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飞机与声音的比赛

查字典物理网 2012-12-29

早期的飞机都是用螺旋桨作推进器的，这种飞机可以达到每小时七百多公里的速度，比汽车要快得多。可是人们还不满足，声音每秒可以“跑”340米，照这样计算一小时就可以“跑”1200多公里，飞机能不能追上声音呢？为了达到这一目的，人们设计了一种新式的飞机，这种飞机不用螺旋桨推进，而是靠向后喷射大量高压气体产生的反冲力向前飞行，这就是大家熟知的喷气式飞机。第一架喷气式飞机的速度一下子提高了很多，以后经过不断改进，竟可以达到每小时975公里。在这场人类同大自然的赛跑比赛中，看来飞机要超过声音了。然而意想不到的惨事发生了。当试飞的喷气式飞机速度继续增大时，突然发生了一阵雷鸣般的巨响，一眨眼，正在飞行的飞机被炸得粉碎，好像撞上了一座大山似的。以后又连续发生了几起类似的爆炸。飞机设计师、工程师和物理学家对这件怪事作了深入的调查研究，终于找到了凶手──空气，是空气墙把飞机撞碎了。

原来一切物体，包括飞机在内，在空气中运动时，都会给前面的空气以一定的压力，使物体前面的空气压紧，形成一垛肉眼看不见的“墙壁”。物体运动速度越大，这垛“墙”越坚固（密度增大）。

如此说来，人人都得担心碰上这垛墙了。绝不是！因为空气墙总是以声音的速度往前跑的，只要在低于声音的速度范围内运动，就不可能追上它，以致碰上它。只是对于一架想要超音速飞行的飞机或其他物体来讲，那就势必要碰上空气墙，发生前面的那些惨案。人们把空气的这种作用称为声障。科学家还发现，由于飞机周围的气流不均匀，因此在飞机速度还未超越声速时，也可能会撞得粉碎。

那么能不能克服声障呢？难道人类制造的飞机永远甘心落后于声音？不，科学家找到一种办法，把飞机的外形改一下，使机身做成纺锤状的，两头尖、中间粗，再把飞机的两只翅膀尽量朝后掠，飞机就可以顺利地穿过空气墙了。

今天，一些先进的喷气式飞机的速度已达到了声速的两倍，甚至三倍于声速的程度。在这场与声音赛跑的竞赛中，人显然是优胜者。

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