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科学有意思 | 超光速时间倒流,超音速会咋样?总算搞明白了_飞机

​ 虽说如今突破音速早已不在话下,但上个世纪50年代,人类为了能够突破音速这一关,也是付出过不小的代价,在超音速飞机研制的前期,试飞是一项很危险的工作,英国著名试飞员杰弗里·德·哈维兰曾试飞一种叫…

自从爱因斯坦提出广义相对论后,即物体的速度越快,时间就越慢;很多人就开始猜想,时间不仅会静止,可能还会开始倒流了。

直至现在,回到过去依旧是一个热门的话题。虽然以目前人类的技术无法做到超越光速,但对于速度相对较慢的音速来说,却早已能够轻松超越,那超越音速的那一刻,到底会发生什么不可思议的事呢?

用直观的感受来说呢,就是当飞机进行超音速(340m/s)飞行时,传到地面人们的耳朵里会有剧烈的爆炸声,称为“音爆”,伴随而来的还有炫酷的视觉奇观“音爆云”,犹如给飞机穿上了天鹅裙。

可别小看音爆的破坏力,美国内华达的一处空军基地附近,就发生过战斗机音爆结果把附近养鸡场里的家禽都给吓死了。

人们之所以会听到剧烈的爆炸声,就在于突破音速的那一刻,飞机所发出的声音的密度波无法跑在飞机前方,全部叠在机身后方,形成了圆锥形状的音锥。

当这种爆震波传到时,我们就听到所有累积起来的声音,这就是短暂而极其强烈的爆炸声,称为音爆(Sonic Boom)。在这一瞬间,整个世界都安静了,一切声音全被抛在了身后!

如今年各地频频有新闻报道的剧烈响声,不少网友反映能明显感受到楼梯与脚下的震感,据官方证实,就是飞机超音速飞行时产生的“音爆”。

「协和号」突破音障瞬间,来源于网络

关于“音爆云”的产生,这是由于在激波面后方由于气压增加而压缩周围空气,使水气凝结形成微小的水珠,看上去就像云雾一般,在海面上飞行时更为明显,激起的云雾更大更漂亮,不过这种云雾通常只能持续几秒钟,激波现身,转瞬即逝。

虽说如今突破音速早已不在话下,但上个世纪50年代,人类为了能够突破音速这一关,也是付出过不小的代价,在超音速飞机研制的前期,试飞是一项很危险的工作,英国著名试飞员杰弗里·德·哈维兰曾试飞一种叫“飞燕”的实验性飞机,当飞行速度快接近音速时,结果飞机分崩离析。当时飞行员认为,飞行到达音速时,有一种“音障(Sound Barrier)”可以使飞机粉身碎骨。

超音速客机协和号,来源于网络

说到突破音速,就得先了解音障(Sound Barrier),当物体接近音速时,会有一股强大的阻力,使物体产生强烈的振荡,速度衰减,这就是音障。与此同时,激波能使流经机翼和机身表面的气流,变得非常紊乱,从而使飞机剧烈抖动,操纵十分困难。

来源于网络

尽管困难重重,此后关于超音速飞机的研究与试飞次数有增无减,这一切直到1947年10月14日这一天,才总算有了突破。美国空军上尉查尔斯·耶格尔,一位在二战中战功彪炳的24岁年轻人,首次驾驶X-l在12800米的高空飞行速度一度达到1278公里/小时,成为了史上突破音速的第一人。

查尔斯·耶格尔,来源于网络

如今,美国国家航空航天局(NASA)已经与美国著名军火制造企业洛克希德马丁公司达成协议,开发一款名为X-Plane的超音速飞机,该飞机的设计巡航时速可以达到1513公里,巡航高度为1.6万米,这意味着飞机从北京到上海的时间将不超过一小时。

X-Plane超音速飞机模型,来源于网络

更神奇的是,该飞机在超音速飞行时,不会像传统飞机一样产生音爆,声音仅有75分贝,计划将在2021年进行首飞。

X-Plane超音速概念图,来源于网络

其实突破音障重要的技术,不是一味的提高发动机推力,而在于通过改变飞机外形刺破音障,如今的超音速飞机一般是用很长的空速管来刺破音障,所以根据一架飞机的外形,基本上可以很容易的判断出它是超音速还是亚音速的飞机啦!

亚音速飞机,来源于网络

今天的科普知识就到这里,咱们下次见!

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