飞机在空中的时速是怎样测量出来的?什么是音障?音障会对人体造成损害吗?

飞机在空中的时速是怎样测量出来的?什么是音障?音障会对人体造成损害吗?
飞机在空中的时速是怎样测量出来的?什么是音障?音障会对人体造成损害吗?

飞机在空中的时速是怎样测量出来的?什么是音障?音障会对人体造成损害吗?
音障是指飞行器速度接近音速时,会追上自己发出的声波造成震波,进而对加速产生障碍的现象.进入超音速后,航空器前端起会产生一股圆锥形的音锥,在旁观者听来有如爆炸一般,称为音爆或声爆.
　　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 音障
　　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.突破音障进入超音速后,从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥,在旁观者听来这股震波有如爆炸一般,故称为音爆或声爆（Sonic Boom）.强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害,对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏. 　　除此之外,由于在物体的速度快要接近音速时,周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态,因此一旦物体穿越音障后,周围压力将会陡降.在比较潮湿的天气,有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点（Dew Point）,使得水汽凝结变成微小的水珠,肉眼看来就像是云雾般的状态.但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压,因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团.人们在实践中发现,在飞行速度达到音速的十分之九,即马赫数M0.9空中时速约950公里时,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增.要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力.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 超音速
　　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. 　　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.
　　编辑本段音障的解释
　　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, 相对运动
　　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. 　　音障现象是一个统计结果. 　　如果仅仅是因为在音速附近,所以出现音障现象,那么飞机整体均应出现音障现象,因为飞机整体是一个速度.如果说音障造成了液化,那么整个飞机都应在液化环境中.所以用音障来介绍飞机周围的液化现象是不合适的.尽管在音速的时候出现了空气液化的情况,液化应该从其自身的产生条件来考虑.当湿度大的空气受到压缩时,空气中的水就会液化.当飞机速度很高的时候,将在迎风面形成高压,高压下空气中水汽沸点升高,就会出现液化现象.这也可以解释为什么飞机后半部分没有雾的现象.因为飞机后部压力低,甚至出现负压,即使前方的水颗粒进入该区域,也会汽化而看不出来. 　　关于飞机周围压力变化,可以看做飞机不动,空气吹飞机,迎风面会出现高压,背部负压,这在流体力学里面是有结果的.