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飛機出現音爆雲 就已經進入音速了嗎?

當飛機加速時,機身附近常常會出現錐狀雲霧,很多人認為這是飛機進入音速的證明,人們將它稱為「音爆雲」。那麼,事實真是如此嗎?音爆又是什麼呢?

飛機出現音爆雲 就已經進入音速了嗎?

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在了解音爆雲之前,我們需要先了解音障這個概念。在二戰時期,受科技水平的限制,飛行器嘗試跨越音速飛行遇到困難被稱為「音障」。到了現代社會,音障擁有了新的定義——物體運行速度接近音速時產生了強大阻力,這種阻力會讓飛機速度衰減併產生強烈的震蕩。音障問題曾經困擾了各國飛行專家很多年,也為飛行帶來了不少麻煩。

研究發現,當飛行速度超過音速的十分之九時,局部氣流的速度已經達到了音速,併產生了局部激波,這不僅使氣動阻力急劇增加,還會造成飛機劇烈抖動、操作困難,甚至墜毀。不過,隨著技術的發展,人們對機型設計不斷改進(比如設計出後掠機翼減小局部氣流速度、延緩局部激波出現以減少阻力),發動機也在不斷更新,音障問題已經成為了一個歷史名詞。在20世紀50年代,各國曾掀起一陣製造超音速飛機的狂潮,不過,後來實踐發現高空高速並不實用,這種狂熱才得以平息。

那麼,廣受軍事攝影愛好者喜愛的音爆雲到底是什麼呢?用定義解釋,音爆雲是飛行器飛行時出現的一種自然現象。當飛行器的速度達到音速上下(1224千米/時(km/h))時,就會壓縮周圍的空氣,出現激波或局部激波,從而使空氣中的水汽凝結成雲,學名為普朗特-格勞厄凝結雲(Prandtl-Glauert condensation clouds)。

所以,確切來說,音爆雲應該叫凝結雲才比較正確。凝結雲分為三種:低亞聲速不規則凝結雲、高亞聲速錐形凝結雲、超聲速錐形凝結雲。只有超音速錐形凝結雲才是飛機突破音障後產生的現象。所以凝結雲可以理解為飛機近音速飛行時,在一定天氣條件下所形成的視覺體現。很多人都認為只要突破音速就會出現音爆雲,這種理解也是不正確的。音爆雲只在特定條件下(出現激波或局部激波,並且大氣水汽含量足夠高和飛機附近的局部溫度分布足夠低)才會出現,所以在出現局部激波時產生凝結雲時,飛行速度並沒有達到或超過音速。

實際上,低空飛行速度雖然沒達到或超過音速,但是,只要飛行速度足夠大,在飛機機翼等地方就會出現局部超音速氣流,這時也會出現局部激波,從而產生局部凝結雲。在海平面上的飛行表演就會出現低空局部凝結雲,這時飛機的飛行速度並沒有超過音速。

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