为什么飞机超音速飞行时会发出打雷一样的响声
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发布时间：2022-04-23 15:26
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时间：2023-05-13 01:35
飞机超音速飞行时会发出打雷一样的响声是因为产生了音爆。
音爆”是物体在空气中运动的速度突破音速时产生冲击波所引起的巨大声响，听众纷纷形容好似“万里晴空一声霹雳”，可见声音极其响亮、威力巨大。当物体运行速度无限接近音速时，会产生一股强大的阻力，使物体产生震荡，速度下降，这一现象通常被称为“音障”。
飞机突破“音障”时，会形成激波面，进而高度集聚声学能量，这种能量传至人耳时，就产生了短暂又强烈的爆炸声，“音爆”由此得来。
扩展资料：
高超音速飞机采用的是超音速燃烧冲压发动机，它类属于冲压发动机。冲压发动机的原理由法国人雷恩?洛兰于1913年提出，1939年首次被德国用于V－1飞弹上。
冲压发动机由进气道、燃烧室、推进喷管三部分组成，它比涡轮喷气发动机简单得多。冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。该过程不需要高速旋转的、复杂的压气机。
高速气流经扩张减速，气压和温度升高后，进入燃烧室与燃油混合燃烧，温度为2000—2200℃，甚至更高，经膨胀加速，由喷口高速排出，产生推力。
冲压喷气发动机目前分为亚音速、超音速、超音速燃烧（或高超音速）三类。亚音速冲压发动机以航空煤油为燃料，采用扩散形进气道和收敛形喷管，飞行时增压比不超过1.。速度在小于0.5马赫时一般无法工作。
超音速冲压发动机采用超音速进气道，燃烧室入口为亚音速气流，采用收敛形或收敛扩散形喷管。
参考资料来源：人民网——超音速飞机如何实现“音爆”
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时间：2023-05-13 01:35
超音速飞机在高空飞行，产生的音爆是一个很严重的问题，就像打雷一样的响声。1960年代中，美国进行的俄克拉何马市声爆试验，以及美国空军的XB-70轰炸机试验均证明了这个特性。
音爆是在空气中运动的物体速度突破音障时产生冲击波所引起的巨大响声。通常音爆是由超音速战斗机或其他超音速飞行器，如协和飞机，跨音速飞行时造成的，而另外*械射击时所产生的爆音亦同样是一种音爆。
飞机在以较低速度飞行时产生的声音是向各个方向传播的。由于飞机的运动，飞机头部发出的声波受到挤压，而飞机尾部发出的声波则被扩散。
当飞机以音速飞行时，飞行的速度比它发出的声波的速度更快。观察快速行驶的汽艇可以发现，汽艇的速度比它形成的水波快，以致于水波不是在汽艇的周围以圆圈形式传播，而是排成三角形，三角形的顶尖正好与汽艇的头部相重合。对于音速飞行的飞机，由于声波是向各个方向传播的，形成的就不是三角形，而是圆锥形，锥体的顶尖位于机身上。在这个锥体中，飞机的声波被压缩成单个脉冲，这个锥体被飞机“拖着”，并向四周扩散，直至飞机过去后，声音才到达我们的耳朵，于是我们突然感到一个冲力，这就是音爆现象。
当飞机以超越音速飞行时，声波则只是在飞机尾部之后形成，并且不再产生音爆现象。
为了消除音爆的影响，超音速飞机可以在到达海面上空之后才加速突破音障，而在内陆上空保持亚音速飞行，避免噪音对公众造成滋扰，这也是协和飞机一贯的做法。但相比亚音速客机，超音速飞机由于拥有升阻比较低的机翼、为超音速巡航而优化的发动机，除非使用一些特别的技术（如可变后掠翼），否则亚音速飞行时的效率仍然相对差得多，并消耗更多的燃油，导致经济性奇差。
1970年代初在研究激波特性的时候，美国国家航空航天局和康乃尔大学的研究发现，可以对机身进行精细的调整，利用机身各部位产生的激波在相位上的差异，诱使它们互相抵消，使传递到地面的N形波的强度减小，减低音爆的影响。但由于当时技术上的*，难以进行实验。2001年，美国国家航空航天局和诺斯洛普·格鲁门公司、国防预先研究计划局（DARPA）合作，启动“定形声爆验证”（Shaped Sonic Boom Demonstration）计划。2003年，一架机身经过改造的F-5E战斗机进行试验并获得成功，其降低声爆理论已被验证。美国国家航空航天局希望这项技术能在未来运用至商用和军用超音速飞机。
