基本介紹
- 中文名稱：音爆
- 英文名稱：Sonic Boom
- 產生條件：速度接近音速
- 首發時間：1947年10月14日
現象描述,產生原理,影響因素,主要危害,套用,著名事件,
現象描述
“音爆”是物體在空氣中的相對運動速度向上突破達到1馬赫臨界點時就會出現。通常情況下，多為飛行器在超音速飛行時產生的強壓力波，傳到地面上形成如同雷鳴的爆炸聲。在突破音障時伴隨的一個奇特現象便是“音爆雲”，這是由於在激波面後方由於氣壓增加而壓縮周圍空氣，使水氣凝結形成微小的水珠，看上去就像雲霧一般。這種雲霧通常只能持續幾秒鐘，激波現身，轉瞬即逝。音爆雲是國內對這種現象的一個俗稱，較為嚴肅一點的描述為Prandtl-Glauert condensation clouds(普朗特-格勞厄脫凝結雲)。
產生原理
聲音在空氣中的傳播像水中投入石子產生的水波一樣，通過波的形式向外傳播，這就是聲波。我們平時聽見的聲音就是聲波傳入耳內使鼓膜震動而產生的。當飛機在空中作超音速飛行時，在機頭或突出部分，也會像水中前進的快艇一樣出現一種楔形或錐形波，這就是激波。飛機所發出的疏密狀的音波無法跑到飛機前方，所以就全部疊在機身後方，形成了圓錐形狀的音錐。當它們向外傳播時便互相干擾和影響，然後匯集成一道包羅機頭的音爆前激波和一道尾隨機尾的後激波。這種波雖然可以用上述的楔形水波來比擬，但有著迥然不同的性質。激波的厚度很小，經過波後空氣的壓強、密度、溫度都突然升高，速度立即下降。當這兩道激波波及到無論哪個空間和物體時，均會感到這種強烈的變化，反映到人的耳朵里，使耳鼓膜受到突然的空氣壓強變化，就感覺是兩聲雷鳴般的巨響。這種響聲就稱之為“音爆”(sonic boom )。
音爆
音爆影響因素
影響音爆的因素很多，例如飛行速度、高度和航線，這些因素是可以控制的，其他如氣象條件和接近地面的湍流等則是無法改變的。標準音爆常用一個N形波表示，說明飛機的頭波與尾波強度基本相同，在持續時間內為均勻膨脹。飛機的強壓力波引起地面上的壓強變化約為78帕（8公斤力/平方米），持續時間約為0.2秒。壓強隨飛行高度增大而減弱，但影響範圍則擴大。音爆因時間短暫，對地面的影響在戶外一般不大，對室內壓強變化雖小，但經多次反射形成共鳴，持續時間較長，影響頗大。因此，在城市上空，低於1萬米高度常禁止作超音速飛行。 目前最風行的理論認為，在那瞬間四周空氣壓力驟增，發生了一種聲波密部疊加效應，因此，空氣中的作為介質的水氣就凝結成小水滴形成一團雲霧。
音爆
音爆主要危害
音爆的能量巨大，一架低空超音速飛行的戰鬥機產生的音爆足以震碎門窗玻璃。一架在 16000米高空以兩倍音速飛行的協和客機產生的音爆對地面產生的壓強高達100帕，相當於給一塊一平米左右的玻璃窗上施加10公斤的力，玻璃嘩嘩直響就不難解釋了。我們把壓強換算成更直觀的聲強，100帕大約相當於133分貝，相當於恰好身處某重金屬搖滾音樂會的大音箱旁邊。因此協和被禁止在陸地上進行超音速飛行，這與高昂的營運費用一起直接斷送了這種優雅的飛機的生命，2003年，所有的協和退出市場，從此天空中不再有超音速客機的身影。“音爆”的強弱以及對地面影響的大小，與飛機飛行高度有著直接的關係。因為，激波和水波一樣，距離越遠，波的強度也越弱。當飛機作低空超音速飛行時，不但地面的人畜能聽到震耳欲聾的巨響，影響人們的生活和工作，嚴重的還可以震碎玻璃，甚至損壞不堅固的建築物，造成直接的損失。隨著飛行高度的增加，這種影響越來越弱，當超過一定的高度後，地面基本不會受到影響。
音爆
音爆有許多人聽過音爆，但是卻很少人看過它。 當飛機以超過音速的速度飛行，在飛機正好要加速穿過音障時，在飛機的周圍，有時候會有一團雲霧形成。這團雲霧便是之前所說的音爆雲。
套用
“音爆”是物體在空氣中運動的速度突破音速時產生衝擊波所引起的巨大響聲。 通常它是由超音速戰鬥機或其他超音速飛行器跨音速飛行時造成的。
音爆
音爆飛行器飛行造成的音爆可以對地面產生一定的影響，當飛行器飛行高度不高時會產生巨大的聲響，這種聲響有如地震或重磅炸彈，不僅令耳朵無法承受，有時甚至連鼻子都會流血，“讓你在屋內發抖”。與此同時，巨大的震動波還導致牆壁出現裂縫，窗戶碎裂。同時可以作為一種心理戰術，導致民眾驚恐失眠，心力耗竭，不知所措，因此出現高血壓、疲倦與失眠等問題。
