声音的传播
现在问题就简单了,当飞机速度达到声速时,飞机前方的空气被压缩,由于它舒张的速度是声速,那就意味着空气还没来的及舒张,第二波压缩空气已经到了,接着第三波、第四波,后面一波波的空气,全部叠加,最终形成了一道空气密度很大很大的气墙。这就是,一旦操作不当,让飞机撞上也要粉碎音障。
为了克服音障,突破音速,航空专家们对飞机的外形进行了加固,对结构进行了优化,对动力进行了升级,由螺旋桨改成喷气式,最终成功突破音障的束缚,飞向超音速。飞机突破音障后,会发生神奇的一幕,就是音爆。
由于在飞机突破音障一瞬间,飞机头部和机翼部分压缩了的高密度的空气,在飞机突破后,瞬间释放,而后发出巨大的爆炸声,这就叫音爆。音爆跟炸弹爆炸的原理相似,炸弹点燃后,使周围的空气瞬间达到高温高压状态,然后以冲击波的形式向四周传播,音爆也是如此。
核炸弹爆炸
现在我们回头来思考一下,为什么螺旋桨飞机冲不破音速呢?即使继续加燃料,继续加动力也难以逾越这道关卡。这跟飞机的构造有关,螺旋桨飞机是靠桨高速旋转,往后推送空气,得到的反作用力作为飞机的动力。当飞机速度达到0.5倍音速时,飞机的螺旋桨边缘已经达到音速了,切割空气就显得很吃力。继续加速,边缘部分冲破音速后,里面的小圈部分开始达到音速,继续加速,内部更小圈的部分开始达到音速。由于一直在切割“坚硬”的压缩空气,很容易造成螺旋桨粉碎,最后机毁人亡。
Photo of White Luxury Generic Design Private Jet
正是由于音速特殊的性质,人们后来就把飞行器的速度用音速来标定。我们说的1马赫就是1倍音速。攻破了音速之后,飞机的飞行速度大幅提高,像歼10能飞到2.2马赫,而美国的SR-71黑鸟侦查机能飞到3.3马赫,是世界上飞的最快的飞机。