物体运动速度超过空气中的音速会产生音爆,那要是在水中运动超过水里的音速会怎么样呢?

机械零件2022-07-06  31

谢谢,也会产生音障。

但是,这个问题必须先说说什么是音障。然后我们还要更详细的讲超音速飞机是否真的超过了音速。

看到W君这样写你是不是特别不解?

先说空齐里的音障。

据说音速的参照系是飞机-大气系统之外的参照系。也就是说,站在远处,我们可以看到一架飞机的空气体在与这架飞机无关的飞行条件下的音速比。当这个比值大于1时,那么这个平面就超过了音速。

至于音障是怎么形成的,我们再重复一遍:

粗略的解释是,当飞机达到音速时,遇到的阻力大大增加。甚至在很久以前,人们曾经认为在空气体中飞行的飞机是无法超越音速的。但后来这个认知被弹丸可以超过音速的现象打破了。

这是空当年空气动力学的一个矛盾和疑问。

后来在不断研究超音速飞机的过程中发现了激波的特性,使得飞机可以利用激波代替机翼产生的升力在空中飞行。

但问题是,飞机真的超过音速了吗?其实不是!

这取决于参考系统。如果你测量飞机旁边静止大气的声速,那么飞机确实超过了声速。但如果在飞机前部测量飞机压缩的空气体的声速,飞机速度一定小于这一小团空气体的声速。

当然,如果空气体是理想气体,那么飞机的速度几乎可以飞到无穷大。

为什么音速不能超过?主要原因是“波”是物体中最快的形式。

甚至固体本身的运动也可以看作是波动行为。-固体形状在受力时发生波动,整个物体在波动下继续膨胀和运动。

这里,我们可以举一个简单的例子。如果AB两端各有一根5200米长的钢柱,一个大到足以使钢柱在短点A移动的力,但在B点,钢柱的B点至少要一秒钟才能移动到受力的一侧。

原因——钢铁传播声音(机械波)的速度是5200m/s。

首先,水传播的声速(机械波)在1400 m/s左右,要想超越水传播的声速,需要极大的能量来压缩水,进一步提高水中的声速。但由于水的不可压缩性,这种能量会极高,而且与空气体相比,太容易压缩,所以并不会消耗“太多”能量。

而且因为如果水的内能增加,水就会相变。简单来说就是蒸发成水蒸气。

如果在水中高速运动,当能量足够大时,实际上还没有达到水中的音速,水就会因为内能的增加而变成蒸汽,形成—空气泡。在“空泡泡”的包裹下,这个物体的移动速度有点超乎想象。

俄罗斯有一种空气泡鱼雷。实际上空气泡是由额外的头部机构高速旋转产生的。它可以达到水下300节的速度,差不多是每秒154米。其实这是另一种音速。

如果还是不明白这个问题,可以继续查询螺旋桨空泡的概念。

其实造成螺旋桨腐蚀的空气泡冲击波也是超音速产生的,只不过150m/s以上的声速是纯水气体中的声速。

再进一步,就要说到德布罗意了。估计大家真的会反感。

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