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超音速飞机在飞行中产生的所谓音暴飞机的声音

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声音是一种波。在声波传播过程中,扰动空气与未扰动空气之间存在一个界面,我们称之为波前。如果声源是静止的,则波前是一个向外扩展的球体,在垂直截面上是一个圆形。如果声源在运动,并且声源的速度超过了声速,虽然声源每时每刻仍会发出圆形波,但是这些圆形波会聚成一个直线波阵面超低空飞行战斗机发出的是次声波吗,即波阵面没有较长的圆形。这时,会出现一种叫做音暴的奇怪声学现象。

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超音速飞机在飞行中产生音风暴

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飞机在超音速飞行时,机头、机翼、机尾等会引起周围空气的剧烈压力变化,产生强烈的前冲击波和后冲击波,这两种冲击波都很强。当前激波通过时,气压突然升高,然后气压稳定下降到大气压以下。然后,当后激波通过时,压力又突然上升,并逐渐恢复到大气压。前后两次冲击波的时间间隔约为0.12~0.22秒。如果飞机的飞行高度不是太高,当冲击波经过时,我们可以听到霹雳般的雷声或炮弹爆炸的声音。这就是超音速飞机飞行产生的所谓音暴。因为前后有两次冲击波超低空飞行战斗机发出的是次声波吗,我们可以听到短暂而剧烈的两声爆裂声。

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声风暴与飞行高度和速度有关。在相同的飞行速度下,飞行高度越低,地面受冲击波的影响越强,反之亦然。同样,在相同高度,飞行速度越高,冲击波越强,反之亦然。如果在低空进行超音速飞行,所产生的声风暴甚至会导致建筑物倒塌(例如美军在中东地区让轰炸机超低空飞行,对当地民众造成极大伤害)。因此,在正常情况下,飞机的超音速飞行不应低于规定的高度,这样可以减少对地面的影响。

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