声障(又称音障)是一种物理现象,当物体(通常是航空器)的速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果,会造成震波(Shock Wave)的产生,进而对飞行器的加速产生障碍,而这种因为音速造成提升速度的障碍称为声障。
声障
声障_声障 -简介
1740年,罗宾斯进行实验时,炮弹的时速超过820英里。即大于空气中的声波传播速度(约每小时760英里),在实验中他发现牛顿的平方阻力公式只适用于运动速度较低的情况。当运动速度比较高时,阻力的增加远较此公式所给出的为快。有时甚至高达3-4倍,特别是在运动速度到达声速之前,阻力出现一个非常突然的增加,过了声速以后,阻力又开始下降,逐渐趋向正常值,这种阻力在声速附近突然上升的现象就是所谓的“声障”现象。
声障_声障 -困惑
对这一现象罗宾斯作了解释 ,他认为空气是由许多无穷小和作定常运河的指点组成,它们之间有很大的距离,是一种稀薄介质。能被一快速运动的物体所压缩,例如在炮弹的前方空气被压缩时,炮弹自身会直接感受到一种全新的力,即空气弹性力,欧拉对这一现象也解释说“当速度增加时,从某一速度开始,流体质点被压缩,而且越来越厉害,质点之间的距离减小,物体的正前方,流体的压强增高,而它的后方则正好相反,这样,在高速时物体所受的阻力大一些,低速时小一些”。罗宾斯之后,1775年赫顿与1840年底戴恩也用圆弹头做过同样的实验,获得相同的效果,1865年与1870年间R.F.巴什弗斯又用尖弹头作过实验,但他不用弹道摆而用自己发明的电计时器,他让弹头穿过一系列屏幕,很准确地确定弹头穿过屏幕的时间,然后找出沿弹道的速度,最后求出阻力规律,并对标准弹头列出阻力表,其速度范围约在每小时70-2000英里之间。
声障_声障 -认识
在一定条件下,空气能够形成坚固的“墙壁”。据航空史记载,空气壁曾经把坚硬的飞机撞得粉碎。一切物体,包括飞机在内,在空气中运动时都会给前面的空气一定的压力,结果使那部分气体压缩,形成一个密度很大的压缩气体层,好像一座空气墙壁。物体运动速度越大,空气墙的硬度就越大。空气墙总是以声速向前运动着,只要物体运动速度小于声速,就不会碰上它。如过物体以超声速飞,就要碰上空气墙壁了。
声障_声障 -定义
自从莱特兄弟发明飞机以后,人们为提高飞机的飞行速
声障度不断努力。但是当飞行速度接近声速时,爆炸事故不断发生,原因就是由于碰到了空气墙壁。这类事故总是发生在飞机速度接近声速时,人们又把空气墙形成的飞行障碍叫做声障。音障是一种物理现象,当物体(通常是航空器)的速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果,会造成震波(Shock Wave)的产生,进而对飞行器的加速产生障碍,而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。
声障_声障 -解决方法
20世纪50年代,航空航天进入了超声速时代,人类再一次遇上了声障问题,在工程师们的多方努力和精心安排下已顺利地克服了这一困难。为了提高飞机的速度,必须冲破空气墙设置的障碍。为此,科学家改进飞机的外形,将机翼做成薄的菱形或三角形,同时将机身和机翼前缘做成尖形,并使机翼后掠,整个飞机变成箭头形。通过一系列改进,飞机终于顺利地穿过空气墙。1947年人类首次实现超声速飞行。现在已有超声速飞机、超声速汽车。一些先进的喷气式飞机,速度已经是声速的两倍甚至三倍。
声障_声障 -“白烟”现象解释
飞机在超越声障时会有“白烟”,速度达到一定数值后,飞机快速运行过程中造成周围空气被剧烈压缩,使得一部份空间中的气体压强大到空气液化水平。空气液化后的表现就是“白烟”。
声障_声障 -相关图片