超音速飞行时突破音障，撕裂空气的霹雳“音爆”震撼图
本帖最后由 人与自然 于 2012-2-2 18:58 编辑资料来源1：维基百科http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9F%B3%E7%88%86
声爆（或音爆，英文：Sonic boom）：在空气中运动的物体速度突破音障时产生冲击波所引起的巨大响声。通常声爆是由超音速战斗机或其他超音速飞行器跨音速飞行时造成的，而另外枪械射击时所产生的爆音亦同样是一种声爆。
当飞机在以较低速度飞行时产生的声音是向各个方向传播的。由于飞机的运动，飞机头部发出的声波受到挤压，而飞机尾部发出的声波则被扩散。
当飞机以音速飞行时，飞行的速度比它发出的声波的速度更快，会有一股强大的阻力，使飞行器产生强烈的振荡，速度衰减。这一现象被俗称为音障。突破音障时，由于机身对空气的压缩无法迅速传播，逐渐在飞机的迎风面积累而终形成激波面，在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时，会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声，这就是音爆。对于音速飞行的飞机，由于声波是向各个方向传播的，形成的就不是三角形，而是圆锥形，锥体的顶尖位于机身上。在这个锥体中，飞机的声波被压缩成单个脉冲，这个锥体被飞机“拖着”，并向四周扩散，直至飞机过去后，声音才到达我们的耳朵，于是我们突然感到一个冲力，这就是声爆现象，或称音爆。
当飞机以超越音速飞行时，声波则只是在飞机尾部之后形成，并且不再产生声爆现象。
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资料来源2：互动百科http://www.hudong.com/wiki/%E9%9F%B3%E7%88%86
音爆：当飞行器速度接近音速时，会有一股强大的阻力，使飞行器产生强烈的振荡，速度衰减。这一现象被俗称为音障(Sound Barrier)。突破音障时，由于机身对空气的压缩无法迅速传播，逐渐在飞机的迎风面积累而终形成激波面，在激波面上声学能量高度集中。这些能量传到人们耳朵里时，会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声，称为音爆(Sonic Boom)。
如果你没有听过飞机的音爆，那也不要紧。其实音爆经常发生在抽陀螺健身哪里，那清脆的啪啪声是小小皮鞭发 出来的。其实，这啪啪声就是一次次小小的音爆，因为根据观测，抽鞭子的时候鞭梢的速度已经突破了音速，这也可能是人类最早突破音速的尝试。
1.音爆现象
http://a1.att.hudong.com/58/48/01300000332400126967483317027_s.jpg贝尔X-1型飞机
“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。
在突破音障时伴随的一个奇特现象便是“音爆云”，这是由于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。
2.人类第一次的飞行音爆
1947年10月14日上午，美国西部莫哈维沙漠。这是晴朗的一天，除了风吹过裸露的山丘外，只有几条响尾蛇懒懒的在沙地上画着S。突然，一声巨响，真正的晴天霹雳，大地为之颤抖，不知道从哪儿冒出来一群奇怪的人，他们欢呼雀跃，把帽子扔上了天。不久之后，一架有着炮弹般外形的橙色小飞机翩然降落在一座荒漠中的机场，从驾驶舱里钻出来一位英俊的小伙子，此人名叫耶格尔（C. Yeager），绰号“大块头”的他因为这一声巨响永留史册——他是第一个把声音抛在身后的人，刚刚驾驶贝尔X-1型飞机超过了音速 。
贝尔X-1型飞机
3.音爆成因
把视线从天空转向水面，把一粒石子投入水中，水面便会出现一圈圈涟漪，这是石子扰动水面形成的波。再看看航行的船，船头激起了 倒V字型的楔形波纹。在空气中运动的物体与水上行船相似，只不过二维的水面变成了三维的空间，任何在空气中运动的物体都会扰动空气形成波。这看起来没什么，但当物体运动的速度越来越快时，问题就出现了。空气中波的运动速度是有限的，也就是音速，当物体的速度达到音速时，它激起的那些波就被物体本身赶上了，堆积起来。换句话说，就是空气分子来不及逃开，被挤压在了一起。
当飞机的速度接近音速，情况与之类似，一堵空气墙横在前面。只要动力足够充沛，结构足够结实，外形足够合理，被空气墙裹住的飞机便会超过音速。此时被压缩到极致的空气被穿透，产生了激波，造成压力的剧烈波动。音爆实际上是由紧邻的两声巨响组成的，这分别代表了空气被飞机前部撞开和空气在飞机尾部闭合形成的激波。当然，由于地面和建筑物的反射，那声音更像是打雷，绵延不绝。
4.音爆能量
音爆的能量巨大，一架低空超音速飞行的战斗机产生的音爆足以震碎门窗玻璃。有人测量过，一架在 16000米高空以两倍音速飞行的协和客机产生的音爆对地面产生的压强高达100帕，相当于给一块一平米左右的窗玻璃上施加10公斤的力，玻璃哗哗直响就不难解释了。我们把压强换算成更直观的声强，100帕大约相当于133分贝，如果你恰好身处某重金属摇滚音乐会的大音箱旁边，就知道133分贝的声音会对 你产生什么样的影响了。因此协和被禁止在陆地上进行超音速飞行，这与高昂的营运费用一起直接断送了这种优雅的飞机。2003年，协和退出市场，从此天空中不再有超音速客机的身影。
“音爆”的强弱以及即对地面影响的大小，与飞机飞行高度有着直接的关系。因为，激波和水波一样，距离越远，波的强度也越弱。当飞机作低空超音速飞行时，不但地面的人畜能听到震耳欲聋的巨响，影响人们的生活和工作，严重的还可以震碎玻璃，甚至损坏不坚固的建筑物，造成直接的损失。随着飞行高度的增加，这种影响越来越弱，当超过一定的高度后，地面基本不会受到影响。
有许多人听过音爆，但是却很少人看过它。 当飞机以超过音速的速度飞行，在飞机正好要加速穿过音障时，在飞机的周围，有时候会有一团云雾形成。不过，这团云雾的成因是什么，仍然颇有争议。
5.影响音爆的因素：
