音爆云--中文百科全书

现象分析

当飞行器的速度达到音速左右(1193km/h)时，就会压缩周围的空气，从而使空气中的水汽凝结成云。但它并不总是伴随着音爆现象的产生，同时也未必是音障被突破时所产生的沖击波。

当物体的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。此时，由于机身对空气的压缩无法迅速传播，将逐渐在飞机的迎风面及其附近区域积累，最终形成空气中压强、温度、速度、密度等物理性质的一个突变面--激波面。激波面将增加空气对飞行器的阻力，俗称为音障。

飞行器进入超音速飞行形成的激波面，是声学能量的高度集中面，所以又称音锥。音锥在听觉上是一声短暂而极其强烈(可能超越人耳的听觉)的爆炸声，故称为音爆或声爆(Sonic Boom)。

除此之外，跨音速飞行常常伴随的一个效应称为普朗特-格劳厄脱凝结云，表现为以飞机为中心轴、从机翼前段开始向四周均匀扩散的圆锥状云团。这是由于气流流速突破音速时比空气传导速度更快，无法有效向下拉气流，导致密度减小，气压降低，水气凝结。

第二次世界大战期间，对飞行器尝试跨越声速飞行遇到困难的称为音障。在早期飞机的设计中，由于对跨音速空气动力学了解尚少，所以曾多次发生飞机尝试超越音速时解体或者失控坠毁的严重事故，有人把这一时期困扰飞机製造业的难题也称为音障。这一说法在1950年代以后随着跨声速飞行的广泛实现已渐不多见。

技术原理

在平静的水面上，如果投一块石头，水面上立刻会出现一圈一圈的水波向四周传播，波及整个水面。但如果是在水面上运动的物体在水中激起的水波是从艇前开始，呈一楔形向外传播。其前缘密集，波浪很大，而后面波浪就很小。这种波称为楔形水波。此波随同快船一道前进，波及的範围始终在楔形之内。

同样地，对于空气来说，也有这种现象，如果给空气一个扰动，声音也会象水一样通过波的形式向外传播，这就是声波。声音就是声波传入耳内刺激鼓膜产生的。(只是帮助理解。空气扰动后的压力剖面和声音的震动传播剖面不是同的)。

当飞机在空中作超音速飞行时，在机头或突出部分，也会象水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波，这就是激波(空气压力的分介面)。当它们向外传播时便互相干扰和影响。这种波虽然可以用上述的楔形水波来比拟，但有着迥然不同的性质。

激波的厚度很小，经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高，速度立即下降。当这两道激波波及到无论哪个空间和物体时，均会感到这种强烈的变化，反映到人的耳朵裏，使耳鼓膜受到突然的空气压强变化，就感觉是两声雷鸣般的巨响。这种响声就称之为音爆。(另一种说法:如图飞行速度在接近空气震动扩散速度音速时。这时间前后会形成一个分介面。在小于音速时，飞行反向面空气震动的扩散方向和飞行方向向反。在大于音速时，飞行反向面空气震动的扩散方向和飞行方向一致。如图示的黄蓝交介面上出现相反的空气震动扩散方向。在这交界上出现空气撕裂。压差产生气雾。这能量来源于飞行动能。飞机必须提供足够的能量使影响範围内的空气进行扩散方向返转。这就是为什麽飞机的速度会下降。)

激波的形成是超音速飞行的典型特征。激波面将增加空气对飞行器的阻力，这种因为音速造成提升速度的障碍被俗称为音障。

影响因素

强烈的音爆不仅会对飞行器本身跨越沖击面的部分造成巨大的压力，也会给地面建筑物产生损害，所以各国一般都禁止超音速飞机在住宅区上空突破音速。

音爆云

音爆只有在飞机作超音速飞行时才会出现。当飞机在一定高度下以超音速飞行时，由于激波引起的强烈的压力变化。便产生了音爆。但是飞行员是不会听到这种响声的，因为飞行员坐在座舱裏，激波引起的压强、密度、温度的变化，飞行员是无法感觉到的。即使座舱不密封。由于飞行员始终处于前激波的后面、后激波的前面，也就是说，他是处在一个暂时的稳定的等压强的条件下，也是听不到的。

音爆的强弱以及即对地面影响的大小，与飞机飞行高度有着直接的关系。因为，激波和水波一样，距离越远，波的强度也越弱。当飞机作低空超音速飞行时，不但地面的人畜能听到震耳欲聋的巨响，影响人们的生活和工作，严重的还可以震碎玻璃，甚至损坏不坚固的建筑物，造成直接的损失。随着飞行高度的增加，这种影响越来越弱，当超过一定的高度后，地面基本不会受到影响。