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十个最令人难以置信的音爆瞬间  

2010-12-14 23:07:00|  分类: 羊屎蛋鈥斺斘业墓 |  标签: |举报 |字号 订阅

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十个最令人难以置信的音爆瞬间 - 杨孝文 - 杨孝文的博客

    如果给空气一个扰动,声音也会象水一样通过波的形式向外传播,这就是声波。我们平时听见的声音就是声波传入耳内刺激鼓膜产生的。当飞机在空中作超音速飞行时,在机头或突出部分,也会象水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波,这就是激波

    飞机所发出的疏密状的音波无法跑到飞机前方,所以就全部叠在机身后方,形成了圆锥形状的音锥。当它们向外传播时便互相干扰和影响,然后汇集成一道包罗机头的音爆前激波和一道尾随机尾的后激波。这种波虽然可以用上述的楔形水波来比拟,但有着迥然不同的性质。激波的厚度很小,经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高,速度立即下降。当这两道激波波及到无论哪个空间和物体时,均会感到这种强烈的变化,反映到人的耳朵里,使耳鼓膜受到突然的空气压强变化,就感觉是两声雷鸣般的巨响。这种响声就称之为“音爆”。

    “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。在激波面后方由于气压降低而引起温度降低,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。

  因此,音爆云常见于战斗机,常见于舰载机。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。以下即是十个最令人不可思议的音爆瞬间。

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10.音爆云
 
    在这张照片中,看上去飞机尾部就像是发生爆炸一样令人感到恐惧,但它其实是我们在听到音爆以前,音障被突破的瞬间。相信我们每个人都听说过音爆,即便我们不清楚这具体是什么现象,即便我们没有亲眼见过。照片中的飞机是音爆形成和出现的最佳例证。但是,最为常见的一个例证是由闪电产生的雷声。在听到雷声以前,你会先看到闪电。另一个产生迷你音爆效应的物体是牛鞭,它在甩动时也能产生巨大的声响。当然,还有航天飞机以及我们最常与音爆联系起来的物体:飞行速度超过音速的飞机。
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9.F-14D“雄猫”战斗机
 
    这是一张在多云天气产生音爆的照片,F-14D“雄猫”喷气式战斗机看上去就像是它从“西奥多·罗斯福”号航空母舰上方飞过时被晕轮包裹住一样。我们先看到音爆,后听到音爆的声音,这是因为光的传播速度快于音速。想一想上面提到的闪电和雷声的例子——我们先看到闪电,后听到雷声,这是同一个道理。
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8.B-1B“枪骑兵”超音速战略轰炸机
 
    在这张照片中,一架B-1B“枪骑兵”战略轰炸机突破音速时向左侧倾斜飞行,接着再进行特技翻滚。这一幕发生在东南亚,当时,美国空军、海军和海军陆战队举行开放参观日,向观众展示各型飞机。音爆是一个奇妙现象,当飞行器或其他物体的速度超过音速时,会产生冲击波,而且强度逐渐加大,直至突破音障时发出巨大的响声。音爆的形成需要三个条件:第一,以超过音速的速度飞行的物体(如飞机);第二,令速度传播的媒介(空气);第三,冲击波。
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7.F-16喷气式战斗机
 
    这张照片显示了一架F-16喷气式战斗机机翼上方形成的水汽,看上去就像是彩虹在水汽中形成。同船只在从水面划过时,弓形波在船尾处产生一样,当飞机从空气中穿过时,也会产生同样的压力。
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6.FA-18“超级大黄蜂”突破音障
 
    在这张照片中,音爆开始在一架FA-18战斗机的机翼边缘形成。飞机在飞行过程中不断将前面的空气分子向两边推向两边,当飞机速度超过1马赫,空气被压缩成圆锥状,开始在机身前端形成,汇集为一个冲击波。
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5.超音速飞机突破音障
 
