航空百科为什么飞机突破音速会有音爆和音障现象？

Fly Knight /文

图、飞机以2.92马赫的速度形成音爆圆锥角约20°，当圆锥边缘的冲击波穿越观察者的方位时。观察者会听到响声，但在此之前他听不到。

因为飞行器在空气中运动的物体速度突破音障时，对空气的压缩无法迅速传播，会产生冲击波和巨大的响声，听起来就像爆炸一样。这将在飞行器的迎风面和它附近区域积累，然后形成空气中的密度、速度、压强和温度等物理性质的突变面，我们称之为激波（Shock Wave）面。

图、战斗机突破音障瞬间

也就是飞行器以超音速飞行时，它的速度比它发出的声音速度还要快。我们也能从其他现象观察到这种现象，例如在驾驶快艇时，汽艇的速度比它形成的水波还要快，我们也会看到水波不在汽艇的周围以圆圈形式传播，而是呈三角形，三角形的顶尖和汽艇的头部重合。

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对于超音速飞行的飞行器而言，由于声波是朝各种方向而传播的，它形成的就不是三角形，而是圆锥形，其中椎体的顶尖位于机身。在此锥形中，飞机的声波被压缩成单个的脉冲，而被飞行器拖着走，并向周围扩散。等飞机飞过去后，我们才会突然感到这个冲击波，这也是音爆现象。

图、协和式客机（Concorde）以2倍音速飞行时，飞机表面加热情况

超音速飞行的典型特征便是形成激波，激波面将增加空气对飞行器的阻力，所以这种因音速造成提升速度的障碍也被称为音障。飞行器从亚音速飞行在跨音速时，由于空气压缩性程度不同所遇到的湍流障碍。剧烈的抖振和不同程度的失控也可能在该速度下出现。

飞行器在超音速飞行时会形成激波面，这在声学能量的高度集中面又被称为音锥。音锥在传导到地面会发出一声短暂而爆裂的爆炸声（人耳所接受的极限），这种声音又被称为“音爆”。强烈的音爆但会对地面的建筑物造成破坏，，也会对飞行器本身跨越冲击面的部分造成很大压力，所以各国都禁止超音速飞机在住宅区飞跃，这也是“协和”号服役时，它的航线多用于纽约飞巴黎和伦敦，一般在大西洋上空才使用超音速巡航。

音爆的声音大小和飞机的外形以及和观察者之间的位置相关。一般，音爆听起来像两声沉闷的爆炸响，而此时观察者和飞行器还有一段距离。人民通常误以为从次音速到超音速只会产生一次音爆。而现实中，整个超音速飞行过程，音爆在接地区域时整个音爆处于持续状态，也就是飞行器飞到哪，声音就会持续到哪。