【簡介：】音障現(xiàn)象音障是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)物體（通常是航空器）的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發(fā)出的聲波。聲波疊合累積的結(jié)果，會造成震波（Shock Wave）的產(chǎn)生，進而對飛行器的加速產(chǎn)生障礙，而

音障現(xiàn)象
音障是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)物體（通常是航空器）的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發(fā)出的聲波。聲波疊合累積的結(jié)果，會造成震波（Shock Wave）的產(chǎn)生，進而對飛行器的加速產(chǎn)生障礙，而這種因為音速造成提升速度的障礙稱為音障。突破音障進入超音速后，從航空器最前端起會產(chǎn)生一股圓錐形的音錐，在旁觀者聽來這股震波有如爆炸一般，故稱為音爆或聲爆（Sonic Boom）。強烈的音爆不僅會對地面建筑物產(chǎn)生損害，對于飛行器本身伸出沖擊面之外部分也會產(chǎn)生破壞。

除此之外，由于在物體的速度快要接近音速時，周邊的空氣受到聲波疊合而呈現(xiàn)非常高壓的狀態(tài)，因此一旦物體穿越音障后，周圍壓力將會陡降。在比較潮濕的天氣，有時陡降的壓力所造成的瞬間低溫可能會讓氣溫低于它的露點（Dew Point）溫度，使得水汽凝結(jié)變成微小的水珠，肉眼看來就像是云霧般的狀態(tài)。但由于這個低壓帶會隨著空氣離機身的距離增加而恢復(fù)到常壓，因此整體看來形狀像是一個以物體為中心軸、向四周均勻擴散的圓錐狀云團。


飛機音障共振瞬間
人們在實踐中發(fā)現(xiàn)，在飛行速度達到音速的十分之九，即馬赫數(shù)MO.9空中時速約950公里時，局部氣流的速度可能就達到音速，產(chǎn)生局部激波，從而使氣動阻力劇增。要進一步提高速度，就需要發(fā)動機有更大的推力。更嚴(yán)重的是，激波能使流經(jīng)機翼和機身表面的氣流，變得非常紊亂，從而使飛機劇烈抖動，操縱十分困難。同時，機翼會下沉、機頭往下栽；如果這時飛機正在爬升，機身會突然自動上仰。這些討厭的癥狀，都可能導(dǎo)致飛機墜毀。這就是所謂“音障”問題。由于聲波的傳遞速度是有限的，移動中的聲源便可追上自己發(fā)出的聲波。當(dāng)物體速度增加到與音速相同時，聲波開始在物體前面堆積。如果這個物體有足夠的加速度，便能突破這個不穩(wěn)定的聲波屏障，沖到聲音的前面去，也就是沖破音障。
一個以超音速前進的物體，會持續(xù)在其前方產(chǎn)生穩(wěn)定的壓力波(弓形震波)。當(dāng)物體朝觀察者前進時，觀察者不會聽到聲音；物體通過后，所產(chǎn)生的波(馬赫波)朝向地面?zhèn)鱽恚ㄩg的壓力差會形成可聽見的效應(yīng)，也就是音爆.

當(dāng)飛機的飛行速度比音速低時，同飛機接觸的空氣好像“通信員”似的，以傳遞聲音的速度向前“通知”前面即將遭遇飛機的空氣，使它們“讓路”。但當(dāng)飛機的速度超過音速時，飛機前面的空氣因來不及躲避而被緊密地壓縮在一起，堆聚成一層薄薄的波面——激波，激波后面，空氣因被壓縮，使壓強突然升高，阻止了飛機的進一步加速，并可能使機翼和尾翼劇烈振顫而發(fā)生爆炸。
而音障不單單僅有聲波，還有來自空氣的阻力，當(dāng)飛行物體要接近1馬赫（聲速單位）飛行時，前方急速沖來的空氣不能夠像平常一樣通過機身擴散開，于是氣體都堆積到了飛行體的周圍，產(chǎn)生極大的壓力，也會引發(fā)出一種看不見的空氣旋渦，俗稱“死亡漩渦”這也被叫做音障，如果機身不作特殊加固處理，那么將會被瞬間搖成碎片。