    这张照片看上去就像是电影中的片段,实际上,它确实是为哥伦比亚电影公司视觉效果部门所拍摄,作为电影《绝密飞行》(Stealth)的一个场景。照片显示,美国海军陆战队第314战斗机攻击中队(VMFA-314)的一名机长驾驶超音速飞机在“卡尔·文森”号核动力航空母舰附近到达音速的瞬间。
    音爆的声音大小取决于距离听到它的人的远近。因为飞机距离我们十分遥远,听上去就像是两声巨响,以牛鞭为例,当我们在近前甩动时,它就会发出像爆竹一样清脆的响声。可以想象一下,如果上面的飞机像看上去那么近,一定会产生震耳欲聋的巨响。
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4.FA-18“超级大黄蜂”超音速飞行
 
    这张照片是詹姆斯·蒙哥马利少校驾驶F/A-18战斗机从美国“企业”号航母低空掠过时突破音障的瞬间。纵然你可以在驾驶舱后面看到迷你音爆,但一个有趣的事实是,驾驶员根本听不到。到音爆发生之时,他们已经身处音爆的前方,所以只能根据仪器判断是否已经突破音速。你或许认为,鉴于驾驶员与音爆之间如此靠近,应该有些声音,然而事实上没有。
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3.F/A-18F“超级大黄蜂”
 
    在从菲律宾海低空掠过时,一架F/A 18F“超级大黄蜂”战斗机在“小鹰”号航母上方突破音障。如果不是“超音速飞行之父”冯·卡门,我们或许永远别想看到这张F/A 18F“超级大黄蜂”战斗机挑战音障的照片。冯·卡门发明的数学工具是设计如何突破音速的飞机细节所必需的。正如我们所知,许多在先进战机问世前便已离开人世的先驱者确实改变了世界。
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2.普朗特-格劳厄脱奇点
 
    这张照片显示的是“超级大黄蜂”战斗机低空飞行的瞬间,是因飞行中冲击波导致水汽凝结的最佳例证。用专业术语讲,这种现象亦称“普朗特-格劳厄脱奇点”(Prandtl–Glauert singularity)。最早驾驶这些飞机突破音速的男女飞行员都是勇敢的英雄。
    查克·叶格驾驶火箭发动机驱动的“贝尔”实验型飞机成功突破音速,成为人类飞行历史上首位突破音速的人。1953年,一位名叫杰姬·科克伦的女飞行员,驾驶F-86“佩刀”喷气式战斗机突破音障,这也是人类飞行历史上首次由投入生产的飞机突破音障的例子。叶格是科克伦的僚机和密友。
    科克伦是一位杰出的女性,除了是第一位突破音障的女飞行员外,她还创造了多项飞行记录:第一位驾机在航母上起降的女飞行员,第一位飞行速度达到2马赫的女飞行员,第一位驾驶轰炸机穿越北大西洋的女飞行员,第一位成功实施盲降(仪表着陆)的女飞行员,第一位驾驶固定翼喷气式飞机穿越大西洋的女飞行员,国际航空联合会历史上第一位女掌门人(1958–1961),第一位戴着氧气面罩驾机飞行高度超过2万英尺的女飞行员。她还保持着飞行距离和飞行速度两项世界记录,值得一提的是,这些成就大多是在女人被认为不能从事男人事情的年代取得的。
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1.F-22“猛禽”战斗机超音速飞行
 
    这张照片是美空军F-22“猛禽”战斗机以超音速从美国核动力航空母舰“约翰·斯坦尼斯”号上空低空掠过的瞬间。“约翰·斯坦尼斯”号当时正在参加“北方利刃-2009”联合军事演习。
    音爆是自然界的奇迹之一,即便这种现象之所以出名,完全归功于喷气式飞机。尽管如此,不要忘了,当你听到雷声时,那也是音爆,有人在甩牛鞭时,同样会产生这种现象。航天飞机和火箭发射时也会产生音爆,有些科学家认为音爆最早出现在距今1.5亿年前,由恐龙尾巴以音速甩动时产生的。(杨孝文)
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