超音速,音爆和音爆云的物理学原理
声音可以在固体、气体、液体中传播,且在空气中传播速度最慢,较快的是液体,传播速度最快的是固体。本文的 超音速特指声音在空气中传播的情况 。
音速 就是指声音的传播速度,标准速度是在15 的海平面测试出声音在空气中传播的速度。声音在15 的空气中的速度是340m/s,折算为1224km/h。
超音速 是指速度大于340m/s,小于340m/s的速度叫亚音速,等于340m/s的速度叫穿音速。空气的温度每升高1 ,声音的速度会增加0.6m/s,声速大小还与气压有关。
音速单位也可以叫马赫,1马赫就是一倍音速, 2马赫就是2倍音速。音速超过1马赫的都叫超音速,5马赫以上的叫超高音速。
超音速主要应用于飞机和导弹。
超音速飞机是20世纪最伟大的航空发明,但在飞行时,由于音爆会可能严重的损坏飞机的机械强度。
什么是 音爆 ?当物体运动速度接近音速时,强大的阻力使物体产生强烈的振荡,速度就会衰减,这叫音障。突破音障后,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,称为音爆。
音爆原理 。当飞机在空中作超音速飞行时,在机头或突出部分,就会出现楔形或锥形波,即激波。激波全部叠在机身后方,形成了圆锥形状的音锥,波后空气的压强、密度、温度都突然升高,速度迅速下降,就会感到强烈的两声雷鸣般的巨响。在突破音障时往往伴随着奇特的音爆云。这是由于激波后方由于气压降低而引起温度降低,空气中的水蒸气就会液化形成小水珠,看上去就像云雾一般。一般持续几秒钟,转瞬即逝,由于海面上空气非常湿润,更容易激起云雾。
经过近二十年的努力,目前只有英法联合研制的协和号和前苏联的图-144两种超音速客机。经过约3年的试飞,于1973年投入批量生产,估计图-144共生产了30架。2003年,所有的协和退出市场,从此,天空中再也没有超音速客机的身影。
俄国防部对外宣称,俄国名为“匕首”的导弹为高超音速导弹。目前,中美俄三国都在大力发展新型导弹技术,其中就包括高超音速导弹(发射后速度在5马赫以上)。2019年,中国公开展示东风-17导弹被认为是全球首款正式列装的高超音速导弹。
超音速产生的音爆能量巨大。一架在 16000米高以两倍音速飞行的协和客机产生的音爆对地面产生的压强高达100帕,相当于在一平米左右的玻璃窗上施加了100N的力。音爆可以使人血压升高、产生疲倦与失眠等问题,巨大的声响可使人产生晕眩。
当超音速飞行时会产生音爆现象怎么回事
现象 “音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现。飞机在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。 音爆在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”,这是由于在激波面后方由于气压降低而引起温度降低,水气凝结形成微小的水珠,看上去就像云雾一般。这种云雾通常只能持续几秒钟,...
产生音爆的速度要多少?
速度达到1马赫临界点时就会出现。相当于340.3 m\/s。通常情况下,多为飞行器在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”,这是由于在激波面后方由于气压增加而压缩周围空气,使水气凝结形成微小的水珠,看上去就像云雾一般。这种云雾通...
为什么超音速战机在突破音障时机身周围会出现白色雾状"气环"?_百度...
所以,音爆云的形成需要 1:速度在跨音速阶段 2:空气密度大的环境,换句话说就是飞行高度越低越好。这有利于增大激波面在气压和温度上的强度反差。3:潮湿空气更容易形成音爆云 这就解释了为什么音爆云多出现在海面作低空加速飞行的战斗机身上。--- 参考资料:问题“穿越音障瞬间” http:\/\/zhidao.ba...
海贼王里的“月步”怎么才能实现?
脚尖在蹬出的瞬间,仿佛绽放出团团白色雾状的光芒,那并非寻常,而是音爆云,即普朗特-格劳厄脱凝结云。这是物体突破音速极限时,空气分子被瞬间压缩并激发出的声学能量,形成一道激波,强大到足以撕裂空气的壁垒。深入解析:音速的秘密 音爆,是当物体接近音速时,空气阻力剧增,导致其运动产生剧烈的振荡...
音爆是怎样产生的?为什么明明听不到声音,却能看到音爆?
但当物体的速度突破了音障,此时物体就会刺破由高压空气形成的硬胀强,同时引起的强大冲击波会产生巨大的爆鸣声,而这种爆鸣声就被称之为音爆,多是在飞机作超音速飞行时产生。在这个过程中,飞机周围的空气被高度气压压缩后,水的沸点升高,空气中的水蒸汽析出变成液态水,从而形成雾状的音爆云,也就...
音爆云形成原因
音爆云,又称普朗特-格劳厄脱凝结云效应,主要源于物体在跨音速运动时的特殊现象。当飞机接近音速,它会迎头赶上自身发出的声波,导致空气在飞机前方形成一个物理性质突变的激波面,即音锥。这个过程中,气压骤降和温度降低促使水汽凝结,从而形成一个以飞机为中心、圆锥状的云团,形象地展示了音爆云的...
