令人烦恼的音爆是如何形成的呢?( 二 )


我们知道 , 火药爆炸的庞大响声其实就是空气被骤然压缩的成果 。 N形波的前激波和后激波也都是空气被急剧压缩所致 , 所以传到人耳里 , 就是强烈的爆炸一样的声音 , “砰砰”的接连两声 , 是为音爆 。 超音速飞机一路飞 , 飞机前面的凸起部位就不断地撞开空气 , 空气又不断地在机从头至尾处闭合 , 于是音爆就在地面一路不断地炸响下去 。

令人烦恼的音爆是如何形成的呢?

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今朝 , 业界利用“感知分贝程度”(PLdB)來权衡音爆的大小 。 协和号飞机的PLdB程度高达到105 , 足以震碎地面居平易近的窗玻璃 。 研究人员遍及认为 , PLdB75是陆地上空超音速飞翔的可接管值 。
可是这一尺度并不轻易达到 , 或者说 , 迄今为止还没有超音速的商务机能达到这一尺度 , 是以 , 很多国度和地域是禁止客机在大陆上空以超音速飞翔 。
想要卖出超音速飞机 , 就必需包管它在陆地上空的飞翔速度也要跨越音速 , 不然超音速飞机是没有市场可言的 。 所以 , 宿世界列国的航空工程师们都正卯足了劲 , 设法设法消弭或者减轻音爆 , 以期超音速客机飞翔的时辰动静能小点儿 。
削弱音爆的思绪
早在上宿世纪70年月初起头研究激波特征的时辰 , 美国宇航局和康奈尔大学的科学家们就发现 , 只要对机型进行邃密的设计 , 就可以操纵机身各部位发生的激波的差别 , 诱使它们互相对消 , 使最后传到地面的N形波的强度减小 , 以减低音爆的影响 。 遗憾的是那时的计较机能力有限 , 这个设想没能实现 。 2003年 , 美国宇航局和国防部高级研究打算局合作 , 重启了音爆研究打算 , 验证了这个设法的准确性 。 试验表白 , 他们的方案可以将音爆强度降低1/3摆布 。
最简单的方式就是增添机鼻长度 。 伸长的机鼻(飞机最前端的部门 , 本家儿要感化是调整气流 , 使之光滑)可以有用地将N形波转化当作一系列弱的激波 。 这降低了前激波的强度 , 削弱了音爆的第一声巨响 。 这个设想已经应用在一系列超音速战斗机上 , 但在客机上的应用尚处于起步阶段 。 2006年 , 湾流公司与美国宇航局合作开辟的、最快巡航速度可达1.8马赫的“恬静长钉” , 就采用了这一构思 。 “恬静长钉”的原型是波音F-15战斗机 , 加上了个可伸缩的机鼻 。 机鼻睁开长24英尺(约7.3米) , 由碳纤维复合材料制当作 。 在飞翔的过程中 , 机鼻可以睁开 , 当作功将前激波转化当作3个小的激波 , 减小了音爆 。
此外 , 音爆的大小与飞机的重量当作正比 , 所以 , 一些飞机制造商方向于设计小型的超音速飞机 。 例如 , 美国超音速航空国际公司和洛克希德·马丁航空航天公司合作研制的“恬静超音速公事机”(QSBJ)就是小型飞机 。 它只能容纳10名摆布的乘客 , 但据说它的噪音却比协和号低得多 , 地面的人们根基不会注重到 。
马赫截止 , 让音爆无法达到地面
所有机身外形调整的最终目标都是降低前后激波的强度 , 将N形波转化当作光滑的S形正弦波 , 使不协调的音爆变得柔和 , 或者几不成闻 。 但这长短常艰难的使命 , 并且按照传统的不雅念 , 飞机的低音爆和高机能是不成兼得的 , 也就是说低音爆的设计凡是机能欠安 。 于是美国的亚利安航空公司决议另辟门路 , 它试图应用马赫截止现象来实现超音速商务机的静音飞翔 , 而不采用复杂的降低音爆的外形设计 。

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