认识音障

liota

最近看到关于音爆的帖子,所以突然想起一起看过的一个问题,
是《科技之光》的一个问题，音障到底可不可见呢？
一开始，很自然的想到，声音是机械波，传播于透明的介质空气中，怎么可能看见呢。。
但答案却令我很吃惊，音障确实是可见的，当然并不是因为其本身可见。
后来问了下教授，他只提到马赫锥这种东西，但对其是否可见却全然不知，大概是因为比较冷门的缘故吧。

音障，是历史上（主要是第二次世界大战期间）对飞行器尝试跨越音速飞行遇到困难的称呼。这一说法在1950年代以后随着跨声速飞行的广泛实现已渐不多见。

当物体（通常是航空器）的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。此时，由于机身对空气的压缩无法迅速传播，将逐渐在飞机的迎风面及其附近区域积累，最终形成空气中压强、温度、速度、密度等物理性质的一个突变面——激波（Shock Wave，又译冲击波、骇波、震波）面。激波的形成是超音速飞行的典型特征。激波面将增加空气对飞行器的阻力，这种因为音速造成提升速度的障碍被俗称为音障。另外，在早期飞机的设计中，由于对跨音速空气动力学了解尚少，所以曾多次发生飞机试图超越音速时解体或者失控坠毁的严重事故，有人把这一时期困扰飞机制造业的难题也称为“音障”。事实上，音障一词的名声大噪更多地来自于媒体的炒作及大众的误解，而非更加深刻的物理实质。

飞行器进入超音速飞行形成的激波面，是声学能量的高度集中面，所以又称音锥。音锥在听觉上是一声短暂而极其强烈（可能超越人耳听力上限的）的爆炸声，故称为音爆或声爆（Sonic Boom）。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，也会给飞行器本身跨越冲击面的部分造成巨大的压力，所以各国一般都禁止超音速飞机在住宅区上空突破音速。

除此之外，跨音速飞行常常伴随的一个效应称为普朗特-格劳厄脱凝结云（Prandtl-Glauert condensation clouds），其特征是一个以飞机为中心轴、从机翼前段开始向四周均匀扩散的圆锥状云团。这是由于激波面后方因气压降低导致温度的降低，进而引起水气凝结导致。水气凝结变成微小的水珠后，肉眼看来就像是云雾般的状态。这个低压带会随着离机身的距离增加而迅速消失。值得一提的是，普朗特-格劳厄脱凝结云并非只能在跨音速飞行中看到，与激波也没有必然的联系，它仅仅表征了空气具有一定的可压缩性。在合适的条件下，尚未接近音速的飞机也能在自己周围产生普朗特-格劳厄脱凝结云。

一架正在穿越音障的美国海军F/A-18超级大黄蜂战斗机，注意到机身周围激波面附近由于普朗特-格劳厄脱奇点（Prandtl-Glauert singularity）效应产生的圆锥形云雾。



最后这个是视频，这个是比较理想飞行试验，但也有因为飞机性能问题，超音速而爆炸的。

西夜沙

太帅了，我喜欢。那确实。

萨菲罗斯

原来那雾是音障造成的阿...以前还以为是经过水面...