中國(guó)科協(xié)科普工作官方微平臺(tái)昨天 14:24
當(dāng)飛機(jī)加速時(shí)，機(jī)身附近常常會(huì)出現(xiàn)錐狀云霧，很多人認(rèn)為這是飛機(jī)進(jìn)入音速的證明，人們將它稱為“音爆云”。那么，事實(shí)真是如此嗎？音爆又是什么呢？
在了解音爆云之前，我們需要先了解音障這個(gè)概念。在二戰(zhàn)時(shí)期，受科技水平的限制，飛行器嘗試跨越音速飛行遇到困難被稱為“音障”。到了現(xiàn)代社會(huì)，音障擁有了新的定義——物體運(yùn)行速度接近音速時(shí)產(chǎn)生了強(qiáng)大阻力，這種阻力會(huì)讓飛機(jī)速度衰減并產(chǎn)生強(qiáng)烈的震蕩。音障問(wèn)題曾經(jīng)困擾了各國(guó)飛行專家很多年，也為飛行帶來(lái)了不少麻煩。
研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飛行速度超過(guò)音速的十分之九時(shí)，局部氣流的速度已經(jīng)達(dá)到了音速，并產(chǎn)生了局部激波，這不僅使氣動(dòng)阻力急劇增加，還會(huì)造成飛機(jī)劇烈抖動(dòng)、操作困難，甚至墜毀。不過(guò)，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)機(jī)型設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)（比如設(shè)計(jì)出后掠機(jī)翼減小局部氣流速度、延緩局部激波出現(xiàn)以減少阻力），發(fā)動(dòng)機(jī)也在不斷更新，音障問(wèn)題已經(jīng)成為了一個(gè)歷史名詞。在20世紀(jì)50年代，各國(guó)曾掀起一陣制造超音速飛機(jī)的狂潮，不過(guò)，后來(lái)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)高空高速并不實(shí)用，這種狂熱才得以平息。
那么，廣受軍事攝影愛好者喜愛的音爆云到底是什么呢？用定義解釋，音爆云是飛行器飛行時(shí)出現(xiàn)的一種自然現(xiàn)象。當(dāng)飛行器的速度達(dá)到音速上下（1224千米/時(shí)(km/h)）時(shí)，就會(huì)壓縮周圍的空氣，出現(xiàn)激波或局部激波，從而使空氣中的水汽凝結(jié)成云，學(xué)名為普朗特-格勞厄凝結(jié)云（Prandtl-Glauert condensation clouds）。
所以，確切來(lái)說(shuō)，音爆云應(yīng)該叫凝結(jié)云才比較正確。凝結(jié)云分為三種：低亞聲速不規(guī)則凝結(jié)云、高亞聲速錐形凝結(jié)云、超聲速錐形凝結(jié)云。只有超音速錐形凝結(jié)云才是飛機(jī)突破音障后產(chǎn)生的現(xiàn)象。所以凝結(jié)云可以理解為飛機(jī)近音速飛行時(shí)，在一定天氣條件下所形成的視覺(jué)體現(xiàn)。很多人都認(rèn)為只要突破音速就會(huì)出現(xiàn)音爆云，這種理解也是不正確的。音爆云只在特定條件下（出現(xiàn)激波或局部激波，并且大氣水汽含量足夠高和飛機(jī)附近的局部溫度分布足夠低）才會(huì)出現(xiàn)，所以在出現(xiàn)局部激波時(shí)產(chǎn)生凝結(jié)云時(shí)，飛行速度并沒(méi)有達(dá)到或超過(guò)音速。
實(shí)際上，低空飛行速度雖然沒(méi)達(dá)到或超過(guò)音速，但是，只要飛行速度足夠大，在飛機(jī)機(jī)翼等地方就會(huì)出現(xiàn)局部超音速氣流，這時(shí)也會(huì)出現(xiàn)局部激波，從而產(chǎn)生局部凝結(jié)云。在海平面上的飛行表演就會(huì)出現(xiàn)低空局部凝結(jié)云，這時(shí)飛機(jī)的飛行速度并沒(méi)有超過(guò)音速。
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