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超音速飞行超音速飞行3D

超音速飞行超音速飞行3D

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应用截图

应用介绍

超音速客机每小时飞行的距离至少在多少千米

声音的速度是340m/s,则超音速飞机至少为340m/s,
∵v=

s
t

∴超音速飞机每小时飞行的距离至少为:
s=vt=340m/s×3600s=1224000m=1224km.
答:超音速客机每小时飞行的距离至少在1224km以上.

令人惊叹的NASA图片揭示了超音速飞机如

这样的问题要让W君回答什么?

缘起应该是这张图片吧?

3月8日,NASA在其官方网站画廊中公布的两架T-38飞行的时候所产生的冲击波照片。

这是一种利用影波成像技术(Schlieren photography)拍摄大气扰动的。

所谓的影波成像技术是利用大气密度变化导致的折射改变现象拍摄气流中冲击波的方法。

通常会利用一个光源在反光镜子的反射下投射到另外的一个反射镜内,这样就可以形成一个可以捕获空气折射率变化的区域——探测通道。

在这个区域内就可以拍摄出空气密度变化所呈现出来的明暗相间的条纹。

大家现在看到的图片其实就是一架NASA的B-200飞机在3000米高度拍摄的经过飞机下方的两架T-38的照片:

内部的Schlieren photography相机:

对于影波成像技术来说,对大家对实质意义有三:

第一就是能够让人更加清晰的从视觉上得到飞行器飞行过程中冲击波扩散的图像

第二就是可以根据这些图像进行飞行器的再次设计,以设计出更高速度噪音更小的飞行器。

第三就是——嘿嘿,如果不说军事应用就不是军武数据库了。

目前NASA的探测通道T-38超音速飞行时间过场需要3秒钟。

但这种波形是由于大气扰动造成的,因此只要大气有扰动的行为在探测通道内都可以探测得到。所以如果将探测器放得更高,以更有效的激光器来扫描探测通道,那么隐形飞机将不会继续隐身。

毕竟他们的飞行都是带有激波特征的。其实啊,这个问题在几个月前的问答里也早就给大家提过了。

所以说关注W君是有好处的吧?

如何评价超音速飞机

超音速飞机,是世界航空史上一个里程碑式跨越式巨大的进步。

超音速飞行,使人们知道了什么音障,人类制造的机器跑过了声音的速度,使人类真正实现了“一日千里”的梦想。意义重大!

飞机超音速飞行要克服什么障碍

1.声障。 首先,一般的客机要达到超音速,有难度。飞机飞行过程中对空气有强扰动作用,速度越大,扰动越强(产生的扰动波的强度越大),音速是个临界点,超过音速,飞行产生的扰动波会互相叠加,打比方上一秒产生的扰动波和这一秒产生的扰动波有叠加,叠加处的波强度就等于两者之和。飞机产生的无数的波互相叠加并向外传播,但会始终限定在一个区域内,这个区域类似马赫锥。马赫锥的锥面就是超声速飞行时产生的边界波,叫激波。激波对飞机有很强的阻力(飞行产生激波,激波阻碍飞行,是相互作用的),同时会让飞机机翼上的气流特性发生变化,比如压强、流速、温度等发生急剧变化。气流特性的急剧变化,使飞机不稳定甚至抖振,让操控飞机变得很困难,抖动也可能破坏飞机结构。 小结上文:飞机在超声速飞行时会产生激波,激波使飞机机翼的气流特性发生质的变化,严重影响飞行安全;同时,激波对飞机有很强的飞行阻力。这几个字之前讲的都是一个问题:声障。简单理解就是飞机要突破声速飞行的危险障碍,接着还有热障。 2.热障。 简单说就是超声速飞行的时候,飞机表面的空气层会受到强烈的摩擦和压缩,进而产生大量内能(可以理解为热能),使飞机表面温度急剧升高。飞机的主要结构材料是铝合金,对温度有一定要求。超过极限温度下飞行,时间一久,结构就破坏了,会烤变形。外形变了,飞机就不能正常产生气动力,渐渐失去控制,然后crash… 这种高温障碍叫热障。 a.飞机要达到音速或者超音速,飞机的外形结构需要调整,比如机翼的翼型,机头的尖度,相应的设计成本、制造难度、加工工艺,这些都是钱钱钱。超音速战斗机的机头很尖,而且机翼都很有特点,如V型尾翼、三角翼。 b.要抵抗热障,可以用耐高温的材料,比如钛合金。航天器上也喜欢用这个东西,大家都知道需要什么了吧 ( ) c.超音速飞机的发动机性能得更好,动力要更强劲;油耗也会更多。i need money d.超声速飞行对飞行员也应该有更高一点点的要求,反应速度操作水平啥的。大型客机不像战斗机那么灵活,飞机对动作的响应会慢许多,速度不一定是好事。以及,超音速飞行时乘客的乘坐舒适性,也需要考虑。 正正经经答个题可真累……

