什么是隔音墙?

你应该说的是音障。

在二战后期,战斗机的最大速度已经超过了每小时700公里。再进一步提高速度,就会遇到所谓的“音障”问题。

声音在空气中传播的速度会受到空气温度的影响,数值是变化的。飞行高度不同,大气温度会随高度变化,所以当地声速也不同。在国际标准大气下,海平面的声速为1227.6公里/小时,在l1000米的高度为1065.6公里/小时。对于时速超过700公里的飞机,迎面而来的气流流过机身表面时,由于表面形状不同,局部速度可能远高于700公里。当飞机飞得更快时,局部气流的速度可能达到音速,产生局部冲击波,会大大增加气动阻力。这个“音障”,

一直深深困扰着高速战斗机的飞行员。每当他们的飞机接近音速时,飞机的控制就会出现奇怪的反应,如果处理不当,就会毁了飞机,害死人。二战后期,英国的喷火战斗机和美国的雷电战斗机在接近音速的高速飞行时,第一次感受到了空气的可压缩性效应。也就是说,在飞机高速飞行的前方。由于局部冲击波,空气被压缩,阻力急剧增加。喷火式飞机以最大功率俯冲时,速度可达十分之九音速。这么快的速度,足以让飞机感受到空气的压缩效应。为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度,科学家们采用了一个反映飞行速度的重要参数:马赫数。它是飞行速度与当地声速的比值,简称M数。m数是以奥地利物理学家I·马赫的姓氏命名的。马赫在19世纪末进行了子弹和弹丸的超音速实验,首次发现了超音速气流中扰动源产生的波前的存在,即马赫波。m数小于1,表示飞行速度小于音速,是亚音速飞行;m等于1,表示飞行速度等于音速;m数大于1,表示飞行速度大于音速,是超音速飞行。

二战后期,升降机的飞行速度达到650-750 km/h,接近活塞式飞机飞行速度的极限。比如美国的P-5lD野马战斗机,最大时速765公里,大概是螺旋桨推进的活塞升力中飞行最快的了。要进一步提高飞行速度,需要增加发动机推力,而活塞发动机却无能为力。航空科学家意识到,要达到音速,必须使用全新的航空发动机,也就是喷气发动机。

二战末期,德国成功研制出新型战斗机Me-163和Me-262,并投入苏联和德国前线。两者都是当时普通人没见过的喷气式战斗机,后掠翼。前者装备1液体燃料火箭发动机,速度933km/h;后者装备两台涡轮喷气发动机,最大速度870 km/h,是世界上第一种实战型喷气式战斗机。虽然他们的速度明显快于对手的活塞战斗机,但由于他们的稀缺和不灵活,他们的参战实际上并没有对挽救法西斯德国的失败命运起到任何作用。

德国喷气式飞机的出现,促使曾经的反法西斯国家加快发展自己的喷气式战斗机。英国的“流星”战斗机很快飞上蓝天,苏联著名的飞机设计局,如米高扬、拉沃奇金、苏霍伊和雅科夫列夫等都开始研制可以与德国新型战斗机相抗衡的飞机。

米高扬设计局研制了I -250实验型高速战斗机,采用复合动力装置,由活塞发动机和冲压发动机组成。在7000米高空,这台发动机产生的总功率为2800马力,可使飞行速度达到825公里/小时,1945年3月3日,试飞员德耶夫驾驶I -250完成了首飞。在苏联战斗机中,I-250是第一种飞行速度为825千米/小时的飞机..它是小批量生产的。

苏霍伊设计局研制了苏-5实验截击机,

还使用了复合动力装置。1945年4月,苏-5的速度达到800 km/h,另一型号苏-7除了活塞发动机外,还装有液体火箭加速器(推力300 kg),可以在短时间内提高飞行速度。Lavochkin和Jakovleff设计的战斗机也装有液体火箭加速器。而使用液体火箭加速器提高飞行速度的方法并不可靠,其燃料和氧化剂只够用几分钟;而且腐蚀性的硝酸氧化剂使用起来也很麻烦,甚至会发生发动机爆炸事故。试飞员拉斯托古耶夫在一次火箭助推加速器爆炸事故中丧生。在这种情况下,苏联航空工业暂停了液体火箭加速器在飞机上的使用,全力发展涡轮喷气发动机。

涡喷发动机的研制成功,突破了活塞式发动机和螺旋桨带来的速度限制。然而,尽管有了新的动力装置,但在通往音速的道路上还有许多障碍。当时在实践中发现,当飞行速度达到十分之九音速时,也就是马赫数在每小时950公里左右时,当地的冲击波会迅速增加阻力。为了进一步提高速度,发动机需要更大的推力。更有甚者,冲击波可以使流经机翼和机身表面的气流非常混乱,使飞机剧烈抖动,非常难以控制。同时机翼会下沉,机头会往下掉;如果这时飞机正在爬升,机身会突然自动翘起。这些恼人的症状可能会导致飞机坠毁。

