音爆是什么_“音爆”是什么东西

　　2009年1月8日下午3时左右，重庆主城很多人突然听到三声巨响。巨响后，有人猜测是飞机坠毁、工厂爆炸、房屋坍塌或是……不少市民以为又发生地震，纷纷跑出家门躲避。随后，有人发现手机打不通。至下午6点10分左右，手机才恢复畅通，
　　11日，成都军区空军有关部门和民航部门都正式否认曾发生坠机事故。8日当天该地区也没有出现化工厂或烟花仓库爆炸灾害、于是这个问题引起很多人的好奇心。至于当时手机不通，经查明是部分手机通信系统硬件故障，与响声无关，并且三小时后已修复。后来根据网友们的判断，这个响声很可能是飞机的“音爆”现象。
　　
　　音爆的成因
　　
　　“音爆”是一种声学现象，在发展超音速飞机时代开始不久即有不少类似记录。这种响声只有在飞机超音速飞行时才会出现，通常人们听到的是2-3响，它的声音强弱以及对地面影响的大小，与飞机速度、飞行高度和飞行状态(上升、下滑或转弯)以及大气温度、风向、风速等有直接关系。当飞机作超音速飞行时，如果高度较低，地面就能听到一两声爆炸一样的震耳声音。由于这种响声强度较大，直接干扰了人们的生活和工作，严重时还可以震碎大量房屋的门窗玻璃，甚至损坏不坚固的建筑物，养鸡场的鸡可能受到惊吓大量死亡或不下蛋，造成居民直接的财产损失，引起很多赔偿官司。于是在上世纪六七十年代曾对其产生的机理进行过大量研究。
　　要了解“音爆”首先得从飞机高速飞行时产生的激波开始，激波是由于空气的可压缩性在飞机高速飞行时才呈现而形成的。飞机在低速飞行时可以认为空气是不可压缩的，理论和实践都证明的确如此。音速标准在地面上是340米／秒，其真正数值与大气温度有关，当飞机速度接近音速时，空气的可压缩性便显现出来了。在飞机与气流相对速度达到音速后，例如机翼当中的上表面局部处，即出现“激波”。这是一层受压缩的空气，就像一面矮墙一样垂直于翼面。
　　激波用眼睛一般是看不见的。但笔者乘坐现代民航机时，在晴天高空航行过程，飞机速度约为音速的85％(即马赫数约0.85)时，经常可看到机翼上表面当中有一条淡淡的顺翼展方向的黑影在反复作幅度不大的前后晃动，其位置就在理论上机翼可产生激波的地方，这很可能就是机翼上激波根部的影像，否则中午在高空飞行，不可能有东西在机翼上方，哪来的长条形影子?当飞机开始减速降低高度下滑时，这影子就不见了。
　　题图可以看见两架F／A-18战机正好穿过音障(早期飞机难以超音速飞行，人们称之为音障)。在飞机的周围，有一团很美观的云雾。它的成因是激波前后瞬间空气压力骤降，发生了一种扰动效应，因此，空气中的水气就凝结成小水滴形成云雾，其形状约相当于当时激波的形状。
　　当飞机速度继续增加，机翼上的激波位置会向后移。在飞机速度超过声速(即马赫数>1)，机头前方会也会出现激波。速度愈大，激波愈向后倾斜，这种激波是锥形的，称“激波锥”。有的飞机在机翼甚至尾翼也会产生类似的激波，激波锥的长度是有限的，锥形末端距离越远，激波的强度也越弱。
　　激波的厚度很小，但经过激波后空气的压强、密度、温度都突然升高，气流速度立即下降，如果超音速飞行的飞机高度较低，激波碰到地面，反映到人的耳朵里便是突然的空气压强变化。如果压强变化足够大便会使人感觉到爆炸般的几声巨响。这种响声后来就称之为“音爆”(sonic boom)。而随着飞机飞行高度的增加，这种影响越来越弱，所以很多国家现在都规定飞机不要在一定高度以下作超音速飞行，但即使在相当高度上飞行，如果飞行速度很大，在地面很大范围也可能听到音爆，不过不一定是灾难性音爆，而只是几声巨响而己。
　　
　　常见的一种误解
　　
　　由于个人在地面上只能听到1～2声巨响，所以很容易误认为飞机在刚好过音速时会产生音爆，飞机超音速后便没有音爆了。事实上不是这样。飞机上的激波是附在飞机机体上的，会跟着飞机一起往前飞。当速度和高度都合适时，沿飞机轨迹下面一路上的地面都会听到音爆，只是听到的不会是同一个人，当飞机飞行速度约M1.5、高度3000米时，“音爆区”可达到40千米宽。若速度大到M2.0，高度约10000米，“音爆区”宽度甚至可达到60千米，因此在重庆市区听到的巨响如果是“音爆”，并不表明当时飞机正好在市区上空。
　　上述数据是“协和”号超音速客机当年为了解如何飞行才不至于产生音爆扰民和争取美国适航许可时进行研究所得的理论数据。音爆强度与飞机大小关系不大，所以其它飞机的情况也差不多，但真正“扰民区”的大小还与当时大气温度、风向、风速等有关。
　　
　　编辑　秦蓁