马赫数范围,而不是刚好卡在马赫数1。
以上就是关于超声速飞行的科普知识,希望对你有所帮助。