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时间：2023-05-13 01:36
声音是一种波。在声波传播的过程中，已被扰动的空气，与未被扰动的空气之间有一个分界面，我们把这个分界面叫做波阵面。如果声源是静止的，波阵面就是一个向外扩展的球面，在竖直剖面上中一个圆；如果声源是运动的，而且声源的运动速度超过声速，尽管每个时刻声源依然向外发出圆形的波，但这些圆形波却聚集成了直线形的波阵面，也就是说波阵面不再是圆形的了。这时，就会产生称为声暴的奇异的声学现象。飞机作超音速飞行时，机头、机翼、机尾等处都有会引起周围空气发生急剧的压力变化，产生强烈的前激波和后激波，这两种声波的强度都很大。当前激波经过时，空气压力突然增高，随后，压力平稳下降，以至下降到大气压以下。接着，当后激波经过时，压力又突然上升，并逐渐恢复到大气压力。前后两个激波以过的时间间隔约为0.12~0.22秒。如果飞机的飞行高度不太高，我们就可以在激波以过的瞬间，听到好似晴天霹雳的雷声或像炮弹爆炸的声音，这就是超音速飞机飞行时产生的所谓声暴。由于有前后两面三刀个激波，所以我们能够听到短促而猛烈的两声声暴。声暴与飞行高度和速度有关。在同样飞行速度下，飞行高度越低，地面受激波的影响就越强，反之就弱。同样，在高度相等时，飞行速度越大，激波越强，反之 就小。如果低空作超音速飞行时，产生的声暴甚至能将建筑物震塌。因此，在一般情况下，飞机作超音速飞行，应不低于规定高度，这样可以减弱对地面的影响。
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时间：2023-05-13 01:36
把视线从天空转向水面，把一粒石子投入水中，水面便会出现一圈圈涟漪，这是石子扰动水面形成的波。再看看航行的船，船头激起了 倒V字型的楔形波纹。在空气中运动的物体与水上行船相似，只不过二维的水面变成了三维的空间，任何在空气中运动的物体都会扰动空气形成波。这看起来没什么，但当物体运动的速度越来越快时，问题就出现了。空气中波的运动速度是有限的，也就是音速，当物体的速度达到音速时，它激起的那些波就被物体本身赶上了，堆积起来。换句话说，就是空气分子来不及逃开，被挤压在了一起。喜欢玩儿水的朋友肯定对这种场景有所体会，水是温柔无形的，不过你如果想玩一下十米跳台，那可要小心，如果玩的不甚熟练，不小心肚皮接触了水面，温柔的水同样可以把你“揍”的七晕八素，肚皮青紫。如果玩儿的更惊险，来个悬崖跳水，如果姿势不当，那跟跳楼没什么区别。
音爆
当飞机的速度接近音速，情况与之类似，就如一堵空气墙横在前面。如果飞机的动力足够充沛，结构足够结实，外形足够合理，被空气墙裹住的飞机便会超过音速。此时被压缩到极致的空气被穿透，产生了激波。激波是什么你大可不必详细了解，因为它涉及到“熵、信息、介质、场、紊流”等一系列玄而又玄的概念。你只需知道这激波可以造成压力的剧烈波动。这就是莫哈维沙漠上神秘巨响的来源，更通俗的名称叫做音爆。如果你有幸听过音爆，你会注意到它实际上是由紧邻的两声巨响组成的，这分别代表了空气被飞机前部撞开和空气在飞机尾部闭合形成的激波。当然，由于地面和建筑物的反射，那声音更像是打雷，绵延不绝。
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时间：2023-05-13 01:37
如果给空气一个扰动，声音也会象水一样通过波的形式向外传播，这就是声波。我们平时听见的声音就是声波传入耳内刺激鼓膜产生的。当飞机在空中作超音速飞行时，在机头或突出部分，也会象水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波，这就是激波。 音爆
飞机所发出的疏密状的音波无法跑到飞机前方，所就全部叠在机身后方，形成了圆锥形状的音锥。当它们向外传播时便互相干扰和影响，然后汇集成一道包罗机头的音爆前激波和一道尾随机尾的后激波。这种波虽然可以用上述的楔形水波来比拟，但有着迥然不同的性质。激波的厚度很小，经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高，速度立即下降。当这两道激波波及到无论哪个空间和物体时，均会感到这种强烈的变化，反映到人的耳朵里，使耳鼓膜受到突然的空气压强变化，就感觉是两声雷鸣般的巨响。这种响声就称之为“音爆”(a sonic boom )。