空气动力学家与飞机设计师密切合作。进行了一系列飞行试验,结果表明,为了进一步提高飞行速度,飞机必须采用新的气动外形,比如后掠翼要减薄。前苏联茹科夫斯基流体动力学研究所的专家对后掠翼和后掠翼飞机的构型类型做了大量的理论研究和风洞试验。在Ostoslavski领导的实验中,一架装有固体火箭加速器的小型模型飞机在高空发射。模型从飞机上掉落后,火箭加速器在滑翔坠落过程中点火,使得模型飞机的速度超过了音速。专家据此探索超音速飞行的规律。苏联飞行研究所也进行了一系列研究,了解随着空气可压缩性和气动弹性的增加,高速飞机的气动特性。这些基础研究对超音速飞机的诞生起到了重要作用。

美国对超音速飞机的研究,

主要集中在贝尔X-1“空中火箭”超音速火箭动力研究机。开发X-l的初衷是制造一种飞行速度略高于音速的飞机。X-l飞机的机翼非常薄,没有后掠角。它由液体火箭发动机提供动力。由于飞机上可携带的火箭燃料量有限,火箭发动机工作时间很短,X-1无法靠自身动力从跑道上起飞,需要挂在一架B-29“超级堡垒”重型轰炸机的机身下,吊向天空。

起飞前,飞行员坐在X-l的驾驶舱里。轰炸机飞到高空后,像扔炸弹一样扔下了X-l。X-l离开轰炸机后,在滑翔飞行中启动自己的火箭发动机加速飞行。X-1在6月1946 65438+10月19进行了首次空中发射试验;其火箭动力试飞首次空中发射,直到当年65438年2月9日才进行,使用的是X-l的2号原型机。

大约过了一年,X-l的第一次超音速飞行才成功。正是美国空军试飞员查尔斯·耶格尔机长完成了人类航空史上的这项开创性工作。他是6月1947+10月14完成的。24岁时,查尔斯·耶格尔(Charles yeager)成为世界上第一个飞行速度超过音速的人,使他的名字载入了航空史。这是一次非常困难的飞行。耶格尔驾驶X-l在海拔12800米的高空,使飞行速度达到1078km/h,相当于m1.015。

人类首次突破“音障”后,加速了研制超音速飞机的进程。美国空军和海军争夺速度记录。1951年8月7日,美国海军道格拉斯D.558-II“空中火箭”研究机的速度达到了M1.88。有趣的是,X-l和D.558-II都被称为“空气火箭”。D.558-II也由火箭发动机提供动力,由试飞员威廉·布里奇曼驾驶。8天后,布里奇曼驾驶这架研究机飞到了海拔227,265,438+0米的高度,使他不仅成为了当时最快的人,也是最高的人。然后在1953,“空中火箭”的飞行速度超过了M2.0,大约是2172 km/h..通过一系列研究机的理论研究和飞行实践,

包括付出血的代价,终于掌握了超音速飞行的规律。高速飞行研究成果首先用于军事,各国竞相研发超音速战机。1954年,前苏联的米格-19和美国的F-100“超级军刀”问世,是第一批服役的、仅依靠自身喷气发动机就能在平飞中超过音速的战斗机;很快,1958 F-104和米格-21将这一纪录提升到了M2.0,虽然这些数据只能在飞机在高空满负荷的短时间内达到,但人们仍然很享受追求这一荣耀的时刻。“高空高速”的情结被米格-25和SR-71两种“双三”飞机发挥到极致。它们的升限高达30000米,最大速度达到了惊人的M3.0,接近喷气式发动机的极限。随着近几年实战经验的积累,“高空高速”已经不适用,这股热潮也逐渐降温。

超音速飞机的机身结构与亚音速飞机有很大不同:机翼必须薄得多;关键因素是展弦比,即机翼厚度与弦长的比值。亚音速活塞式飞机,轰炸机的展弦比是17%,战斗机的展弦比是14%。但对于超音速飞机来说,很难超过5%,即机翼厚度只有弦长的二十分之一甚至更小,机翼最大厚度可能只有十几厘米。超音速飞机的翼展(即机翼两端的间距)不能太大,而要趋向于更宽更短,要加大机翼的弦长。设计师想出的办法之一就是把机翼做成三角形,前缘后掠角大,翼根长,从机头到机尾与机身相连(如幻影-2000)。还有一种方法是把超音速机翼做得又薄又短,可以避免后掠角(如F-104)。

从上面我们可以知道,根据一架飞机的外形,基本可以判断它是超音速还是亚音速。

当飞机的速度达到音速时,会产生很强的阻力,使飞机产生强烈的振荡,速度衰减。这种现象俗称音障。当飞机突破这个障碍的时候,整个世界都安静了,所有的声音都被抛在了脑后!那个白色的东西很珍贵,因为在正常情况下,在音障被打破的那一刻,由于气流的不均匀搅动,它是看不见的。