超音速，音爆和音爆云的物理学原理

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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。

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苍山县15368414485： 超音速飞机达到音速后音爆云的形成原理? - ？
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.