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        隱形殺手“空氣墻”

        2022-05-30 10:48:04華興恒
        科學(xué)大眾(中學(xué)) 2022年9期
        關(guān)鍵詞:慘劇飛行速度聲速

        華興恒

        事情的經(jīng)過大致是這樣的:早期的飛機(jī)都是用螺旋槳作為推進(jìn)器的,這種飛機(jī)可以達(dá)到每小時(shí)700 多千米的飛行速度,這比汽車要快得多了??墒?,人們并沒有因此而感到滿足,有人就提出了這樣一個(gè)既現(xiàn)實(shí)又非常值得思考和試驗(yàn)的有趣問題:“聲音在空氣中每小時(shí)可以跑1 200 多千米,有沒有辦法可以使飛機(jī)的飛行速度追上聲音呢?”為了實(shí)現(xiàn)這一偉大目標(biāo),人們設(shè)計(jì)出了一種新式的飛機(jī),這種飛機(jī)不是使用螺旋槳來推進(jìn),而是靠向后噴射大量的高溫、高壓氣體產(chǎn)生的反沖力,從而實(shí)現(xiàn)向前快速飛行的。這就是我們現(xiàn)在所熟知的噴氣式飛機(jī)。

        第一架噴氣式飛機(jī)的速度一下子提高了很多,此后經(jīng)過不斷改進(jìn),竟可以達(dá)到每小時(shí)980 千米以上。眼看著在這場與大自然的“賽跑”中,飛機(jī)就要超過聲速了!

        就在人們感到歡欣鼓舞之際,意想不到的慘劇卻發(fā)生了:當(dāng)試飛的噴氣式飛機(jī)速度繼續(xù)增大就要接近聲速時(shí),突然發(fā)出了一聲雷鳴般的巨響,轉(zhuǎn)瞬之間,正在飛行的飛機(jī)變得粉身碎骨,就如同撞上了一座看不見的大山。這一切令人驚恐,更使人害怕。此后,又連續(xù)發(fā)生了幾起類似的爆炸事故,其中的原因一時(shí)卻不得而知。飛行試驗(yàn)不得不暫時(shí)中斷。

        有鑒于此,飛機(jī)設(shè)計(jì)師、工程師與物理學(xué)家聯(lián)合起來對(duì)此類怪事進(jìn)行了深入的調(diào)查研究,反復(fù)地進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),終于找到了人們難以想象的真正元兇,這就是空氣。這一結(jié)果既讓人們大跌眼鏡,更讓人們大驚失色,原來看似非常柔弱的空氣,竟然能夠把飛機(jī)撞得粉碎!

        原來,一切物體包括飛機(jī)在內(nèi),在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí),都會(huì)對(duì)前面的空氣產(chǎn)生一定的壓力作用,從而使得物體前面的空氣被壓緊,于是就形成了一堵看不見、摸不著的“空氣墻”。并且物體的運(yùn)動(dòng)速度越大,這堵“空氣墻”也就越堅(jiān)固(即空氣的密度增大)。

        如此說來,是不是我們每個(gè)人都要小心,以防撞到這堵“墻”呢?請大家完全不必為此擔(dān)心,因?yàn)椤翱諝鈮Α笨偸且月曇舻乃俣雀咚傧蚯帮w奔的,只要在低于聲速的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),人們是不可能追上它的。只是對(duì)于想超音速飛行的飛機(jī)或其他物體來講,那就勢必碰上“空氣墻”,發(fā)生前面所說的那些慘劇了??茖W(xué)家們把空氣的這種作用稱為“聲障”??茖W(xué)家們還發(fā)現(xiàn),由于飛機(jī)體形巨大,再加上外在形狀的不同,從而導(dǎo)致周圍的氣流不均勻,因此在飛機(jī)速度還沒有超過聲速時(shí),就會(huì)被撞得粉碎。

        那么,能不能克服聲障呢?難道人類制造的飛機(jī)的速度就要永遠(yuǎn)落后于聲速嗎?不!科學(xué)家們經(jīng)過認(rèn)真研究、反復(fù)實(shí)驗(yàn)、多方探索,終于找到了解決這一問題的方法,那就是把飛機(jī)的外形適當(dāng)?shù)馗淖円幌?,把機(jī)身做成紡錘形,兩頭尖,中間粗,再把飛機(jī)的兩個(gè)機(jī)翼盡可能地向后掠,這樣飛機(jī)就可以順利地穿過“空氣墻”,從而有效地避免了慘劇的發(fā)生。

        現(xiàn)在,一些較為先進(jìn)的噴氣式飛機(jī)的速度已達(dá)到聲速的2 倍甚至3 倍了。在這場與聲音“賽跑”的競賽中,人類終究還是勝利者。大家從中不難體會(huì)到科學(xué)知識(shí)的威力、物理知識(shí)的神奇。

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