2024年9月20日

音爆响吗(音爆什么意思)

声爆是怎么回事,为什么声音会这么响,而且只有突破声障才有?

杭州萧山又突然发生了巨响,住宅楼的窗户都在震动。很多人说他们很害怕,绍兴的一些地区几乎听到了巨响。

大自然中最常见的噪音是火山喷发、地震和雷声,但气象局已经明确表示没有观察到雷声和地震现象。

因此,这种声音很可能是“人造的”。杭州萧山和绍兴在人造声音中能听到的情况很可能是飞机突破音障时引起的声音爆炸。

声音爆炸是一个非常有趣的现象,但为什么它必须突破声音障碍才能产生呢?为什么它的声音如此响亮?我看到很多人问,当飞机突破声音障碍物时,“声音爆炸云”是怎么回事?

音爆是怎么回事?

声爆是物体速度超过音速时产生的声音。当我们看到鞭子时,鞭子顶部会发出巨大的“啪”声。事实上,这种声音是由于鞭子顶部的超音速运行造成的。

在日常生活中,有很多声音爆炸的案例,很多事情可以很容易地在一瞬间超过音速。毕竟,音速只是一种速度,不是很快。

音速是指振动源在特定介质中的传播速度。当介质为空气时,大气压力、湿度和温度会影响音速。当标准大气压力为15℃时,此时的音速是我们熟悉的值-340m/s。

飞机飞行速度超过340m/s并不难,但实际上相当困难。即使在1947年人类飞机首次超音速飞行之前,许多保守的工程师也认为音速是人类飞行的极限。

这是因为为了超过音速,我们需要突破一个被称为音障或声障的阻力急剧增加的屏障。当飞机通过这个屏障时,由于空气压力和流体力学的变化,很容易失去控制。即使在最坏的情况下,飞机也会自然解体。

因此,要突破音障,需要大大改进飞机结构的材料,以及飞机动力系统和平衡系统。

为什么会有音障?

很多人不明白为什么飞机在超过音速之前需要突破音障。这个音障是怎么产生的?

事实上,原因很简单。当物体在空气中移动时,它的前后都会产生压力波。当速度越快时,物体前面的波就会被压缩得越来越严重,从而形成阻力。

这个过程很像湖上快艇过时的场景。快艇行驶时,前后都有水波,但前面的水波压缩得很厉害。

当飞机达到音速时,前波被压缩到极限,空气密度和阻力都很大,所以很难再往前走。

上图是美国海军少尉约翰·盖伊(John Gay)它可能是1999年最著名、最好的飞机穿过音障的照片之一。

当然,我们的注意力很容易被飞机机翼上的“音爆云”所吸引,而这种“音爆云”实际上是由于空气中的水在低压下凝结。

“声爆云”最容易出现在机翼处,因为机翼在提供升力时会产生低压区域。

当飞机加速到音速时,飞机周围也会进入低压状态(空气压缩到机头),最后两者叠加,降低压力使空气中的水凝结,形成蒸汽云。

然而,当飞机继续加速并突破音障时,低压区域的空气受到冲击波的局部干扰,蒸汽云消失,取而代之的是声爆。

考虑到飞机的快速飞行,拍这张照片并不容易,必须有合适的时间、地点和人。

据说约翰·盖伊听到声音爆炸时立即按下快门。不仅如此,当天超音速飞行的天气也与测试有很大关系。那天是一个非常潮湿的日子,水分子含量充足。

所以还有最后一个问题,为什么声音爆炸是在突破声障时产生的,是什么让它的声音如此响亮?

当飞机飞行时,前面的压力波阻碍飞行并导致压缩,当飞机速度超过超音速时,压缩到极限并突破,产生冲击波(空气的持续膨胀和收缩会产生冲击波)。

超音速飞机声爆产生的冲击波一般可达200分贝左右。在向后推一段距离后,它继续以极限值-194分贝的声音推进和减弱,直到它完全消失。

由于飞机有一段距离,当声音爆炸发生时,它实际上有两个爆炸声,一个是由飞机压缩前的压力波形成的,另一个是在飞机离开波时形成的。

只是因为两个爆音之间的间隔很短,我们可能分不清。

两种声爆共同形成圆锥形向外辐射,任何在辐射范围内的人都会听到声音。

由于飞机以超音速行驶时冲击波不断产生,实际上它飞过的地方会产生声爆,覆盖面很广。

从杭州巨响的情况分析——萧山和绍兴部分地区的人都听说过,超音速飞行产生的声音很有可能。

最后

有些人还想知道超音速飞行的飞行员是否能听到声音。

他们真的听不到巨大的声音,但他们可以听到发动机的声音,因为发动机的声音在驾驶舱里传播。