打破音障会产生音爆,在水介质中打破水障的等价是什么?

时间:2020-10-11 08:31:42   作者:
我刚刚用谷歌搜索了声速,得到的值是每秒1,481米或2,878节。要在水下达到那样的速度,我们还有很长的路要走。

然而,从表面上看,有一个完全不同的故事。

当我们接近波在介质中的传播速度(空气中≈360m/s,水中≈1480)时,声障就会出现问题。

我们在海上看到的波浪是另一回事。液体或气体中的声音是一种压力波,基本上不受重力的影响。然而,液体表面波是由重力驱动的,速度要慢得多。在足以容纳船只的深度的水中,波的速度与波长的平方根成正比。

当船在水中航行时,会产生两个重要的波浪。一个在船头,一个在船尾。所以船在两个山峰之间的波谷中行驶。如果船的速度比波长等于船的水线长度的波的传播速度慢,那就不成问题了。船的速度很大程度上受到摩擦和湍流的影响。随着船的速度增加,它开始试图超越前面的波浪。它现在正试图向上坡航行!这需要更多的能量。如果你看快艇和其他快速的船,你会看到船尾挖掘,因为船试图爬上前面的波浪。

就像一头驴子试图赶上胡萝卜,骑手悬在一根棍子上,船无法赶上前面的波浪。

所有这些都意味着,在其他条件相同的情况下,一艘长船比一艘短船行驶得更快。因此,军舰、快船和远洋班轮都被建造得又长又薄,以达到排水量的最佳速度。

直到大约一百年前,这个故事才结束。从那时起,不再在水中移动,而是在水面上移动的船得到了发展。有了足够的动力,船就顺着船首的波浪前进,开始在上面颠簸,像一块颠簸的石头或一颗“颠簸的炸弹”一样颠簸。

另一种加快速度的方法是将一组倒置的机翼粘在船下面的塔上,然后利用产生的升力将船身完全提离水面。这叫做水翼艇。音障问题不会出现,如前面所示,直到船行驶在远高于2000节。在这个速度下,船体将以大约4马赫的速度在空中飞行。
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