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发信人: tldj (春困秋乏夏打盹，春困中，zz), 信区: Green
标  题: Re: 还是关于飞机周围的水雾
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Apr 29 19:00:59 2004), 站内信件

这里转载一篇文章：
激波的产生
转自战斗机天地 

    因为飞机在高速飞行时形成突然的压力差而使空气冷却，在这一区域的水蒸汽在一定
的温度/压力状态下冷凝形成可见的云絮。所以，在飞机上表面低压区，你可以看到云雾象
华盖一样覆盖着飞机。当飞机以超音速飞行时，不断地产生冲击波，从而会产生三角形的
激波云。 

    以上对激波的解释来源于一段外文资料，而一位署名为“airflight”的网友提出了他
自己的见解。确实airflight的解释更能体现激波的波动性，而不是上面所说的云絮。请看
airflight的解释，这里再次感谢airflight。 

    众所周知，当平静的水中投入一个石子，在石子的周围会形成同心圆状的波纹，这是
由于在流体里产生了一个扰动，使其周围的流体介质也受到干扰形成了扰动而产生的现象
。同理，空气也是一种流体，当空气中产生扰动的时候，由于空气是一种连续的介质，使
周围的空气也被带动，从而形成像水波一样的气波，事实上，声音的传播就是一个明显的
例子。 

    而大家还会发现，如果这个流体介质，比如说是水，是流动的那么干扰形成的波纹就
不是同心圆了，而是偏向来流方向集中的一系列圆环，如果来流速度很快，当达到一定的
速度时，这些圆就会在一点成为一系列的内切圆，而内切的这一点正是最靠近来流的那一
点。好，如果能明白我上面说的话，那就让我们把来流再加快一点，使其突破我所说的那
个“一定速度”——即水这个流体介质传递运动的速度，我们就会看到，扰动点突破了这
一系列圆形的波纹，这时，这一系列的圆是公切于两条直线的，而这两条直线恰好交于扰
动点。 

    好，让我们回到空气中来。我们知道，空气于水是极为相似的，尤其是作为流场时。
让我们把水中的现象带入空气中。当空气中存在一个扰动元的时候，所形成的现象与水中
是相同的。而空气作为流体介质传递运动的速度是多大呢？实验告诉我们，是音速。也就
是说，当空气流来流速度大于音速的时候，就会形成扰动的波纹公切于两条直线的情况。
 

    接下来，让我们设想一下，如果这个扰动元是一个拐弯的时候，是什么情况。在水中
，我们可以在河流拐弯的地方看到有一道水迹，从拐弯的那一点呈射线状地射出去，而这
条线与拐弯前的岸边所夹的角度是与来流速度有关的。在空气中，现象是相同的，当空气
流在遇上一个拐弯——比如说是从飞机的机头，流到了与机翼交接的地方时，也会产生这
种现象，这时我们管这个射线状的像一堵墙一样的东西叫做马赫波。 

    好了，知道什么叫马赫波了以后，激波就好说了。简单的说，激波是一种特殊条件下
的马赫波。我们可以想象，流体介质遇见拐弯的时候，它遇见的可以是直径不变的拐弯，
也可以是呈扩散状的（比如说入海口）或收敛状的（比如说进气道）。而激波就是在收敛
状况下的马赫波。 

    顺便说一下，涡流是一种复杂条件下的气流复合运动，不像激波这样是简单的气流运
动.
http://betermusic.myrice.com/aero/r_doc/image/F-141.jpg
http://betermusic.myrice.com/aero/r_doc/image/F-16.jpg
http://betermusic.myrice.com/aero/r_doc/image/F-18.jpg
http://betermusic.myrice.com/aero/r_doc/image/F-181.jpg

秃驴自己的解释：在做高机动飞行时产生的絮状云雾应该是高速的涡流，而且是飞行器相
当接近音速时产生的，它们应该都是激波。总之，在低速状态下，这种云雾现象是不
会出现的。
另外，激波分为正激波和斜激波，这里也是一些转载的资料：
http://www.kepu.com.cn/gb/beyond/aviation/knowledge/images/kno225_03_pic.jpg

相对于飞行速度（或气流速度）成垂直或成偏斜的状态，成垂直的是正激波，成偏斜的是
斜激波。
在飞行M数超过 1时（例如M等于 2），如果物体的头部尖削，象矛头或刀刃似的，形成的
是斜激波；如果物体的头部是方楞的或圆钝的，在物体的前面形成的则是正激波。正激波
沿着上下两端逐渐倾斜，而在远处成为斜激波，最后逐渐减弱成为弱扰动的边界波。斜激
波的情况也是一样的，到末端也逐渐减弱而转化为边界波。在正激波之后的一小块空间，
气流穿过正激波，消耗的动能很大，总是由超音速降低到亚音速，在这里形成一个亚音速
区。

　　M数的大小也对激波的形状有影响。当M数等于 1或稍大于 1（例如M＝ 1.042）时，在
尖头（如炮弹）物体前面形成的是正激波。如果M数超过1相当多（例如M＝2.479），形成
的则是斜激波。

　　正激波的波阻要比斜激波大，因为在正激波下，空气被压缩得很厉害，激波后的空气
压强和密度上升的最高，激波的强度最大，当超音速气流通过时，空气微团受到的阻滞最
强烈，速度大大降低，动能消耗很大，这表明产生的波阻很大；相反的，斜激波对气流的
阻滞较小，气流速度降低不多，动能的消耗也较小，因而波阻也较小。斜激波倾斜的越厉
害，波阻就越小。

秃驴自己的理解：即便是具有较好超音速气动外形的飞行器，在跨音速飞行阶段形成的也
是正激波，因而出现图中所见的现象。

针对silentcape 的疑问：激波是存在于整个超音速过程，而不是只在跨音障一刹那间存在
。可是为什么水雾不是始终出现呢？
我想，是因为飞机在作超音速飞行，激波的传播速度跟不上飞机的飞行速度，因此那些云
彩被甩在飞机身后，在照片上就表现不出来了。飞行速度越快，飞机距离机尾的云彩就越
远。

 

【 在 silentcape 的大作中提到: 】
: 
: 不久前曾经和大家谈讨过几幅照片中飞机周围出现水雾的原因。当时一致认为是突破..
: 时激波压缩空气产生的。可是这些天我想来想去还是有点不能理解。
: 
: 仍然拿那几张照片为例子，那架B2，最大速度不过0.8马赫，而且机身设计得相当流?.
: 乎是完全的流线形。所以我想机身局部出现超音速气流的可能性不是很大。
: 
: 昨天我重看了一遍Su35机动表演。在上半部分中Su35做眼镜蛇的时候，机翼上缘明显..
: 现了水雾（我仔细看了一下，不是拉烟）。我立刻想到了那幅Su27的图片。图中Su27..
: 也是在做大G机动，不太可能是在跨音障。
: 
: 还有，激波是存在于整个超音速过程，而不是只在跨音障一刹那间存在。可是为什么..
: 不是始终出现呢？
: 
: 我始终想不明白这个问题，也希望大家探讨。
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鸾鸟凤凰，日以远兮
燕鹊乌雀，朝堂坛兮





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※ 修改:．tldj 於 Apr 29 19:03:00 2004 修改本文．[FROM: 219.217.224.88]