飞机速度达到音速时会出现什么情况

对现在的飞机而言,并不会发生什么很特殊的情况,但在过去,飞机突破音速是一件很困难的事情,受飞机的气动设计和结构刚性影响,老式飞机每当接近音速时,便会出现被称为“音障”的阻隔。

所谓“音障”,其实并不是说声音能形成墙,而是一种物理现象。在此之前我们需要先了解一下“音速”概念。

通常人们以“马赫”来诠释飞行速度与其现场声音传播速度的比率,1马赫约等于340m/s(1个标准大气压),这也是通常情况下声音在空气中传播的速率,所以,当大于1马赫时,飞机是超音速,小于1马赫时,飞机是亚音速。

正因为这个音速=340m/s,飞机低于或高于这个速度都不会发生什么变化,因为声音的音波震动在飞机的前面或后面,但如果飞机与声音速度平行,那么问题便出现了,机体与音波会产生震动。

声音本身就是能量在空气中的一种震动,当飞行器追上声音后,随着机体的不断同速前进,等于声波的震动能量会不断的在机体上叠加累积,继而形成比较高压的震波。

我们知道,飞机的飞行靠的就是机体在流体中运行所产生的高低压差,由此产生向上的升力,当音障的震波堆叠产生特异高压后,飞机的流体性能等于给“破了功”,飞行操纵会变得乏力而混乱,机体产生疯狂的震颤抖动,气动物理性能会在音障前变得乱七八糟。

结构差的飞机在“音障”前甚至会陷入机体破坏、解体的危险,结构较强的飞机,也会因为操纵困难和各种莫名其妙的气动变化,发生飞行失误,要么机头突然上扬,要么加剧俯冲,很容易坠毁。

再加上过去的老式飞机由于静稳定性设计,并不太符合高速下的飞行,当达到音速时,会因为局部超音速而形成巨大的阻力,发动机的功率也不够,很难持续的做功,为飞机提供跨越音速的动力,因此过去的老飞机遇到“音障”,就如同真的遇到一堵墙一样,哪怕强行俯破,也只有机毁人亡的下场。

很长的时间里,人们称“音障”之外是不能达到的领域,是“未知之地”,尽管有多起飞行员声称借助俯破音障的事件,但人们都没有获得详实的判定,而且当时的战机从设计上来说也无法突破音障。

但第二次世界大战期间,美国的航天部门已经开始关注并着手于超音速飞行的方法,1943年时项目进行了论证,到1945年时,已经由国家航空咨询委员会(NASA前身)制造出了X-1的全尺寸验证机,1947年,装载了火箭发动机,被命名为“迷人的葛兰妮”的X-1超音速验证机,由飞行员查克·耶格尔驾驶着突破了音障。

这次飞行异常艰难,X-1验证机并没有单独升空的能力,它需要由B-29轰炸机,也就是轰炸日本丢核弹的那种轰炸机运送上天,然后飞行员从内舱门爬入X-1中,之后B-29将其扔下,验证机在火箭加力的帮助下,向下俯冲以获得跨音速的突破。

在4台火箭发动机的帮助下,X-1达到了1.06马赫,并且保持这个速度飞行了18秒,查克·耶格尔成了人类第一个突破音障的飞行员。尽管1.06马赫在今天啥都不算,但在当年,X-1验证机等于打破了一个神话。

在飞行中,耶格尔遇到的问题也集中在突破音障时的震颤上,方向舵、升降舵先后失去了作用,飞机基本处于任性状态,耶格尔能管理的只有几台火箭的开关。

当今的战机对超音速飞行已经一点都不陌生,甚至F22这类战机还能进行1.76马赫的长时超音速巡航,在强大的发动机和更先进的气动、结构设计面前,“音障”早已成为过去式。当然,接近音障时的震颤与气压变化依然存在,但飞机通过强大的加速能力,瞬间就将声波摆脱在身后,几乎像啥都没发生一样。

在突破音障时,因为局部气压差的变化,常常也会形成一些特殊的“音爆云”,空气中的水分因为气压变化产生凝华现象,仿佛围绕在机身周围的白色裙子,看起来蔚为壮观。

不过需要注意的是,“音爆云”关键的因素在于压力而非速度,所以有些亚音速飞机照样能飞出来。而超音速飞机有时候即便超音速了,因为空气水分等问题,也不见得会出现音爆云,它不能作为是否超音速的绝对指标。

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