標籤: 暫無標籤

運動氣體中的強壓縮波。氣體中微弱擾動是以當地音速向四周傳播的。飛行器以亞音速飛行時,擾動傳播速度比飛行器飛行速度大,所以擾動集中不起來,這時整個流場上流動參數(包括流速、壓強等)的分佈是連續的。而當飛行器以超音速飛行時,擾動來不及傳到飛行器的前面去,結果前面的氣體受到飛行器突躍式的壓縮,形成集中的強擾動,這時出現一個壓縮過程的界面,稱為激波。經過激波,氣體的壓強、密度、溫度都會突然升高,流速則突然下降。壓強的躍升產生可聞的爆響。飛機在較低的空域中作超音速飛行時,地面上的人可以聽見這種響聲,即所謂音爆。利用經過激波氣體密度突變的特性,可以用光學儀器把激波拍攝下來(見風洞測量方法)。理想氣體的激波沒有厚度,是數學意義的不連續面。實際氣體有粘性和傳熱性,這種物理性質使激波成為連續式的,不過其過程仍十分急驟。

因此,實際激波是有厚度的,但數值十分微小,只有氣體分子自由程的某個倍數,波前的相對超音速馬赫數越大,厚度值越小。在激波內部有氣體與氣體之間的摩擦存在,使一部分機械能轉變為熱能。所以激波的出現意味著機械能的損失和波阻力的產生。因此在設計飛行器時,一般應避免激波的出現或減弱激波強度。激波就其形狀來分有正激波、斜激波、離體激波、圓錐激波等。

1 激波 -正激波

激波

激波的波陣面與來流垂直。超音速氣流經正激波后,速度突躍式地變為亞音速,經過激波的流速指向不變。圖a曲線激波中的中間一段是正激波。此外,在超音速的管道流動中也可以出現正激波。

2 激波 -斜激波

波陣面與來流不垂直。圖a 曲線激波中除中間一小段是正激波外,其餘部分都是斜激波,與正激波相比,氣流經過斜激波時變化較小,或者說斜激波比正激波為弱。此外,氣流經過斜激波時指向必然突然折轉。因而有兩個角度,一個是波陣面與來流指向之間的夾角,或稱激波斜角β,另一個是波后氣流折離原指向的折轉角δ。β角越大,激波越強。β角小到等於馬赫角時,激波就減弱到變成微弱擾動波或馬赫波了。

超音速飛機的翼剖面一般採用尖的前後緣,如圖b,這時頭部出現斜激波。斜激波后的壓強升高量比正激波為小,機翼受到的波阻力小。后緣處也有激波,那是因為上下翼面流來的氣流要在後緣處匯合,兩方面來的氣流都折轉指向才能匯合成一個共同的指向,斜激波正是超音速氣流折轉指向的一種形式。

3 激波 -其他形式的激波

 那種不依附於物體的激波稱為離體激波。圖b 是附體激波。翼型的半頂角確定之後,飛行馬赫數M1要大到一定的值之後才有附體激波存在。飛行馬赫數未達此值以前只存在離體激波。而像圖a那樣的鈍頭物體,則不論M1多大都只存在離體激波,只是隨M1上升,離體激波至物體的距離有所縮小而已。離體激波中間很大一部分十分接近於正激波,波后壓強升得很高,物體的波阻很大。這正是航天器重返大氣層時所需要的。航天器在外層空間繞地球轉動時速度很高,具有巨大的動能。重返大氣層時要把速度降下來,使動能迅速變為熱能並迅速耗散掉。離體激波比附體激波能消耗更多的動能,鈍頭又正好覆蓋燒蝕層,任其燒蝕以耗散熱能(見燒蝕防熱)。
  一個圓錐放在超音速氣流里(迎角為零),如M1足夠大時便產生一個附體的圓錐形的激波面(圖c )。氣流通過圓錐激波的變化與平面斜激波是一樣的。所不同的是氣流經過圓錐激波的突變之後還要繼續改變指向,速度繼續減小,最後才漸近地趨於與物面的斜角一致。也就是說,氣流在激波上指向折轉不夠,所以當半頂角相同時,圓錐所產生的圓錐激波較之二維翼型的激波為弱。 

4 激波 -相關連接

聲爆

馬赫波

磁頂

大氣層再入

核武器

相關評論

同義詞:暫無同義詞