2.13　高速飛行——超越聲速和沖擊波問題

飛機與聲速

隨著發動機的性能提高和飛行速度上升，飛機會碰到所謂的“聲速之壁”(音障)。聲音傳播的速度即聲速，在地面、氣溫15℃時為340m/s（1200km/h）。聲速與發出聲的聲源是否運動及其速度無關，從發出聲的場所以同心圓的方式向周圍傳播。

因此，一旦飛機的速度達到聲速，便能追上自己所發的聲音。聲音的壓力呈周期性變化，但由于重合作用，會使壓力變大。追上甚至超過聲速的物體會發出大的聲（壓力波），這便是沖擊波。

如果機翼上產生沖擊波，則升力減少、阻力增加。這是由于沖擊波作用，使翼上面的空氣流紊亂所致。依場合不同而異，也可能引起剝離氣流而失速。與迎角過大而失速的場合不同，在這種情況下，有必要迅速降低速度。

飛機的速度即使未達到聲速，但是一旦超過聲速的7成，機翼上就會產生沖擊波。為了減少沖擊波的影響，對于接近聲速或超過聲速飛行的飛機來說，機翼的形狀與低速飛行飛機的不同，需要采取措施，例如做成后掠角翼及德爾塔翼等。

對于飛機來說，在聲速附近或超過聲速都會存在大的問題，但是聲速并非常數，而是隨溫度會發生很大的變化。因此，用表征飛行速度與聲速之比的馬赫數就很容易區分這種關系。通常按亞聲速（Ma0.75以下）、跨聲速（Ma0.75～1.25）、超聲速（Ma1.25～5）、高超聲速（Ma5以上）加以區別來研究空氣力學特性。