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"音障/音爆/聲爆"(物理名詞)的由來解釋

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發表於 2011-1-1 02:58:28 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
音障,是歷史上(主要是第二次世界大戰期間)對飛行器嘗試跨越音速飛行遇到困難的稱呼。這一說法在1950年代以後,隨著跨聲速飛行的廣泛實現已漸不多見。
當物體(通常是航空器)的速度接近音速時,將會逐漸追上自己發出的聲波
此時,由於機身對空氣的壓縮無法迅速傳播,將逐漸在飛機的迎風面及其附近區域積累,最終形成空氣中壓強、溫度、速度、密度等物理性質的一個突變面——震波面。

音爆.jpg

震波的形成是超音速飛行的典型特徵
震波面將增加空氣對飛行器的阻力,這種因為音速造成提升速度的障礙被俗稱為音障。

音爆2.jpg

另外,在早期飛機的設計中,由於對穿音速空氣動力學了解尚少,所以曾多次發生飛機試圖超越音速時解體或者失控墜毀的嚴重事故,有人把這一時期困擾飛機製造業的難題也稱為「音障」。事實上,音障一詞的名聲大噪更多地來自於媒體的炒作及大眾的誤解,而非更加深刻的物理實質。

飛行器進入超音速飛行形成的震波面,是聲學能量的高度集中面,所以又稱音錐。音錐在聽覺上是一聲短暫而極其強烈(可能超越人耳聽力上限的)的爆炸聲,故稱為音爆或聲爆
強烈的音爆不僅會對地面建築物產生損害,也會給飛行器本身跨越衝擊面的部分造成巨大的壓力,所以各國一般都禁止超音速飛機在住宅區上空突破音速。

音爆3.jpg

除此之外,穿音速飛行常常伴隨的一個效應稱為普朗特-格勞厄脫凝結雲
其特徵是一個以飛機為中心軸、從機翼前段開始向四周均勻擴散的圓錐狀雲團。
這是由於震波面後方因氣壓降低導致溫度的降低,進而引起水氣凝結導致。
水氣凝結變成微小的水珠後,肉眼看來就像是雲霧般的狀態。這個低壓帶會隨著離機身的距離增加而迅速消失。

值得一提的是,普朗特-格勞厄脫凝結雲並非只能在穿音速飛行中看到,與震波也沒有必然的聯繫,它僅僅表徵了空氣具有一定的可壓縮性
在合適的條件下,尚未接近音速的飛機也能在自己周圍產生普朗特-格勞厄脫凝結雲。

普朗特-格勞厄脫奇點效應.jpg
一架正在穿越音障的美國海軍F/A-18超級大黃蜂戰鬥機,注意到機身周圍震波面附近由於普朗特-格勞厄脫奇點效應產生的圓錐形雲霧。

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發表於 2011-1-8 19:48:09 | 顯示全部樓層
謝謝大大分享~讓我多了解一些名詞~
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發表於 2011-1-27 13:48:24 | 顯示全部樓層
謝謝分享,還提供圖片!
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發表於 2011-2-6 20:26:42 | 顯示全部樓層
好詳細的解說~謝謝分享
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發表於 2011-3-31 16:15:04 | 顯示全部樓層
謝謝分享圖文並茂
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發表於 2011-4-3 02:55:54 | 顯示全部樓層
哇~~圖文並茂~可惜沒有"讚"可以點~~謝謝分享~
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發表於 2011-4-5 20:43:35 | 顯示全部樓層
謝謝大大分享~~~
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發表於 2012-3-29 14:00:19 | 顯示全部樓層
原來音爆是這樣子
長知識了~
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發表於 2012-6-9 21:30:40 | 顯示全部樓層
這個的確可以增長知識許多~感恩分享~!~
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發表於 2014-9-17 13:59:18 | 顯示全部樓層
回復 yu129 的帖子

太詳細了。感謝分享!
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發表於 2014-9-17 17:12:06 | 顯示全部樓層
解說詳盡,平常不會特別去區別,都是聽過而已,這回又增加了物理常識,感恩分享
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發表於 2015-3-30 13:58:08 | 顯示全部樓層
非常詳細的整理
希望選擇題會出
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發表於 2015-5-6 11:58:31 | 顯示全部樓層
爆轟的火焰面傳播速度超過音速,請問爆轟也會產生音障嗎?
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發表於 2016-6-10 18:28:30 | 顯示全部樓層
長知識~  謝謝
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發表於 2017-1-6 18:40:30 | 顯示全部樓層
感謝大大的用心
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發表於 2017-11-3 18:09:27 | 顯示全部樓層

好詳細的解說~謝謝分享
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