音爆|超音速飞行还真没想象的那么简单


音爆|超音速飞行还真没想象的那么简单
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音爆|超音速飞行还真没想象的那么简单
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首先音速并不是固定不变的 。 大多数情况下 , 音速是指声音在空气中传播的速度 。 环境温度不同 , 大气高度不同 , 音速的绝对值也就不同 。 在气温为摄氏15度 , 海平面高度 , 音速的绝对值大约为1224公里每小时 。 也就是相当于340米每秒 , 这也是大多数人知道的所谓音速的绝对值 。 但是到了1.8万米的高空 , 环境温度在零下50度时 , 音速的绝对值会下降到300米每秒 。 换句话说 , 越到高空的低温环境下 , 包括飞机在内的飞行物想超音速似乎越“容易 。 ”因此说到底 , 音速和环境是一种函数的关系 。 在航空领域 , 一般用马赫数来表示音速 , 符号为M 。 M等于1 , 代表一马赫 , M等于2代表两马赫 , 以此类推 。 马赫:是超高速单位 , 物体运动的速度与音速的比值为马赫或马赫数 。 马赫数是速度与音速的比值 , 音速在不同高度、温度与大气密度等状态下具有不同数值 ,
【音爆|超音速飞行还真没想象的那么简单】
因此马赫只是一个相对值 , 每“M”的具体速度并不固定 。 马赫是奥地利物理学家恩斯特·马赫的姓氏 , 由于是他首次引用这个速度的计量单位 , 所以用他的名字所命名 。 其次 , 亚音速:代表速度小于1马赫 。 超音速:代表速度在1至5马赫间 。 高超音速:代表速度在5马赫以上 。 航空上还有一个“穿音速”的概念 , 一般是指飞机等飞行物的飞行速度在0.95马赫到1.2马赫之间 。 此时即使飞机飞行的绝对速度还没有完全超过1马赫 , 但是飞机的机头 , 机翼尖等部位的相对气流速度已经超过了1马赫 , 会产生激波现象 。 飞行阻力瞬间急剧增大 。 而飞机的绝对速度在1马赫到1.2马赫之间时 , 飞机表面仍然会有部分区域的气流速度不到1马赫 。 因此在航空的意义上所说的超音速飞行 , 多指飞行器以马赫数1.2以上速度的飞行 。
此时飞行器表面的气流相当速度完全超过了1马赫 , 波阻成为阻力的主要部分 。 气动力中心后移 , 飞行阻尼减小 , 飞行器整体阻力瞬间大大降低 , 激波引发的音爆和飞行物周边的音爆云消失 。 第三 , 超音速飞行的航空器要求机翼后掠 , 面积减小 , 机体做成尖顶的细长形 , 加大控制面 , 特别是垂尾的面积 。 飞机在从亚音速跨越到超音速过渡的跨音速期间 。 操纵性能变坏 , 抗干扰及恢复能力变差 , 因而在跨音速飞行时要求驾驶员动作要协调、柔和 。 超音速飞行会造成音爆 , 产生强力噪声 , 一般禁止在居民区上空进行低空超音速飞行 。 当飞行速度的马赫数超过2.5时 , 由于气体分子的摩擦 , 造成气动加热 , 使机体表面温度升高 , 现在通用的航空铝合金材料不能承受 , 马赫数超过2.5的航空器要使用钛合金或不锈钢等耐热合金结构材料 。 第四 , 当飞机以超过1.2马赫的速度稳定飞行时 ,
会出现新的气动特点 , 这就是:1.气动中心后移 , 纵向静稳定性增大;2.飞机阻尼随马赫数增大而减小 。 此时进行高空飞行 , 航向稳定性会持续变差 。 瀚海狼山(匈奴狼山)认为部分超音速飞机容易会出现空中的横滚和翻滚 , 故需加大垂直尾翼面积或采用自动化装置或限制飞行马赫数 。 因高空空气稀薄 , 大气温度低 , 使飞行速度范围小 , 加速慢和爬升率降低 。 当高度剧变时 , 高度表和速度表指示将产生较大的延迟误差 , 实际飞行速度和表速指示值差别加大 。