標籤:超音速飛機流線形

年,羅賓斯進行實驗時,炮彈的時速超過820英里。即大於空氣中的聲波傳播速度(約每小時760英里),在實驗中他發現牛頓的平方阻力公式只適用於運動速度較低的情況。當運動速度比較高時,阻力的增加遠較此公式所給出的為快。有時甚至高達3-4倍,特別是在運動速度到達聲速之前,阻力出現一個非常突然的增加,過了聲速以後,阻力又開始下降,逐漸趨向正常值,這種阻力在聲速附近突然上升的現象就是所謂的」聲障」現象。

1聲障的困惑

1740年羅賓斯對這一現象作了解釋 ,他認為空氣是由許多無窮小和做無常運動的質點組成,它們之間有很大的距離,是一種稀薄介質.能被一快速運動的物體所壓縮,例如在炮彈的前方空氣被壓縮時,炮彈自身會直接感受到一種全新的力 ,即空氣彈性力,歐拉對這一現象也解釋說」當速度增加時,從某一速度開始,流體質點被壓縮,而且越來越厲害,質點之間的距離減小,物體的正前方,流體的壓強增高,而它的後方則正好相反,這樣,在高速時物體所受的阻力大一些,低速時小一些」.
聲障
羅賓斯之後,1775年赫頓與1840年底戴恩也用圓彈頭做過同樣的實驗,獲得相同的效果,1865年與1870年間R.F.巴什弗斯又用尖彈頭作過實驗,但他不用彈道擺而用自己發明的電計時器,他讓彈頭穿過一系列屏幕,很準確地確定彈頭穿過屏幕的時間,然後找出沿彈道的速度,最後求出阻力規律,並對標準彈頭列出阻力表,其速度範圍約在每小時70-2000英里之間.

2對音障的認識

在一定條件下,空氣能夠形成堅固的"牆壁"。據航空史記載,空氣壁曾經把堅硬的飛機撞得粉碎。一切物體,包括飛機在內,在空氣中運動時都會給前面的空氣一定的壓力,結果使那部分氣體壓縮,形成一個密度很大的壓縮氣體層,好像一座空氣牆壁。物體運動速度越大,空氣牆的硬度就越大。空氣牆總是以聲速向前運動著,只要物體運動速度小於聲速,就不會碰上它。如果物體以超聲速飛,就要碰上空氣牆壁了。

3定義

自從萊特兄弟發明飛機以後,人們為提高飛機的飛行速度不斷努力。但是當飛行速度接近聲速時,爆炸事故不斷發生,原因就是由於碰到了空氣牆壁。這類事故總是發生在飛機速度接近聲速時,人們又把空氣牆形成的飛行障礙叫做音障。音障是一種物理現象,當物體(通常是航空器)的速度接近音速時,將會逐漸追上自己發出的聲波。聲波疊合累積的結果,會造成震波(Shock Wave)的產生,進而對飛行器的加速產生障礙,而這種因為音速造成提升速度的障礙稱為音障。

4解決方法

20世紀50年代,航空航天進入了超聲速時代,人類再一次遇上了音障問題,在工程師們的多方努力和精心安排下已順利地克服了這一困難。為了提高飛機的速度,必須衝破空氣牆設置的障礙。為此,科學家改進飛機的外形,將機翼做成薄的菱形或三角形,同時將機身和機翼前緣做成尖形,並使機翼后掠,整個飛機變成箭頭形通過一系列改進,飛機終於順利地穿過空氣牆。1947年人類首次實現超聲速飛行。現在已有超聲速飛機、超聲速汽車。一些先進的噴氣式飛機,速度已經是聲速的兩倍甚至三倍。
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