超音速 飞机太快也是缺点?音爆有什么危害?第一架超音速客机因它停产
1903年12月7日,是人类第一次乘坐飞机在天空翱翔的日子,美国的莱特兄弟发明了世界上第一架飞机“飞行者一号”,最终实现了维持59秒长达260米的飞行。它成为了人类正式开始探索航天领域的起点。只过了短短十几年,一战时期,德国、英国和法国的战斗机,已经遍布欧洲上空,彼此激烈交战。飞机的时速有了质的变化,英国的杀手锏骆驼号战斗机,每小时可以飞行185公里,其优越的性能位居一战各类战斗机之首,到一战结束,该型号总共击坠了1294架敌机。
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但这还只是开始,那个时候,人类已经在琢磨,如何让飞机飞得更快。科技的发展速度十分惊人,1947年10月14日,人类历史上第一架超音速飞机试飞成功。美国的X-1试验机,每小时可以飞行1278公里。而音速就是声音在空气中传播的速度,每秒340米,每小时1224公里,X-1试验机成功地超越了音速。再回头看看一战的王牌战斗机骆驼号,每小时185公里的时速,和X-1比起来简直就是小巫见大巫。
虽然飞机的速度是蹭地一下就上去了,但这同时也引发了新的问题。说到这里,我们就要提到一个概念“音障”。当物体运动的速度接近音速时,空气会对它产生强大的阻力,在阻力作用下,物体会受到剧烈的振荡,速度也因此减慢。所以人类制造的飞机想要实现超音速,就必须突破音障的存在。
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当物体的运动速度突破音障后,它周围的空气已经被急剧压缩了。这些被压缩的空气堆积在运动物体的迎风面,形成声学能量高度集中的激波面。在这种情况下,就会产生叫“音爆”的现象。这些高度集中的能量会给人耳带来剧烈的冲击,听起来就像短暂却巨大的爆炸声。飞机在超音速飞行时,就会出现音爆,它的能量还可以从遥远的高空传向地面,造成严重的噪音污染。
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人类历史上第一架超音速客机协和号,就是因为存在这个缺点,只能在夜间起降。协和这个名字,来源于英法两国的合作。上个世纪60年代,他们就开始一起研制超音速客机,1969年3月,协和号试飞成功。不过协和号正式投入商业运营,还是等到了1976年1月。
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协和号刚出的时候,能乘坐一次就成了身份的象征。因为协和号为了达到超音速,制造成本极高,相应的,票价也十分昂贵。几个小时就能实现一次跨洲旅行,真不是一般人坐得起的。当时,美国政府看欧洲搞出了协和号,也不甘落后,开始研发自己的超音速客机,但进展并不顺利。最终,他们放弃了超音速客机,转而造出了亚音速但载客量是协和4倍的波音747。
【 超音速|飞机太快也是缺点?音爆有什么危害?第一架超音速客机因它停产】没想到,美国误打误撞地又成了赢家。因为音爆问题,当时许多国家曾禁止协和号进入自己的领空,它只能在海上飞行,可以选择的路线相当有限。而且为了达到超音速的飞行速度,协和的油耗也是波音747的2倍,这让它在飞行中途就需要补充燃料,不能保证长时间远距离的连续飞行。最终在2003年,协和号不再运载乘客,正式退出历史舞台。
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吸取了协和号失败的经验教训,欧洲空客和美国波音,都只制造亚音速客机了。因为在目前的技术水平下,超音速引发的音爆还是无法消除的问题。相比之下,亚音速客机虽然飞得慢一点,但是舍弃了速度的优势,换来的是更大的载客量和更低的成本。
但不用载客的飞机,就算音爆依然存在,它们追求的也是越快越好。美国NASA在2004年成功试飞的X-43高超音速飞机,最快飞行速度接近每小时11200公里,比部分导弹还快。也许在不远的将来,人类可以消除音爆的危害,我们能坐上超音速客机,战斗机、攻击机和侦察机等各种飞机的速度,也会更加惊人。
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