飞机音爆会"反伤"自己吗?真相让人意外
差不离,你有没有被天上突然传来的"巨响"吓到过?窗户嗡嗡震、玻璃都在抖,那就是音爆来了!可很多人不知道,这声"惊天巨响"对飞机本身会不会也有伤害?毕竟力的作用是相互的嘛,飞机制造了这个冲击波,自己会不会也被"震伤"?这个问题问得挺聪明,但答案可能和你想的不太一样。
音爆的本质是飞机超音速飞行时,前面压缩的空气波和后面扩散的尾流叠加在一起,形成锥形的冲击波传到地面。但对飞机来说,这个过程就像鱼在水里游——鱼搅动了水流,水流会"反弹"给鱼吗?并不会,因为飞机始终处于自己产生的压力场内部,音爆是" leftover "(剩余产物)被甩到身后去的。飞机感受到的气动载荷主要来自飞行本身的速度和压力,而不是身后那个已经脱节的冲击波。换句话说,音爆是飞机"扔出去"的,不是"扛在身上"的。 不过别急着下结论,飞机在突破音障的瞬间,确实会遭遇一阵剧烈的颠簸和抖动,这叫"音障效应"。这时候机身要承受巨大的气动阻力突变,早期甚至有飞机因此解体。但这不是音爆"反噬",而是超音速转变过程中的必经阵痛。现代超音速客机像协和号、图-144,还有现在的Boom Overture,都通过流线型机身、三角翼设计把这个问题解决了。真正需要操心的是地面的人——音爆能让玻璃窗震裂、牲畜受惊,所以各国都禁止超音速飞机在陆地上空飞得太快。
说到这儿你可能发现了,音爆对飞机的影响几乎可以忽略,但对地面却是实实在在的"声学污染"。这也是为什么超音速民航沉寂了二十多年,直到现在才重新被提起。工程师们不是在解决飞机"扛不扛得住"的问题,而是在绞尽脑汁怎么让音爆"安静点"——比如NASA正在搞的X-59验证机,目标就是把音爆从"砰"的一声变成"噗"的一下,轻到地面上的人几乎察觉不到。 你觉得未来超音速飞机会重新普及吗?要是从北京到上海只要一小时,但票价贵三倍、还得忍受轻微音爆,你会买单吗?评论区聊聊!