飞机超音速飞行时为何发出雷声

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飞机超音速飞行时为何发出雷声

声音是一种波。在声波传播的过程中,已被扰动的空气和未被扰动的空气之间有一个分界面,我们把这个分界面叫做波阵面。如果声源是静止的,波阵面就是一个向外扩展的球面,在竖直剖面上是一个圆。如果声源是运动的,而且声源的运动速度超过了声速,尽管每个时刻声源依然向外发出圆形的波,但这些圆形波却聚集成了直线形的波阵面,也就是波阵面不再是圆形的了。这时,就会产生称为音暴的奇异的声学现象

超音速飞机在飞行中产生音暴

飞机作超音速飞行时,机头、机翼、机尾等处都会引起周围空气发生急剧的压力变化,产生强烈的前激波和后激波,这两种声波的强度都很大。当前激波经过时,空气压力突然增高,随后,压力平稳下降,以至降到大气压以下。接着,当后激波经过时,压力又突然上升,并逐渐恢复到大气压力。前后两个激波经过的时间间隔约为0.12~0.22秒钟。如果飞机的飞行高度不太高,我们就可以在激波经过的瞬间,听到好似晴天霹雳的雷声或像炮弹爆炸的声音,这就是超音速飞机飞行时产生的所谓音暴。由于有前后两个激波,所以我们能够听到短促而猛烈的两声音暴。

音暴与飞行高度和速度有关。在同样飞行速度下,飞行高度越低,地面受激波的影响就越强,反之就弱。同样,在高度相等时,飞行速度越大,激波越强,反之就小。如果在低空做超音速飞行时,产生的音暴甚至能将建筑物震塌(例如,当年美军在中东让轰炸机超低空飞行对当地的人民造成了很大的伤害)。因此,在一般情况下,飞机做超音速飞行,应不低于规定高度,这样可以减弱对地面的影响。

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