候,我們相信一切都有所改變,而且我們必須對這些改變加以重視,否則無法實現超音速飛行,沒有這樣的飛行能力,研究噴氣式飛機又有何用?所以我們在研究的開始,就非常重視飛行環境、飛行條件等方面的研究……”
大氣的狀態引數是指其壓強、溫度和密度,這些引數隨著飛行高度的變化而變化,它們作用在飛機上的空氣動力大小有影響,也對飛機噴氣式發動機所產生推力大小有很大程度的影響。
每一個大氣分子都有著自己的位置、速度和能量。分子之間的聯絡非常微弱,且沒有自己固定外形。然而當飛行器在這種介質中運動時,其外形尺寸遠遠大於分子的自由行程,所以研究飛行器與大氣之間的相對運動時,可將分子之間的距離看似為零,也就是說把氣體看成連續的介質。
相鄰大氣層之間相互運動時所產生的牽扯作用力,叫做大氣的內摩擦力,也叫做大氣的粘著力。這種大氣的粘性是空氣在流動中所表現出來的一種常見物理性質,而大氣流過物體時所產生的摩擦阻力恰恰與大氣粘性有關,像飛機這樣在空氣中快速運動的物體,空氣粘性作用在飛機外表面的摩擦阻力就不再是一個可以忽略不計的小數字,必須加以重視和考慮。
氣體的可壓縮性是指氣體的壓強改變時,它的密度和體積改變的性質。一般都認為液體是不可壓縮的,而氣體對這種變化的反應很大,所以認為氣體都是可壓縮的。當大氣流過飛行器表面的時候,由於飛行器對大氣的壓縮作用,大氣壓強會產生變化,密度也隨之產生波動。當氣流的速度較小時,壓強的變化量不大,密度的變化也很小,所以研究大氣低速流動有關問題時,可以不考慮大氣的可壓縮性。而氣流速度快的時候,則應該大加考慮了。
聲速是指聲波在物體中傳播的速度,一個振動的聲源在介質中傳播時產生的疏密波,即壓縮與膨脹相間的波。人能聽到空氣中傳來的各種聲音,也就是因為空氣被壓縮和膨脹的結果。飛機在空氣中飛行時會把前進中所碰到的空氣微團推開,並把這些微團壓縮,物體繼續向前運動,被推開、壓緊的微團將膨脹開來,回到原來的位置。所以飛機飛行時,圍繞它的空氣將一直產生振動的疏密波。
聲速是考慮空氣壓縮程度的一個重要因素,聲速越大空氣就越來被壓縮。另一個因素就是飛行器的速度,運動速度越快,則施加給空氣的壓力越大,空氣被壓縮得救越厲害。將這些因素綜合起來,就是一個很特別的數學方程。
馬赫數a等於飛行器在一定高度的速度除以該處的聲速,馬赫數越大則表示空氣被壓縮地越厲害。當馬赫數小於等於0。4的時候,空氣壓縮性影響並不大,即可認為空氣是不可壓縮的。而當馬赫數大於0。4之後,研究飛行器的動力大小就必須考慮到空氣的可壓縮性影響,尤其是在進入跨音速飛行之後,因為壓縮性會產生一種稱之為激波的獨特流動現象,這將對飛行器的空氣動力和外形設計帶來重大影響。
“低速飛行,飛機與空氣之間的相互影響是一個漸進的過程,視空氣為不可壓縮。而高速飛行時,飛機突然來到跟前,空氣無法讓開,只能突然地遭到強烈的壓縮,其壓力、密度和溫度都會陡然升高,相對於飛機的流速則突然降低。這種從無變化到有變化的分介面,就叫做激波。”
“激波又分為正激波、斜激波、圓錐激波。然而在超音速飛行時,氣流因阻滯而產生激波,因膨脹而產生膨脹波。激波可以說是超音速氣流減速時通常產生的現象,膨脹波是其加速時所必然產生的現象。激波使波前、波後引數發生突躍式變化,氣流穿過,激波時受到突然的壓縮,壓強和密度溫度都升高,速度和馬赫數下降。然而膨脹**前、波後引數發生的卻是連續性變化。”
“還有一點,激波雖然厚度很小,但氣流流