2.13　高速飞行——超越声速和冲击波问题

飞机与声速

随着发动机的性能提高和飞行速度上升，飞机会碰到所谓的“声速之壁”(音障)。声音传播的速度即声速，在地面、气温15℃时为340m/s（1200km/h）。声速与发出声的声源是否运动及其速度无关，从发出声的场所以同心圆的方式向周围传播。

因此，一旦飞机的速度达到声速，便能追上自己所发的声音。声音的压力呈周期性变化，但由于重合作用，会使压力变大。追上甚至超过声速的物体会发出大的声（压力波），这便是冲击波。

如果机翼上产生冲击波，则升力减少、阻力增加。这是由于冲击波作用，使翼上面的空气流紊乱所致。依场合不同而异，也可能引起剥离气流而失速。与迎角过大而失速的场合不同，在这种情况下，有必要迅速降低速度。

飞机的速度即使未达到声速，但是一旦超过声速的7成，机翼上就会产生冲击波。为了减少冲击波的影响，对于接近声速或超过声速飞行的飞机来说，机翼的形状与低速飞行飞机的不同，需要采取措施，例如做成后掠角翼及德尔塔翼等。

对于飞机来说，在声速附近或超过声速都会存在大的问题，但是声速并非常数，而是随温度会发生很大的变化。因此，用表征飞行速度与声速之比的马赫数就很容易区分这种关系。通常按亚声速（Ma0.75以下）、跨声速（Ma0.75～1.25）、超声速（Ma1.25～5）、高超声速（Ma5以上）加以区别来研究空气力学特性。