音爆是什么,厦门一声巨响是音爆吗
音爆是什么,厦门一声巨响是音爆吗?
根据目前的报道,厦门发生的一声巨响并不是音爆。音爆是指飞行物体超过音速时,其前方的空气压力波形成的爆炸声音。而据目击者描述,厦门的这声巨响似乎是由于某种爆炸物引起的,因此应该是爆炸声。此外,厦门的这声巨响也并未造成窗户震动等音爆特有的影响,进一步印证了它并非音爆。
盘锦飞机音爆是怎么回事?
盘锦飞机音爆是飞机在形成音爆时产生的剧烈爆炸声。
音爆形成于飞机以超过音速的速度形成音锥时,飞机所到之处,空气受到压缩,当飞机继续加速超过音速时,压缩的空气开始分离,形成音爆云,并在爆炸声传到人耳时产生强烈的爆炸声,机翼的形状会使这种声音变为连续的爆炸声。
民航飞机会产生音爆吗?
不会产生音爆。
音爆是指当飞行器速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使飞行器产生强烈的振荡,速度衰减的现象,俗称为音障(SoundBarrier)。[1]突破音障时,由于机身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在飞机的迎风面积累而终形成激波面,在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声,还会伴随音爆云。音爆云常见于战斗机和舰载机。
音爆什么意思?
音爆(Sonic Boom)是指突破音障时,由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面,在激波面上声学能量高度集中。
这些能量传到人们耳朵里时,会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声。
飞机音爆声音有多大?
音爆实际上是飞行器突破音障时,前方空气被剧烈压缩,剧烈振动而产生的巨大声学能量。
而音障,由其“障”字可知,其实是大展弦比飞机在速度(表速)达到或接近当地音速的时候,会出现阻力剧增,飞机操纵性能急剧下降,速度也不能再提升,乃至飞机失控、机身解体等等现象。
在我们开始讨论音障之前,首先要强调一点,在飞机自身速度还没达到音速时,其部分表面气流可能已达到音速,一些机体部件如螺旋桨的外侧也可能已经达到或者超过音速。
↑NASA曾实验过所谓的“超音速螺旋桨”,然而其最大工作速度也只能达到M0.88(0.88倍音速)。而此时其螺旋桨翼尖的线速度已经超过音速,产生连续的类似音爆的效应,故噪声巨大。
↑其实除了飞机,其他在大气层中飞行的物体,其速度达到或接近音速时也会产生这样的“音爆云”(学名为普朗特-格劳厄脱凝结云)。其产生原因是物体(飞机)在接近音速时,机身表面空气被压缩,气压上升导致水蒸气液化,于是形成了我们看到的音爆云。
↑顺带一提,16年我去看珠海航展的时候有人曾经问我,飞机身上这些“水雾”都是什么,是不是飞机表面喷水降温?其实不是,这是飞机刻意设计的空气动力学的一大瑰宝——涡流增升。即是用特殊设计的机身形状或翼面组合,在升力面上产生各种低压涡流,除了有效提升升力,个别的还能提升飞机飞行的稳定性。如图中歼-20,其前鸭翼翼尖拉出的两条低压涡流,一方面在机翼上表面产生低压区增加升力,另一方面阻碍机身上表面展向气流的运动,起到虚拟翼刀的作用,增加了飞机有效升力以及横向稳定性。
↑EF2000战斗机的气动图,可见鸭翼和边条翼各拉出一道涡流,有效增大了上下翼面的气压差。
↑我们发现,“音爆云”多产生在飞机机身中段或中后段,而不是机头。就不得不借“音爆云”谈谈音障的本质了。飞机在飞行时,其发出的巨大声波会将机身周围的空气推开。我们不妨设当地音速为u,飞机速度为v,当v<u时,声波在飞机前方以比飞机快的速度前进,并不影响飞机自身;当v>u时,飞机产生的音波在飞机后以比飞机小的速度传播,也不影响飞机自身。
而在v与u相近时,问题来了,飞机不断产生的音波将在飞机附近叠加,换言之就是音波携带着空气被不断挤压。而以上还只是飞机匀速飞行的情况,若飞机加速飞行且v≥u更早产生的音波会和更晚产生的音波叠加,并始终位于飞机前不远处,这个不断叠加的波我们称之为激波。
↑科学家想了许多方法缓解音障带来的巨大阻力。观察许多超音速飞机我们可以发现他们身上的两大共同点:采用蜂腰机身,应用跨音速面积率减小跨音速阻力;“平头变尖头”,采用锥形机头,辅以三角翼等小展弦比翼型,将整个机身都“藏”在机头产生的激波里。
而音爆,就是前后数个激波叠加在一起,机体本身对空气的压缩让空气无法迅速传播,从而逐渐在机体的迎风面上累积产生一个激波面,而在这个激波面上,声学能量高度集中,就产生了震耳欲聋的音爆现象。
至于说,音爆在多大高度对地面影响多大,无论是军机亦或是当年的“协和”超音速客机,都是有必要去统计的,只是我们一介草民,能够搜集到的资料不多。以协和客机为例,在16000m以M 2.0飞行的时候,其对地面产生压强约为100Pa。换言之,如果一块1m²大小的玻璃单侧受到100Pa压强,即相当于受到10kg的压力,那么当协和飞机以此速度、高度掠过时,地面的玻璃沙沙作响是不难解释的。而如果将100Pa换算为更直观的声强,则约为133dB。这是什么概念呢?想象一下方圆数公里都能听到声音的大型演唱会吧,133dB就相当于你正坐站在硕大的音响设备面前。这可就不仅仅是震耳欲聋了,简直就是震心啊。因此协和飞机被禁止在陆地上空做超音速飞行。
如果是低空超音速飞行,由声波随距离而衰减的特性不难想象,其对地面的影响只会比在高空更严重,不仅人畜会听到震耳欲聋的巨响,窗户沙沙作响,曾经也出现过军方飞机训练失误超低空超音速掠过居民区,其音爆震碎玻璃、乃至掀翻不结实的小屋等案例。
前些年“黑丝带”歼-20处于试飞阶段的时候,许多成都网友反映能够听到天空中“像开炮一样”的声音,可见音爆影响范围之广。事实上,飞机轨迹下的一片区域都能听到音爆。当飞机在3000m以M 1.5速度飞行时,“音爆区”可达40km宽。而高度10000m,M 2.0时,“音爆区”甚至可以扩大到60km宽。
至于对人的具体影响,声音低不低沉,咱也没有亲身体验过。不过根据亲历者的描述,音爆声应该和雷声、炮声类似,低沉而贯穿力强大。实际上,在现实生活中是有利用音爆反恐的战例的。1977年,印尼自由青年组织,在荷兰武装劫持了一列通勤火车。为了营救人质,荷兰空军的F104战机对火车站进行了几次超低空音速飞行,战机引发的音爆, 强大声波和气流,让恐怖分子失去了行动能力,荷兰突击队趁机解救了人质。在叙利亚,政府军也曾使用米格21战斗机夜间低空超音速盘旋,让叛军兄弟一晚没睡……可见音爆对人的实际影响应该不小。