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航展上机身涡流带出的水汽涡流被认为是音爆现象你怎么看？

超音速,飞机,音障航展上机身涡流带出的水汽涡流被认为是音爆现象你怎么看？

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

航展上机身涡流带出的水汽涡流被认为是音爆现象你怎么看？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

不能这么定论，飞机出现所谓水汽涡流，也就是白色水汽化云并非都出现在超音速飞机上，民航客机也会出现，并且通常是在起飞降落、大迎角状态下容易产生，还有一个条件就是空气湿气重的情况下很容易出现。超音速所产生的音爆云和航展上飞机产生的水气化云是两个不同的概念。航展上是不会允许音爆出现的，音爆具有很强的震荡破坏作用，因此，在航展上玩音爆是很危险的。

音爆，是超音速飞行突破音障时产生的特殊现象，音爆出现会有音爆云，简单讲是这样的：音速一般取值1224公里/小时，超过这个数就叫做超音速飞行，用M（马赫）数表示；飞机在空中飞行时，空气起到了升力作用，例如，民航客机的推重比即便是发动机推力只有飞机空重的一半以下，客机照样能飞起来，奥妙就是飞机的两个大翅膀，依靠空气动力学所产生的升力效应。这也说明空气具有浮力性，也就是阻力，因此，飞机在突破音障的过程是这样子的：飞机在空中飞行需要排开空气，随着飞机速度增高，很多来不及扩散的空气被层层叠叠的堆积在机头部位，形成一个阻力层，也就是激波，飞机要实现超音速，就必须冲破这堵墙；在说说音爆：声音是以振荡波的形式存在，必须要有传播介质，空气就是声音的传播介质，因此，我们能听到各种声音。如果是真空，没有空气声音就不能传播，所以，在真空状态下是听不到声音的。声波有一个特点，越是密度大，传播效果越好，例如，水、固体的声波传播效果比空气好，因此，声波喜欢扎堆，喜欢往密度大的地方跑。而飞机准备突破音障时，机头前面的激波就是一个空气被压缩的地方，密度大，因此，飞机本身的声音都堆积在这里，这给音爆的产生提供了支持。当飞机卯足劲一下子把音障墙给捅破的瞬间，空气发生急速扩散，而埋伏在空气墙中的声音也随着空气而快速扩散，这就是音爆。

为了方便理解，我用大白话的方式阐述，还不明白？再简单点，看看船头的水流就清楚了，船越快，船头的浪越是堆积，阻止船前进，船要想更快就必须克服这个阻力，于是快艇都把头抬起来。水和空气都是介质，只不过水的密度比空气大800倍。再说说音爆云：空气中不但能传播声音，也是有各种物质组成的，氧气、氮气、灰尘、水分子等等，水分子存在空气中，飞机突破音障墙时，这个音障墙里水分子多，因为空气被压缩，出现激波或局部激波，导致空气中的水汽凝结成云，这就是音障云出现的原因（更详细的我后面再讲）。那么，航展上飞机出现的是超音速形成的音爆云吗？音障云有三个出现的形式：低亚声速不规则凝结云（学名为普朗特-格劳厄凝结云），也就是说，并不是只有突破音障时才能出现这种凝结云，低速度时也会出现，样子是不规则的；二是高亚声速锥形凝结云，这个锥形并不尖锐，而是很蓬松；三是超声速锥形凝结云，也就是说，这种锥形的凝结云，只有超音速锥形凝结云才是飞机突破音障后产生的现象。由此可见，飞机出现凝结云不一定就是突破音障才有，民航客机起飞，战斗机低亚音速飞行时也会有，不过，凝结云出现，有一个必须的条件，必须是超音速、近超音速、或者是飞机局部出现超音速才能形成凝结云，例如，大迎角状态时就会在机翼部位产生相对于空气气流的局部超音速特征。

经过研究发现，当飞机速度接近超音速时，其局部气流的速度已经达到了音速，并产生了局部激波，例如，民航飞机在起飞阶段油门最大，虽然速度没有达到音速，但在机翼襟翼、副翼开启到获得最大的升力状态时布局空气气流速度已经达到了超音速。战斗机在低海拔地区表演时，大迎角状态下虽然速度没有达到音速，但局部速度也达到了超音速，接近超音速就会形成激波，此时，如果，空气湿度、温度适合就会出现凝结云现象。所以，航展上的战斗机机翼背部出现白色凝结云现象并不是超音速飞行时产生的音爆云，而是亚音速飞行时局部出现超音速气流，形成了发散的凝结云，而非锥形的音爆云。

凝结云是怎么产生的：我们知道了凝结云现象是飞机超音速或者是局部速度接近超音速才能产生，具体怎么回事？这个问题争论最大，有观点认为，是水气凝结，有观点认为是水气蒸发。水气凝结的理由是飞机局部（通常是机翼或者是翼尖）出现涡流，形成低气压，例如，大迎角状态下机翼上部会由于空气气流被阻挡，形成一个低压区。空气流速与压力成反比，即空气流动得越快，空气的压力就越小，反之亦然。这个没问题，飞机机翼就是下面平，上面有曲率，下机翼面压强大，上翼面压强小，力都是作用力与反作用力共生共存，因此，产生升力效应。飞机大迎角状态时，机翼上部出现低压区，气压降低，内能下降，温度也会随之下降，局部低温会明显低于环境温度，因此，会导致该区域的水蒸气凝结，出现白雾现象。

不过也有观点认为，低气压温度降低，没错，但是，气压低水的沸点也会降低，例如，平原烧开水100℃才开锅，高原地区70℃就开了，甚至更低。因此，飞机大迎角状态下机翼上部的低压区是非常低的，远比高原地区气压低，并且是瞬间失压，所以，水分子的沸点会低于环境温度，水分子被瞬间蒸发，变成水蒸气，而水蒸气瞬间脱离低压涡流区，被凝结成小水滴，形成凝结云。两个观点不同之处在于多了一个水气化过程。

不论那种观点，有一点是明确的，就是要产生凝结云现象必须要有一个特定条件：出现激波或局部激波，这是第一个，二是大气水汽含量足够高和飞机附近的局部温度分布足够低，只有这样才会出现凝结云现象，而出现这种现象时，飞机速度并不一定达到或者是超过音速，只要局部条件满足就会出现。因此，题目所说的，航展时飞机出现的涡流云并不是音爆云。

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