出品：科普中國(guó)

作者：岳江鋒

策劃：宋雅娟

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

網(wǎng)友提問(wèn)：飛機(jī)從亞音速飛到超音速會(huì)發(fā)生什么?

專(zhuān)家解答：

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2020年9月30日中午，法國(guó)首都巴黎的上空傳出“巨大爆炸聲”。后經(jīng)證實(shí)，該爆炸聲是由一架戰(zhàn)斗機(jī)突破音障導(dǎo)致。據(jù)悉，該飛機(jī)必須緊急高速飛往一架與空中交通管制部門(mén)失去聯(lián)系的客機(jī)進(jìn)行檢查，國(guó)防部已經(jīng)批準(zhǔn)其可以突破音障。那么音障到底是什么，為什么這么可怕呢？

眾所周知，聲音在空氣中的傳播像水中投入石子產(chǎn)生的水波一樣，通過(guò)波的形式向外傳播，這就是聲波。我們平時(shí)聽(tīng)見(jiàn)的聲音就是聲波傳入耳內(nèi)使鼓膜震動(dòng)而產(chǎn)生的。當(dāng)飛機(jī)在空中作超音速飛行時(shí)，在機(jī)頭或突出部分，也會(huì)像水中前進(jìn)的快艇一樣出現(xiàn)一種楔形或錐形波，這就是激波。飛機(jī)所發(fā)出的疏密狀的音波無(wú)法跑到飛機(jī)前方，所以就全部疊在機(jī)身后方，形成了圓錐形狀的音錐。當(dāng)它們向外傳播時(shí)便互相干擾和影響，然后匯集成一道包羅機(jī)頭的音爆前激波和一道尾隨機(jī)尾的后激波。

飛機(jī)在作亞音速飛行時(shí)無(wú)激波產(chǎn)生，這時(shí)影響其空氣動(dòng)力特性的主要因素是粘性和氣流分離。飛機(jī)飛行速度接近音速時(shí)，會(huì)有一股強(qiáng)大的阻力，使物體產(chǎn)生強(qiáng)烈的振蕩，速度衰減。這一現(xiàn)象被稱(chēng)為音障。當(dāng)突破音障時(shí)，由于物體本身對(duì)空氣的壓縮無(wú)法迅速傳播，逐漸在物體的迎風(fēng)面積累而最終形成激波面，在激波面上聲學(xué)能量高度集中。這些能量傳到人們耳朵里時(shí)，會(huì)讓人感受到短暫而極其強(qiáng)烈的爆炸聲，稱(chēng)為音爆。

音爆只有在飛機(jī)作超音速飛行時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。飛機(jī)在超音速飛行時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)壓力波，傳到地面上形成如同雷鳴的爆炸聲。在突破音障時(shí)伴隨的一個(gè)奇特現(xiàn)象便是音爆云，這是由于在激波面后方由于氣壓增加而壓縮周?chē)諝?，使水氣凝結(jié)形成微小的水珠，看上去就像云霧一般。這種云霧通常只能持續(xù)幾秒鐘，轉(zhuǎn)瞬即逝。因此，音爆云常見(jiàn)于戰(zhàn)斗機(jī)和艦載機(jī)。在海面上空氣非常濕潤(rùn)，激起的云霧更大更漂亮，就像給飛機(jī)套上一件天鵝裙。如果能親眼看到，場(chǎng)面相當(dāng)壯觀。

飛機(jī)突破音障產(chǎn)生的音爆云（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

專(zhuān)家介紹：岳江鋒，原中國(guó)國(guó)防科技信息中心軍事刊物主編，畢業(yè)于解放軍國(guó)防科技大學(xué)，曾在軍中服役20余年，現(xiàn)為某研究所高級(jí)工程師、項(xiàng)目總師，獲軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，在多家網(wǎng)絡(luò)媒體發(fā)表文章百余篇，并創(chuàng)建了“謝武軍事”公眾號(hào)。

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