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超音速战斗机有多快?为什么会突破音障!

时间:2016-10-31 作者:693295245 浏览:   手机版

如果说音障造成了液化,那么整个飞机都应在液化环境中。所以用音障来介绍飞机周围的液化现象是不合适的。尽管在音速的时候出现了空气液化的情况,液化应该从其自身的产生条件来考虑。当湿度大的空气受到压缩时,空气中的水就会液化。当飞机速度很高的时候,将在迎风面形成高压,高压下空气中水汽沸点升高,就会出现液化现象。这也可以解释为什么飞机后半部分没有雾的现象。

因为飞机后部压力低,甚至出现负压,即使前方的水颗粒进入该区域,也会汽化而看不出来。关于飞机周围压力变化,可以看做飞机不动,空气吹飞机,迎风面会出现高压,背部负压,这在流体力学里面是有结果的。在国际标准大气情况下,海平面音速为每小时1227.6公里,在11000米的高空,是每小时1065.6公里。

时速700多公里的飞机,迎面气流在流过机体表面的时候,由于表面各处的形状不同,局部时速可能远超出700公里。这种“音障”,曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑。因为每当他们的飞机飞行速度接近音速时,飞机操纵上都会产生奇特的反应,处置不当就会机毁人亡。

超音速有多快?为什么会突破音障!

第二次世界大战后期,英国的喷火式战斗机和美国的“雷电”式战斗机,在接近音速的高速飞行时,最早感觉到空气的压缩性效应。也就是说,在高速飞行的飞机前部,由于局部激波的产生,空气受到压缩,阻力急剧增加。“喷火”式飞机用最大功率俯冲时,速度可达音速的十分之九。这样快的速度,已足以使飞机感受到空气的压缩效应。

为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度,科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数:马赫数。它是飞行速度与当地音速的比值,简称M数。M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的。马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验,最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面,即马赫波的存在。M数小于1,表示飞行速度小于音速,是亚音速飞行;M数等于1,表示飞行速度与音速相等;M数大于1,表示飞行速度大于音速,是超音速飞行。

第二次世界大战后期,飞行速度达到了650-750公里/小时的战斗机,已经接近活塞式飞机飞行速度的极限。例如美国的P-51D“野马”式战斗机,最大速度每小时765公里,大概是用螺旋桨推进的活塞式战斗机中,飞得最快的了。若要进一步提高飞行速度,必须增加发动机推力。但是活塞式发动机已经无能为力。

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