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跨音速飛行

鎖定
跨音速飛行,又稱“跨聲速飛行”。是指從飛行器表面某一點出現超音速氣流到航空器的整體都在超音速流場中為止的飛行。從飛行速度講跨音速飛行的上限馬赫數大致為1.2,它的下限因航空器產生局部激波的速度不同而不同。馬赫數一般在0.8〜0.9之間。跨音速飛行的航空器表面既有亞音速氣流,又有超音速氣流;這種混合型流場,使阻力增大,升力減小,流場不穩,航空器因激波而抖動,使儀表出現誤差,駕駛員操縱困難,身體負荷加重,在飛行中要儘量縮短或避免跨音速飛行。 [1] 
中文名
跨音速飛行
外文名
transonic flight
速    度
馬赫數0.8~1.2
效    應
波阻

跨音速飛行定義

跨音速飛行是指飛行器以馬赫數0.8~1.2的速度飛行(見飛行速度),或稱穿音速,是一個空氣動力學名詞,指的是一個正好在音速上下的速度範圍(約0.8–1.2馬赫)。其定義為臨界馬赫數(通常是0.8馬赫附近)與一個更高速度(通常是1.2馬赫)之間的速度範圍,在這之間的速度範圍,氣流有些是超音速,也有些是亞音速 [2] 

跨音速飛行音爆的出現

飛行器從亞音速到超音速或從超音速到亞音速飛行必須經過跨音速區。當飛行器速度超過臨界馬赫數,此時飛行器周遭的空氣流開始有部分是超音速流,空氣力學上開始出現急遽的變化,例如激波的出現;而當飛行器速度達1.2馬赫時,此時所有氣流皆為超音速,周遭氣流變得穩定。
音爆”是物體在空氣中運動的速度突破音速時產生衝擊波所引起的巨大響聲。 通常它是由超音速戰鬥機或其他超音速飛行器跨音速飛行時造成的。

跨音速飛行對飛機設計的影響

持久的跨音速飛行不僅阻力劇增,耗油量大,而且上述不利影響還會使駕駛員操縱困難。現代很少有專為跨音速飛行設計的飛機。克服跨音速飛行的不利影響的措施是使用小展弦比、小厚度比的後掠機翼和研究超臨界機翼以及機身按面積律修形等。 [3] 

跨音速飛行對飛機飛行的影響

跨音速區從飛行器表面上某點氣流出現音速的所謂臨界速度起到整個流場為止,是飛行器表面的氣流既有亞音速又有超音速的“混合流動”區,在理論上屬混合型方程。這時馬赫數雷諾數都影響飛機的空氣動力特性。飛機達到臨界速度時,其表面形成激波並隨馬赫數增大而發展。激波後壓力劇增,導致翼面附面層內氣流分離。激波與附面層又相互作用。激波產生波阻,使阻力比亞音速時增大若干倍,升力減小,壓力中心後移,力矩突變,飛機可能出現振動顫振(見氣動彈性力學)。升降舵副翼等操縱面效率大為降低,而其鉸鏈力矩大增。縱向、橫向和航向平衡受到局部影響,尤其是縱向平衡,還容易出現蹬舵反傾斜現象。低空大表速、高空大馬赫數的跨音速飛行容易出現自動傾斜,或稱翼下衝。此外,高度表速度表、馬赫數表和升降速度表指針因激波而晃動,高度表指示誤差可達700~800米,這些都會給飛行員帶來不便。
參考資料
  • 1.    馬廣文.交通大辭典:上海交通大學出版社,2005.01
  • 2.    方振平.飛機飛行動力學:北京航天航空大學出版社,2005
  • 3.    傅志峯, 姜長生. 跨音速飛行狀態下的一種智能控制方法[J]. 電光與控制, 2007, 14(6):13-17.