音障是什么 亚游app集团下载|官方音障之谜

时间:2017-03-28 12:29 来源:http://www.bqxq.com 小贴士:点击图片进入下一页

导读: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

  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。由于声波的传递速度是有限的,移动中的声源便可追上自己发出的声波。当物体速度增加到与音速相同时,声波开始在物体前面堆积。如果这个物体有足够的加速度,便能突破这个不稳定的声波屏障,冲到声音的前面去,也就是冲破音障。

  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(马赫波)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。

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  当飞机的飞行速度比音速低时,同飞机接触的空气好像“通信员”似的,以传递声音的速度向前“通知”前面即将遭遇飞机的空气,使它们“让路”。但当飞机的速度超过音速时,飞机前面的空气因来不及躲避而被紧密地压缩在一起,堆聚成一层薄薄的波面——激波,激波后面,空气因被压缩,使压强突然升高,阻止了飞机的进一步加速,并可能使机翼和尾翼剧烈振颤而发生爆炸。

  而音障不单单仅有声波,还有来自空气的阻力,当飞行物体要接近1马赫(声速单位)飞行时,前方急速冲来的空气不能够像平常一样通过机身扩散开,于是气体都堆积到了飞行体的周围,产生极大的压力,也会引发出一种看不见的空气旋涡,俗称“死亡漩涡”,这也被叫做音障,如果机身不作特殊加固处理,那么将会被瞬间摇成碎片。

  声障一词最早出现于20世纪40年代初期。第二次世界大战中,战斗机的设计已经相当成熟,虽然还沿用直机翼,但暴露在机外的零件已经很少,飞机外形十分“干净”。当时单台发动机的动力已超过一千马力(1马力=735.499瓦),飞机的平飞速度已达声速的一半;俯冲时,可以超过声速的0.7倍。正是在后一情况下发现飞机有自发栽头和尾翼强烈抖振现象,使整个飞机有破碎的危险。后来发现,自发栽头是由于翼面附近出现相当大的超声速区,翼面上吸力区(气压低于大气压的区域,也称负压区)大大地向后扩展,压力中心显着后移,从而产生很大的低头力矩造成的。翼面上的局部超声速区是以激波为后界的,而激波又引起翼面上的边界层分离;分离流很不稳定,打到尾翼处就会引起尾翼抖振。同时这还使飞机的阻力随马赫敷的微小上升而急剧增大,因而人们认为声速是飞行速度进一步提高的不可逾越的障碍。随着飞机外形设计的不断改进(如改用展弦比较小和翼剖面更薄的后掠机翼),推力更大的喷气发动机的制成,声障也就成为一个历史名词。

  物体与流体发生相对运动时,会对流体产生扰动。下面,以飞机与大气的扰动为例,当飞机引起大气的扰动之后,这个扰动将以波的形式向空间传播。理想的形式为球面波。但根据相对运动原理,在1时刻飞机在地点1引起球面波1,之后飞机以v的速度前行,球面波以u的速度扩散,在2时刻飞机在地点2引起球面波2,两者速度不变。如此积累,因为飞机始终在向前,则若干波的叠加后形状。

  以上是飞机匀速飞行的情况,若飞机加速,则情况更加明显。 如果飞机速度没有超音速,即vu时,第一次引起的扰动波将与以后引起的扰动波叠加,并始终处于飞机前部不远处。这个不断叠加的波就是我们通常所谓的激波了。