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當飛機加速時(shí),機身附近常常會(huì )出現錐狀云霧,很多人認為這是飛機進(jìn)入音速的證明,人們將它稱(chēng)為“音爆云”。那么,事實(shí)真是如此嗎?音爆又是什么呢?
在了解音爆云之前,我們需要先了解音障這個(gè)概念。在二戰時(shí)期,受科技水平的限制,飛行器嘗試跨越音速飛行遇到困難被稱(chēng)為“音障”。到了現代社會(huì ),音障擁有了新的定義——物體運行速度接近音速時(shí)產(chǎn)生了強大阻力,這種阻力會(huì )讓飛機速度衰減并產(chǎn)生強烈的震蕩。音障問(wèn)題曾經(jīng)困擾了各國飛行專(zhuān)家很多年,也為飛行帶來(lái)了不少麻煩。
研究發(fā)現,當飛行速度超過(guò)音速的十分之九時(shí),局部氣流的速度已經(jīng)達到了音速,并產(chǎn)生了局部激波,這不僅使氣動(dòng)阻力急劇增加,還會(huì )造成飛機劇烈抖動(dòng)、操作困難,甚至墜毀。不過(guò),隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展,人們對機型設計不斷改進(jìn)(比如設計出后掠機翼減小局部氣流速度、延緩局部激波出現以減少阻力),發(fā)動(dòng)機也在不斷更新,音障問(wèn)題已經(jīng)成為了一個(gè)歷史名詞。在20世紀50年代,各國曾掀起一陣制造超音速飛機的狂潮,不過(guò),后來(lái)實(shí)踐發(fā)現高空高速并不實(shí)用,這種狂熱才得以平息。
那么,廣受軍事攝影愛(ài)好者喜愛(ài)的音爆云到底是什么呢?用定義解釋?zhuān)舯剖秋w行器飛行時(shí)出現的一種自然現象。當飛行器的速度達到音速上下(1224千米/時(shí)(km/h))時(shí),就會(huì )壓縮周?chē)目諝?,出現激波或局部激波,從而使空氣中的水汽凝結成云,學(xué)名為普朗特-格勞厄凝結云(Prandtl-Glauert condensation clouds)。
所以,確切來(lái)說(shuō),音爆云應該叫凝結云才比較正確。凝結云分為三種:低亞聲速不規則凝結云、高亞聲速錐形凝結云、超聲速錐形凝結云。只有超音速錐形凝結云才是飛機突破音障后產(chǎn)生的現象。所以凝結云可以理解為飛機近音速飛行時(shí),在一定天氣條件下所形成的視覺(jué)體現。很多人都認為只要突破音速就會(huì )出現音爆云,這種理解也是不正確的。音爆云只在特定條件下(出現激波或局部激波,并且大氣水汽含量足夠高和飛機附近的局部溫度分布足夠低)才會(huì )出現,所以在出現局部激波時(shí)產(chǎn)生凝結云時(shí),飛行速度并沒(méi)有達到或超過(guò)音速。
實(shí)際上,低空飛行速度雖然沒(méi)達到或超過(guò)音速,但是,只要飛行速度足夠大,在飛機機翼等地方就會(huì )出現局部超音速氣流,這時(shí)也會(huì )出現局部激波,從而產(chǎn)生局部凝結云。在海平面上的飛行表演就會(huì )出現低空局部凝結云,這時(shí)飛機的飛行速度并沒(méi)有超過(guò)音速。
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