神奇的音障之谜大揭秘(3)

声障一词最早出现于20世纪40年代初期。第二次世界大战中，战斗机的设计已经相当成熟，虽然还沿用直机翼，但暴露在机外的零件已经很少，飞机外形十分“干净”。当时单台发动机的动力已超过一千马力（1马力=735.499瓦），飞机的平飞速度已达声速的一半；俯冲时，可以超过声速的0.7倍。正是在后一情况下发现飞机有自发栽头和尾翼强烈抖振现象，使整个飞机有破碎的危险。后来发现，自发栽头是由于翼面附近出现相当大的超声速区，翼面上吸力区（气压低于大气压的区域，也称负压区）大大地向后扩展，压力中心显著后移，从而产生很大的低头力矩造成的。翼面上的局部超声速区是以激波为后界的，而激波又引起翼面上的边界层分离；分离流很不稳定，打到尾翼处就会引起尾翼抖振。同时这还使飞机的阻力随马赫敷的微小上升而急剧增大，因而人们认为声速是飞行速度进一步提高的不可逾越的障碍。随着飞机外形设计的不断改进（如改用展弦比较小和翼剖面更薄的后掠机翼），推力更大的喷气发动机的制成，声障也就成为一个历史名词。

物体与流体发生相对运动时，会对流体产生扰动。

下面，以飞机与大气的扰动为例，当飞机引起大气的扰动之后，这个扰动将以波的形式向空间传播。理想的形式为球面波。但根据相对运动原理，在1时刻飞机在地点1引起球面波1，

之后飞机以v的速度前行，球面波以u的速度扩散，在2时刻飞机在地点2引起球面波2，两者速度不变。如此积累，因为飞机始终在向前，则若干波的叠加后形状。

以上是飞机匀速飞行的情况，若飞机加速，则情况更加明显。 如果飞机速度没有超音速，即v<u，则波始终在飞机之前。但当v=u时，则飞机与波开始保持静止。飞机继续加速，v>u时，第一次引起的扰动波将与以后引起的扰动波叠加，并始终处于飞机前部不远处。这个不断叠加的波就是我们通常所谓的激波了。

音障现象是一个统计结果。

如果仅仅是因为在音速附近，所以出现音障现象，那么飞机整体均应

出现音障现象，因为飞机整体是一个速度。如果说音障造成了液化，那么整个飞机都应在液化环境中。所以用音障来介绍飞机周围的液化现象是不合适的。尽管在音速的时候出现了空气液化的情况，液化应该从其自身的产生条件来考虑。当湿度大的空气受到压缩时，空气中的水就会液化。当飞机速度很高的时候，将在迎风面形成高压，高压下空气中水汽沸点升高，就会出现液化现象。这也可以解释为什么飞机后半部分没有雾的现象。因为飞机后部压力低，甚至出现负压，即使前方的水颗粒进入该区域，也会汽化而看不出来。

关于飞机周围压力变化，可以看做飞机不动，空气吹飞机，迎风面会出现高压，背部负压，这在流体力学里面是有结果的。