什么是音爆?
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。物体运行速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被...
战机突破音障时,会发生什么?
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,将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的...
音爆是怎么形成的?
想象一下,声波像同心圆扩散,当物体快速移动,速度超过了声波的传播,就会引发声波的压缩。这种压缩就像一辆疾驰而来的车,声音越来越大,直至超音速,声波的碰撞形成音爆。飞机飞行时产生的发动机噪音和空气阻力,形成密集的声波,一旦超过音速,它们就像墙一样挤压空气,爆发的瞬间,就是音爆的来临。音爆云...
飞机机身后面什么会有圆的云呢?那又是什么
这个叫音爆云 当飞机以超过音速的速度飞行,飞机所发出的声音的密度波无法跑在飞机前方,所以就全部叠在机身后方,形成了圆锥形状的音锥。当这种爆震波传到时,我们就听到所有累积起来的声音,在听觉上,这就是一声轰然巨响的音爆……在飞机正好要加速穿过音障 (sound barrier)时,在飞机的周围,有时候会...
斐脉尼美: 虽然名字叫“音爆云”,但它并不总是伴随着音爆现象的产生,同时也不是音障被突破时所产生的冲击波.这种云只能在特定的天气条件下才会出现,而且这些由水汽组成的晕轮只能持续几秒钟.当飞行器俯乏碘何鄢蛊碉坍冬开的速度达到音速上下(1193公里/小时)时,就会冷却周围的空气,从而使空气中的水汽凝结成云.
苍山县15368414485: 音爆的现象描述 - ?
斐脉尼美: “音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现.飞机在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声.在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”,这是由于在激波面后方由于气压增加而压缩周围空气,使水气凝结形成微小的水珠,看上去就像云雾一般.这种云雾通常只能持续几秒钟,激波现身,转瞬即逝.音爆云是国内对这种现象的一个俗称,较为严肃一点的描述为Prandtl-Glauert condensation clouds(普朗特-格劳厄脱凝结云). 因此,音爆云常见于战斗机和舰载机.在海面上空气非常湿润,激起的云雾更大更漂亮.就像给飞机套上一件天鹅裙,不过没有优雅的感觉,反而是近乎疯狂.如果能亲眼看到,场面一定很壮观.
苍山县15368414485: 飞机的速度达到音速时,为什么会发生音爆? - ?
斐脉尼美: 激波效应.从理论上来讲,飞行器速度达到临近音速的速度时,速度突破音速时会产生音爆的现象.音爆:突破音障时所产生的现象,同时产生的还有音爆云等现象,从理论上解释音爆等现象产生很复杂.飞机等飞行器具备超音速飞行的特...
苍山县15368414485: 飞机突然突破音速为什么会产生音爆?音爆产生时为何会产生云雾一样的景象?音爆对机体有损害吗? - ?
斐脉尼美: 物体运行速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减.这一现象被俗称为音障(Sound Barrier).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...
苍山县15368414485: 超音速飞机为什么会发生音爆?音爆是怎么发生的?请解析 - ?
斐脉尼美: 简单的说是因为飞机头部和尾部激波扫过后,大气产生的压力脉冲传播到地面造成的 ,就好像气球吹爆后会发出巨响 是内部高压与外部低压的冲撞 ,激波扫过超音速飞机先是增压 紧接着减压 等到尾部激波扫过后再增压恢复到大气压力 这样就形成压力脉冲 在地面能听到砰!砰!两声音爆
苍山县15368414485: 音爆现象的原理? - ?
斐脉尼美: 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...
苍山县15368414485: 超音速音暴云怎么回事 - ?
斐脉尼美: 当飞行器的速度达到音速左右(1193km/h)时,就会压缩周围的空气,从而使空气中的水汽凝结成云.但它并不总是伴随着音爆现象的产生,同时也未必是音障被突破时所产生的冲击波. 当物体的速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声...
苍山县15368414485: 音爆云形成原因 - ?
斐脉尼美: 这个“气环”叫普朗特-格劳厄脱凝结云效应(Prandtl-Glauert condensation clouds),也就是我们俗称的“音爆云”------------------------------------------------------这个雾叫做“音爆云”.音爆云的确只在物体作跨音速运动的时候出现(也就是由亚音...
苍山县15368414485: 为什么超音速会产生音爆? - ?
斐脉尼美: 类似于水上行船后面的锥形波浪显得很明显,是因为多个原本是圆形的水波圈汇集到一起形成锥形,并在锥形区域因多个水波圈叠加在一起而振动强烈.在空气中,超音速时,前后不同时刻发出的渐次增大的声波圈因声源快速移动而被“拖成”锥形,在此区域多个声波圈密集叠加,使得空气密度、压强等变化剧烈——极大的声音——音爆. http://baike.baidu.com/view/311147.htm http://phy.fjsdfz.org/PhyLab/shenghuo/200901/418.html
苍山县15368414485: 飞机超音速飞行会产生音爆是因为什么 - ?
斐脉尼美: “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响声.通常它是由超音速战斗机或其他超音速飞行器跨音速飞行时造成的.——常识物理篇.