当超音速飞行时会产生音爆现象怎么回事?
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发布时间：2022-04-23 15:26
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时间：2023-04-26 14:21
当我们路过超音速飞机的机场附近时，有可能会听到“嘣嘣”两声巨响，犹如晴天霹雳，震耳欲聋。如果是你初次听到的话还会大吃一惊！以为是飞机在空中放炮，或者出了什么问题。其实不然，这就是超音速飞行中的所谓“音爆”（也称为“爆音”）。
那么，“音爆”究竟是怎么回事，为什么只有在超音速飞行时才会出现呢？要想了解这一点，我们可以从一种常见的自然现象谈起：
在平静的水面上，如果投一块石头，水面上立刻会出现一圈一圈的水波向四周传播，波及整个水面，也就是我们常常说的“一石激起千层浪”。但如果是在水面上运动的物体在水中激起的水波就不是这样了，例如一艘快艇在水中高速前进时，我们看到它激起的水波就不是一圈一圈地向外传，而是从艇前开始，呈一楔形向外传播。同时我们可以看到前缘密集，波浪很大，而后面波浪就很小。这种波我们称为楔形水波。此波随同快船一道前进，波及的范围始终在楔形之内。
同样地，对于空气来说，也有这种现象，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。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”。
“音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现。当飞机在一定高度下以超音速飞行时，由于激波引起的强烈的压力变化。使我们听到了“音爆”。那么，随同飞机一道前进的飞行员是不是也会有同样的感觉呢？其实飞行员是不会听到这种响声的，因为飞行员坐在座舱里，激波引起的压强、密度、温度的变化，飞行员是无法感觉到的。即使座舱不密封。由于飞行员始终处于前激波的后面、后激波的前面，也就是说，他是处在一个暂时的稳定的等压强的条件下，也是听不到的。
“音爆”的强弱以及即对地面影响的大小，与飞机飞行高度有着直接的关系。因为，激波和水被一样，距离越远，波的强度也越弱。当飞机作低空超音速飞行时，不但地面的人畜能听到震耳欲聋的巨响，影响人们的生活和工作，严重的还可以震碎玻璃，甚至损坏不坚固的建筑物，造成直接的损失。随着飞行高度的增加，这种影响越来越弱，当超过一定的高度后，地面基本不会受到影响。
摘自：SCITOM首页 > 科普天地 > 航空航天博物馆
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时间：2023-04-26 14:21
超音速飞行，顾名思义就是速度比声音还快，每秒速度大于300米。飞机在空气中飞行，前方的空气必须避让，这样飞机就能飞过去。如果超音速飞行，这么大的速度，连飞机前方的空气也来不及避让，就被飞机压缩成一团，飞机继续往前飞，前方已被压缩的空气就不能再压缩了，就发生了爆炸。这个爆炸的威力很大的，我记得有一篇新闻报道，一架超音速飞机低空飞行，突然轰的一声，飞机飞过一栋大楼时，大楼被震裂了。后来人们才查清了原因。这种现象只发生于低空飞行，因为高空的空气很稀薄，很难被飞机压缩。
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时间：2023-04-26 14:22
因为多普勒效应,当飞机以音速飞行时,它发出的所有声波都叠加在了一起,所有的声波都发生了干涉,从而发出巨大的声音
热心网友
时间：2023-04-26 14:22
2009年的2月某日，中国中部某小城，严冬尚未过去，大地萧条，人们忙着各种生计，突然，轰隆一声，窗玻璃和卷帘门哗哗作响。汶川地震尚未从人们的记忆中淡出，恐慌随之而来。当夜，数十万人露宿街头，躲避传说中的地震。当然，地震并未来临。
这神秘的巨响从何而来，一时间众说纷纭。不过我们先做一次时空旅行，去到60年前的大洋彼岸。1947年10月14日上午，美国西部鸟不拉屎的莫哈维沙 漠。这是晴朗的一天，除了风吹过裸露的山丘外，只有几条响尾蛇懒懒的在沙地上画着S。突然，一声巨响，真正的晴天霹雳，大地为之颤抖，不知道从哪儿冒出来一群奇怪的人，他们欢呼雀跃，把帽子扔上了天。不久之后，一架有着炮弹般外形的橙色小飞机翩然降落在一座荒漠中盄机场，从驾驶舱里钻出来一位英俊的小伙子，此人名叫耶格尔（C. Yeager），绰号“大块头”的他因为这一声巨响永留史册——他是第一个把声音抛在身后的人，刚刚驾驶贝尔X-1型飞机超过了音速（右图）。
那这声巨响从何而来？让我们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。如果你没有类似的体验，可以找个风和日丽的周末，或者碰巧赶上商场大减价的时候，去下西单。远远的你看到有个美女，你想快点儿追上她，于是你加快了脚步，很快你就发现人流成了你的阻碍，行人躲开的速度实在有限，你心急如焚，甩开膀子疾走。快到一定程度，你就发现自己再也无力提速了，因为人流变成了人墙。当飞机的速度接近音速，情况与之类似，一堵空气墙横在前面。无奈上火的你多么希望自己变身绿巨人，轰隆一声把人撞得满天飞，哪怕胳膊上挂着七八个潮男靓女也阻挡不住你追求爱情的心。恭喜你，你悟到了超音速的真谛。只要动力足够充沛，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。
参考资料：科学松鼠会