影响音爆的因素很多，例如飞行速度、高度和航线，这些因素是可以控制的，其他如气象条件和接近地面的湍流等则是无法改变的。标准音爆常用一个N形波表示，说明飞机的头波与尾波强度基本相同，在持续时间内为均匀膨胀。飞机的强压力波引起地面上的压强变化约为78帕（8公斤力/米），持续时间约为0.2秒。压强随飞行高度增大而减弱，但影响范围则扩大。音爆因时间短暂，对地面的影响在户外一般不大，对室内压强变化虽小，但经多次反射形成共鸣，持续时间较长，影响颇大。因此，在城市上空，低于1万米高度常禁止作超音速飞行。
目前最风行的理论认为，在那瞬间四周空气压力骤降，发生了一种奇特效应，因此，空气中的水气就凝结成小水滴形成一团云雾。在上面这张照片中，可以看见一架F/A-18黄蜂号战机正好穿过音障。除了飞机之外，大型流星体和航天飞机进入地球大气时，当它们的速度降到音速以下的瞬间，也常会产生音爆。
6.音爆危害
有一个未经证实的传说，上世纪五六十年代一家开在美国某空军基地附近的养鸡场老板曾经投诉过空军，因为他的上万只鸡都被耍酷的飞行员用音爆震死了。正是因为听到过音爆的人相对较少，所以它引发的恐慌事件也层出不穷。2006年4月26日，两架军用飞机超音速飞越美国亚利桑那州的尤马市，当地的911 报警电话瞬间被打爆，许多民众报告发生了爆炸或者是地震。其实如果你仔细听，音爆之后总是伴随着着飞机飞过的声音，本驼小时候一直以为这是飞机在投炸弹。
以巴加沙冲突期间，以色列空军也曾经多次夜间对加沙城实施音爆袭扰，有报道称震坏了350个门窗，造成了儿童的恐慌。当以空军战机在低空冲破音障高速飞行时，强大的“音爆”响彻整个加沙走廊。据巴勒斯坦民众介绍，这种声响有如地震或重磅炸弹，不仅令耳朵无法承受，有时甚至连鼻子都会流血，“让你在屋内发抖”。与此同时，巨大的震动波还导致墙壁出现裂缝，窗户碎裂。 以军战机穿越加沙上空，一共制造了28次“音爆”，有时一个晚上甚至相隔不到一个小时就发生一次。在9月的最后5天里，以空军曾经制造了29次“音爆”。 尽管以军坚称“音爆”不会造成伤害，但是据加沙医院的医生反映，目前已有大量巴勒斯坦妇女因此流产，比率比以往激增了4成。医生们称，他们找不到其他因素可以解释这种原因。加沙社区精神卫生计划主任萨拉加指出，以军的恐吓做法导致加沙普通民众连续几夜惊恐失眠，心力耗竭，不知所措。人们因此出现高血压、疲倦与失眠等问题。而对于孩童而言，这种噪音更意味着危险，因为他们不像成人知道这只是噪音，因此往往会在幼小的心灵上留下阴影。
本帖最后由 人与自然 于 2012-2-4 11:29 编辑
音爆形成简明图
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e2/Sonic_boom.png
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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Sound_barrier.png
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一篇关于F18战斗机的音爆研究文献，有兴趣者可以自行展开深入的研究分析。其中一图说明，不同的飞行角度导致的音爆不同
http://proceedings.esri.com/library/userconf/proc01/professional/papers/pap284/p284.htm
美图欣赏：
http://www.tombremer.com/Work/F-105_Sound_Barrier.jpg
http://www.tombremer.com/Work/F-105_Sound_Barrier.jpg
http://ci.santa-rosa.ca.us/departments/hr/photocontest/BestShot/2010%20-%20Breaking%20the%20Sound%20Barrier.jpg
http://ci.santa-rosa.ca.us/departments/hr/photocontest/BestShot/2010%20-%20Breaking%20the%20Sound%20Barrier.jpg
http://home.comcast.net/~krahenbuhl/pwpimages/Sonic%20Boom%20Signature%20Edition.jpg?
美国F/A-18战斗机 Breaks the Sound Barrier
file:///C:/Documents%20and%20Settings/wzk/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/IA33H07V/soundbarrier2%5B1%5D.jpg
本帖最后由 人与自然 于 2012-2-3 00:29 编辑
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本帖最后由 人与自然 于 2012-2-3 00:30 编辑
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本帖最后由 人与自然 于 2012-2-2 23:42 编辑
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本帖最后由 人与自然 于 2012-2-3 00:57 编辑
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一组音爆美图
艺术图
强烈围观 楼主太霸气了吧 占了5楼了 确实给人的感觉很震憾！ 音爆危害多大呀 会震死人不 资料好全啊！ 不错！很好的科普，音障围着飞机也很好看。 我这儿飞机多，经常听到一声爆炸声，然后天空中一条云带向远方延伸，就听到飞机轰鸣声到了。 不错的科普知识贴！::070821_01.jpg:: 前来欣赏 牛逼！ 图片里貌似有很多霉菌的灰机::070821_03.jpg:: 不错的灰机图片:victory::victory: 好详细的解释，收藏了 学习了，谢谢:lol:lol 拍这个玩意的相机绝对贵。::070821_18.jpg::
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