音爆可以杀死多少人?揭秘飞机音爆的巨大威力!

2018-07-23 16:14:57TOP数码网编辑:小白评论

音爆的威力可以杀死人!冷知识:何为“音爆”?

2009年的2月某日,中国中部某小城,严冬尚未过去,大地萧条,人们忙着各种生计,突然,轰隆一声,窗玻璃和卷帘门哗哗作响。汶川地震尚未从人们的记忆中淡出,恐慌随之而来。当夜,数十万人露宿街头,躲避传说中的地震。

当然,地震并未来临。

1947年10月14日上午,美国西部鸟不拉屎的莫哈维沙漠。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。

超音速客机

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盄机场,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。

“音爆”从何而来?

让我们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。

此时被压缩到极致的空气被穿透,产生了激波。激波是什么你大可不必详细了解,因为它涉及到“熵、信息、介质、场、紊流”等一系列玄而又玄的概念。你只需知道这激波可以造成压力的剧烈波动。这就是莫哈维沙漠上神秘巨响的来源,更通俗的名称叫做音爆。

如果你有幸听过音爆,你会注意到它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。

音爆-战斗机

上图为一架美国海军航空兵蓝天使飞行表演队的F/A-18战斗机低空超音速掠过海面。超音速形成的激波引起空气压力的迅速变化,导致水气凝结,形成所谓P-G奇点效应(Prandtl–Glauert singularity)。同时,冲击波在海面上犁出了一条白浪。

“音爆”能杀死人?

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。

音爆-协和号客机

图:协和号客机

音爆有多可怕?目前投入运营的只有两种超音速客机,前苏联图-144和协和号,都已退役!有人测算过,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。

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。

美国研发超音速客机

自15年前超音速客机协和式飞机退役以来(法国航空4590号班机空难),业内不时有声音称要将商业航班再次实现超音速。现在美国媒体报道称,该国正在发力超音速航空技术,最快会在2025年上市运营。

不得不说的是,超音速客机回归的关键还是消除音爆,这个关键在于机身的设计。在传统的超音速喷气式飞机中,冲击波随着它们从鼻子和尾部向外扩展并聚结,从而产生两种截然不同的音爆。

推进超音速客机的好处当然是明显,大大缩短你在旅途中的时间,比如从上海到洛杉矶的飞行时间能从目前大约12小时,缩短到6个多小时。

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