新活死人之夜2006:超音速飞机

回答问题之前，惊诧和b4前面三个……

现在回答lz问题——
针对激波阻力，是可以通过公式推导来解决的。公式打起来比较麻烦，从略了。有兴趣可以看我以前回答的问题，有公式推导。定性而言，激波阻力是飞机在超过音速时突增的阻力，可以通过增加机翼后掠角，延缓机翼表面空气流速（确切说是因为垂直于翼剖面的空气流速要乘以在这个方向上的投影，所以实际速度比空速要低）；机身剖面设计遵循面积律，也就是采用所谓的蜂腰设计；采用大推力的发动机（其实第一架突破音速的飞机X1并没有采用面积律，而且印象中机翼开始也没有后掠，完全依靠采用了火箭发动机来抗衡激增的激波阻力来突破音速的）几种常规手段来突破音速。当然，在实践中发现必须要采取相应的补偿手段来解决超音速时飞机静稳定性的变化等，这个是后话了。

最后，想奉劝诸如ls3位，回答问题还是有点头绪比较好，弓形激波什么得跟这个问题没有丝毫关系！不要搞得无厘头来哗众取宠。无知！

飞机音障共振瞬间

人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数MO.9空中时速约950公里时，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧增。要进一步提高速度，就需要发动机有更大的推力。更严重的是，激波能使流经机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难。同时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰。这些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。由于声波的传递速度是有限的，移动中的声源便可追上自己发出的声波。当物体速度增加到与音速相同时，声波开始在物体前面堆积。如果这个物体有足够的加速度，便能突破这个不稳定的声波屏障，冲到声音的前面去，也就是冲破音障。

一个以超音速前进的物体，会持续在其前方产生稳定的压力波(弓形震波)。当物体朝观察者前进时，观察者不会听到声音；物体通过后，所产生的波(马赫波)朝向地面传来，波间的压力差会形成可听见的效应，也就是音爆

当飞机的飞行速度比音速低时，同飞机接触的空气好像“通信员”似的，以传递声音的速度向前“通知”前面即将遭遇飞机的空气，使它们“让路”。但当飞机的速度超过音速时，飞机前面的空气因来不及躲避而被紧密地压缩在一起，堆聚成一层薄薄的波面——激波，激波后面，空气因被压缩，使压强突然升高，阻止了飞机的进一步加速，并可能使机翼和尾翼剧烈振颤而发生爆炸。

所以更顺利的飞行只有在亚音速及超音速以后

让迎风的面积减小，观察一下一些超音速的战机就会发现，他们的头都是尖的，说得通俗点就是“刺破音障”，减少音爆。

第一架完成超音速飞行的飞机是将更像一颗装了火箭发动机的子弹，是通过在高空由B29释放后打开了火箭发动机实现的，并没有什么太多的意义，只不过是让人们明白了音障不是不可突破的！
超音速飞机实际上面对这两个主要问题：
第一就是动力问题，当接近音速时会有部分机体表面的流速达到音速，产生激波，从而产生了极大的激波阻力，造成动力不足。解决这个问题有两个途径，其一就是减小激波阻力，通过采用更符合面积律的机身和小展弦比对称机翼，以及大后掠机翼（三角翼实际上应对后掠角过大时升力不足而设计的）可以大幅减少激波阻力，如二代战斗机强调高空高速性能，所以多采用的是细长机身，小展弦比菱形对称机翼和三角翼的气动外形。从第三代战机开始，涡扇发动机得以应用，飞机的推力取得了质的变化，但要想突破音速依然需要使用加力燃烧室，可见大推力发动机对于超音速飞机来说的重要性！
第二个问题就是气动中心的问题，众所周知亚音速气流和超音速气流的性质存在着很大差别，这种影响是绝对不能忽略的。有些飞机常识的人都应该知道飞机的空气动力学中心要在飞机的重心之后，这样既保证了飞机的稳定性，还提供了飞机气动翼面的操纵力矩，但超音速飞行时，飞机的气动中心前移，这样就会造成飞机失去稳定性和操纵力矩，严重的会出现飞机坠毁的事故，这样涉及超音速飞机的时候就必须要考虑到气动中心前移的问题。
但设计时往往存在矛盾，三角翼可以减小激波阻力并且气动中心偏后，具有较好的超音速性能，但对应的在亚音速就暴露出了升力不足和操纵力矩过大的问题，为了解决这个问题可变掠翼的飞机就出现了，这种飞机可以兼顾亚音速和超音速的飞行性能，通过改变后掠角来适应飞行速度，但其结构复杂，重量大，大大的制约了其发展。

而前面所提到机头上仰其实就是超音速时气动中心改变的结果，当突破音速后，由于速度的升高升力相应的提高，机头上仰，而由于气动中心前移，失去了稳定性，机头持续上扬，最终造成失速掉入尾旋中垂直坠毁。

个以超音速前进的物体，会持续在其前方产生稳定的压力波(弓形震波)。当物体朝观察者前进时，观察者不会听到声音；物体通过后，所产生的波(马赫波)朝向地面传来，波间的压力差会形成可听见的效应，也就是音爆