普朗特-格勞厄脫奇點(diǎn) 這張照片顯示的是“超級大黃蜂”戰斗機低空飛行的瞬間,是因飛行中沖擊波導致水汽凝結的最佳例證。用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)講,這種現象亦稱(chēng)“普朗特-格勞厄脫奇點(diǎn)”(Prandtl–Glauert singularity)。最早駕駛這些飛機突破音速的男女飛行員都是勇敢的英雄。
F/A-18F“超級大黃蜂” 在從菲律賓海低空掠過(guò)時(shí),一架F/A 18F“超級大黃蜂”戰斗機在“小鷹”號航母上方突破音障。如果不是“超音速飛行之父”馮·卡門(mén),我們或許永遠別想看到這張F/A 18F“超級大黃蜂”戰斗機挑戰音障的照片。馮·卡門(mén)發(fā)明的數學(xué)工具是設計如何突破音速的飛機細節所必需的。正如我們所知,許多在先進(jìn)戰機問(wèn)世前便已離開(kāi)人世的先驅者確實(shí)改變了世界。
FA-18“超級大黃蜂”超音速飛行 這張照片是詹姆斯·蒙哥馬利少校駕駛F/A-18戰斗機從美國“企業(yè)”號航母低空掠過(guò)時(shí)突破音障的瞬間??v然你可以在駕駛艙后面看到迷你音爆,但一個(gè)有趣的事實(shí)是,駕駛員根本聽(tīng)不到。到音爆發(fā)生之時(shí),他們已經(jīng)身處音爆的前方,所以只能根據儀器判斷是否已經(jīng)突破音速。你或許認為,鑒于駕駛員與音爆之間如此靠近,應該有些聲音,然而事實(shí)上沒(méi)有。
超音速飛機突破音障 這張照片看上去就像是電影中的片段,實(shí)際上,它確實(shí)是為哥倫比亞電影公司視覺(jué)效果部門(mén)所拍攝,作為電影《絕密飛行》(Stealth)的一個(gè)場(chǎng)景。照片顯示,美國海軍陸戰隊第314戰斗機攻擊中隊(VMFA-314)的一名機長(cháng)駕駛超音速飛機在“卡爾·文森”號核動(dòng)力航空母艦附近到達音速的瞬間。
FA-18“超級大黃蜂”突破音障 在這張照片中,音爆開(kāi)始在一架FA-18戰斗機的機翼邊緣形成。飛機在飛行過(guò)程中不斷將前面的空氣分子向兩邊推向兩邊,當飛機速度超過(guò)1馬赫,空氣被壓縮成圓錐狀,開(kāi)始在機身前端形成,匯集為一個(gè)沖擊波。
F-16噴氣式戰斗機 這張照片顯示了一架F-16噴氣式戰斗機機翼上方形成的水汽,看上去就像是彩虹在水汽中形成。同船只在從水面劃過(guò)時(shí),弓形波在船尾處產(chǎn)生一樣,當飛機從空氣中穿過(guò)時(shí),也會(huì )產(chǎn)生同樣的壓力。
B-1B“槍騎兵”超音速戰略轟炸機 在這張照片中,一架B-1B“槍騎兵”戰略轟炸機突破音速時(shí)向左側傾斜飛行,接著(zhù)再進(jìn)行特技翻滾。這一幕發(fā)生在東南亞,當時(shí),美國空軍、海軍和海軍陸戰隊舉行開(kāi)放參觀(guān)日,向觀(guān)眾展示各型飛機。音爆是一個(gè)奇妙現象,當飛行器或其他物體的速度超過(guò)音速時(shí),會(huì )產(chǎn)生沖擊波,而且強度逐漸加大,直至突破音障時(shí)發(fā)出巨大的響聲。音爆的形成需要三個(gè)條件:第一,以超過(guò)音速的速度飛行的物體(如飛機);第二,令速度傳播的媒介(空氣);第三,沖擊波
F-14D“雄貓”戰斗機 這是一張在多云天氣產(chǎn)生音爆的照片,F-14D“雄貓”噴氣式戰斗機看上去就像是它從“西奧多·羅斯福”號航空母艦上方飛過(guò)時(shí)被暈輪包裹住一樣。我們先看到音爆,后聽(tīng)到音爆的聲音,這是因為光的傳播速度快于音速。想一想上面提到的閃電和雷聲的例子——我們先看到閃電,后聽(tīng)到雷聲,這是同一個(gè)道理。
音爆云 在這張照片中,看上去飛機尾部就像是發(fā)生爆炸一樣令人感到恐懼,但它其實(shí)是我們在聽(tīng)到音爆以前,音障被突破的瞬間。相信我們每個(gè)人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)音爆,即便我們不清楚這具體是什么現象,即便我們沒(méi)有親眼見(jiàn)過(guò)。照片中的飛機是音爆形成和出現的最佳例證。但是,最為常見(jiàn)的一個(gè)例證是由閃電產(chǎn)生的雷聲。在聽(tīng)到雷聲以前,你會(huì )先看到閃電。另一個(gè)產(chǎn)生迷你音爆效應的物體是牛鞭,它在甩動(dòng)時(shí)也能產(chǎn)生巨大的聲響。當然,還有航天飛機以及我們最常與音爆聯(lián)系起來(lái)的物體:飛行速度超過(guò)音速的飛機。