音障的解釋
物體與流體發(fā)生相對運動時，會對流體產(chǎn)生擾動。
下面，以飛機與大氣的擾動為例，當(dāng)飛機引起大氣的擾動之后，這個擾動將以波的形式向空間傳播。理想的形式為球面波。但根據(jù)相對運動原理，在1時刻飛機在地點1引起球面波1，之后飛機以v的速度前行，球面波以u的速度擴散，在2時刻飛機在地點2引起球面波2，兩者速度不變。如此積累，因為飛機始終在向前，則若干波的疊加后形狀。
以上是飛機勻速飛行的情況，若飛機加速，則情況更加明顯。 如果飛機速度沒有超音速，即v<u，則波始終在飛機之前。但當(dāng)v＝u時，則飛機與波開始保持靜止。飛機繼續(xù)加速，v>u時，第一次引起的擾動波將與以后引起的擾動波疊加，并始終處于飛機前部不遠處。這個不斷疊加的波就是我們通常所謂的激波了。

接近音障
第二次世界大戰(zhàn)后期，戰(zhàn)斗機的最大速度，已超過每小時700公里。要進一步提高速度，就碰到所謂“音障”問題。

聲音在空氣中傳播的速度，受空氣溫度的影響，數(shù)值是有變化的。飛行高度不同，大氣溫度會隨著高度而變化，因此音速也不同。在國際標(biāo)準(zhǔn)大氣情況下，海平面音速為每小時1227.6公里，在11000米的高空，是每小時1065.6公里。時速700多公里的飛機，迎面氣流在流過機體表面的時候，由于表面各處的形狀不同，局部時速可能出700公里大得多。當(dāng)飛機再飛快一些，局部氣流的速度可能就達到音速，產(chǎn)生局部激波，從而使氣動阻力劇增。

這種“音障”， 曾使高速戰(zhàn)斗機飛行員們深感迷惑。每當(dāng)他們的飛機接近音速時，飛機操縱上都產(chǎn)生奇特的反應(yīng)，處置不當(dāng)就會機毀人亡。第二次世界大戰(zhàn)后期，英國的噴火式戰(zhàn)斗機和美國的“雷電”式戰(zhàn)斗機，在接近音速的高速飛行時，最早感覺到空氣的壓縮性效應(yīng)。也就是說，在高速飛行的飛機前部，由于局部激波的產(chǎn)生，空氣受到壓縮，阻力急劇增加?！皣娀稹笔斤w機用最大功率俯沖時，速度可達音速的十分之九。這樣快的速度，已足以使飛機感受到空氣的壓縮效應(yīng)。為了更好地表達飛行速度接近或超過當(dāng)?shù)匾羲俚某潭龋茖W(xué)家采用了一個反映飛行速度的重要參數(shù)：馬赫數(shù)。它是飛行速度與當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎?，簡稱M數(shù)。M數(shù)是以奧地利物理學(xué)家伊·馬赫的姓氏命名的。馬赫曾在19世紀(jì)末期進行過槍彈彈丸的超音速實驗，最早發(fā)現(xiàn)擾動源在超音速氣流中產(chǎn)生的波陣面，即馬赫波的存在。M數(shù)小于1，表示飛行速度小于音速，是亞音速飛行；M數(shù)等于1，表示飛行速度與音速相等；M數(shù)大于1，表示飛行速度大于音速，是超音速飛行。

第二次世界大戰(zhàn)后期，飛行速度達到了650-750公里/小時的戰(zhàn)升機，已經(jīng)接近活塞式飛機飛行速度的極限。例如美國的P-5lD“野馬”式戰(zhàn)斗機，最大速度每小時765公里，大概是用螺旋槳推進的活塞式戰(zhàn)升機中，飛得最快的了。若要進一步提高飛行速度，必須增加發(fā)動機推力但是活塞式發(fā)動機已經(jīng)無能為力。航空科學(xué)家們認識到，要向音速沖擊，必須使用全新的航空發(fā)動機，也就是噴氣式發(fā)動機。