當(dāng)超音速飛機(jī)撞上“無(wú)形墻”

在常溫下，空氣中聲音的傳播速度大約是340米/秒。今天，一些先進(jìn)的噴氣式飛機(jī)的飛行速度已是聲速的二三倍，我們稱這種飛機(jī)為“超音速飛機(jī)”。想當(dāng)初，人類為了實(shí)現(xiàn)“超音速”這個(gè)夢(mèng)想，曾經(jīng)付出了相當(dāng)大的代價(jià)。

1903年，萊特兄弟發(fā)明了世界上第一架飛機(jī)。從此以后，人們一直在努力提高飛機(jī)的飛行速度，經(jīng)過(guò)不懈地努力，飛機(jī)的最高時(shí)速已經(jīng)接近1 000千米。但是當(dāng)飛機(jī)的飛行速度達(dá)到聲速時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象，造成機(jī)毀人亡的慘劇。

這是怎么回事呢？原來(lái)，阻止人類超越音速的罪魁禍?zhǔn)祝褪俏覀冎車拇髿狻Ｔ谝欢l件下，我們周圍的空氣能夠形成極其堅(jiān)固的“墻壁”，即使是堅(jiān)硬無(wú)比的鋼鐵，撞上這道墻壁也會(huì)粉身碎骨。

那么這道無(wú)形的“空氣墻壁”是怎樣形成的呢？我們知道，聲波的波源來(lái)自物體的振動(dòng)，而傳播媒質(zhì)就是空氣。物體的振動(dòng)，導(dǎo)致物體周圍的空氣不斷被壓縮，形成疏密相間的縱波，這種縱波在空氣中的傳播速度，就是聲速。與物體在空氣中的振動(dòng)類似，一切物體在空氣中單向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，位于物體前進(jìn)方向的空氣都會(huì)被壓縮，物體運(yùn)動(dòng)速度越快，前方的空氣被壓縮得越厲害，最終會(huì)形成一個(gè)密度很大的“壓縮空氣層”，這就是上面提到過(guò)的“空氣墻壁”。

既然空氣墻壁的形成與聲波類似，那么它在空氣中的運(yùn)動(dòng)速度自然就是聲波的速度，所以當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度小于聲速時(shí)，“空氣墻壁”的密度不會(huì)很大，物體也不可能碰上它；而當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近或者達(dá)到聲速時(shí)，“空氣墻壁”的密度就會(huì)無(wú)限地增大，物體就會(huì)緊貼在“空氣墻壁”上；而當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度超過(guò)聲速時(shí)，撞上極高密度的“空氣墻壁”就無(wú)法避免了。

在弄清楚了“空氣墻壁”的原理之后，科學(xué)家開始有意識(shí)地改進(jìn)傳統(tǒng)飛機(jī)的外形：飛機(jī)的頭部，逐漸變得像針一樣尖銳，機(jī)身變成漂亮的流線型，機(jī)翼后掠做成薄薄的菱形甚至三角形，機(jī)翼的前沿變得像刀刃一樣鋒利……

通過(guò)不斷地“嘗試－失敗－革新”，人類終于讓飛機(jī)順利地穿透了“空氣墻壁”。二戰(zhàn)后的1947年，人類首次實(shí)現(xiàn)超音速飛行。時(shí)至今日，超音速技術(shù)已經(jīng)從空中走向陸地和水面，“超音速汽車”和“超音速快艇”先后被研制成功，人類還在向更高的極限速度發(fā)起挑戰(zhàn)。