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人类是如何突破音障的?音障现象的表现有哪些?

时间:2017-04-16 作者:693295245 浏览:   手机版

声音的传播是有速度的,随着人类科技的不断发展,人类通过先进的交通工具是可以突破音障的,比如说世界各国的超音速战斗机,而突破音障也是经历了许多艰难困苦才成功。下面奇闻网带您去看看:人类是如何突破音障的?音障现象的表现有哪些?

音障或者说声障,是一个在飞行上出现的现象,意思是当飞机的飞行速度接近声音的传播速度的时候,就会出现阻力突然增大的现象,会造成飞机的性能下降,甚至造成空难的发生,并且由于音障的原因,飞机的飞行速度也无法提高,严重影响了飞机的飞行,并且在飞机技术取得突破之前,在飞机发展历史的时期,人们都认为,飞机的飞行速度是无法超越音速的,因此才会有超音速飞机的概念,但是随着时间的发展,目前很多飞机已经能够超越音速进行飞行了,本文将为大家介绍音障这个概念,并且介绍相关的知识。

音障是什么

人类是如何突破音障的?音障现象的表现有哪些?

音障

音障一词最早出现于20世纪40年代初期,第二次世界大战中,战斗机的设计已经相当成熟。当时单台发动机的动力已超过一千马力,飞机的平飞速度已达声速的一半;俯冲时,可以超过声速的0.7倍。正是在后一情况下发现飞机有自发栽头和尾翼强烈抖振现象,使整个飞机有破碎的危险。后来发现,自发栽头是由于翼面附近出现相当大的超声速区,翼面上吸力区大大地向后扩展,压力中心显著后移,从而产生很大的低头力矩造成的。

翼面上的局部超声速区是以激波为后界的,而激波又引起翼面上的边界层分离;分离流很不稳定,打到尾翼处就会引起尾翼抖振。随着飞机外形设计的不断改进(如改用展弦比较小和翼剖面更薄的后掠机翼),推力更大的喷气发动机的制成,声障也就成为一个历史名词。第二次世界大战后期,战斗机的最大速度已超过每小时700公里。要进一步提高速度,就会碰到所谓“音障”问题。但是活塞式发动机已经无能为力。航空科学家们认识到,要向音速冲击,必须使用全新的航空发动机,也就是喷气式发动机。

音障限制是如何被突破的

二战末期,德国研制成功Me-163和Me-262新型战斗机,投入了苏德前线作战。这两种都是当时一般人从未见过的喷气式战斗机,具有后掠形机翼。前者装有1台液体燃料火箭发动机,速度为933公里/小时;后者装2台涡轮喷气发动机,最大速度870公里/小时,是世界上第一种实战喷气式战斗机。

人类是如何突破音障的?音障现象的表现有哪些?

战斗机突破音障

米格设计局研制出了伊-250试验型高速战斗机(米格-13),它采用复合动力装置,由一台活塞式发动机和一台冲压喷气发动机组成。在高度7000米时,这种发动机产生的总功率为2800马力,可使飞行速度达到825公里/小时。涡轮喷气发动机的研制成功,冲破了活塞式发动机和螺旋桨给飞机速度带来的限制。不过,尽管有了新型的动力装置,在向音速迈进的道路上,也是障碍重重。

又过了大约一年,X-l的首次超音速飞行才获得成功。完成人类航空史上这项创举的,是美国空军的试飞员查克•耶格尔上尉。他是在1947年10月14日完成的。24岁的查克•耶格尔从此成为世界上第一个飞得比声音更快的人,使他的名字载入航空史册。这一试飞行也标志着人类已经完全突破了音障的限制,人类的飞行速度也取得了长足的发展,音障的突破也体现了人类科技的进步。

音障现象的表现

飞行器在速度达到音速左右时,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,想当年人类为了突破这个音障不知牺牲了多少王牌飞行员和先进飞机。当飞行器突破这一障碍后,整个世界都安静了,一切声音全被抛在了身后!那个白的东西,就是在突破音障的一瞬间,由于空气气流的不均衡搅动产生的,一般情况下是看不到的,要特定的环境才看得到,所以才显珍贵。

人类是如何突破音障的?音障现象的表现有哪些?

音障的表现

人类首次架飞机突破音障

1947年10月14日,美国试飞员耶格尔驾驶的X-1实验飞机(下)在美国加利福尼亚州南部上空脱离B-29母机。随后,耶格尔驾驶X-1飞机上升到12,000米高空,在此高度上达到1066千米/时的速度,成为人类突破音障的第一人。

根据一架飞机的外形, 我们就基本上可以判断出它是超音速还是亚音速的飞机了。飞行器在速度达到声速左右时,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。当飞行器突破这一障碍后,整个世界都安静了,一切声音全被抛在了身后!

超音速飞机的机体结构,同亚音速飞机相当不同:机翼必须薄得多;关键因素是相对厚度,即机翼最大厚度处厚度与翼弦的比率。以亚音速的活塞式飞机来说,轰炸机的相对厚度为17%,歼击机是14%;但对超音速飞机来说,相对厚度就很难超过5%,即机翼厚度只有翼弦的二十分之一或更小,机翼的最大厚度处厚度可能只有十几个厘米。超音速飞机的翼展不能太大,而是趋向于较宽较短,翼弦增大。设计师们想出的办法之一,是将机翼做成三角形,前缘的后掠角较大,翼根很长,从机头到机尾同机身相接。另一个办法,把超音速机翼做得又薄又短,可以不用后掠角。

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