普朗特-格勞厄脫凝結雲 又稱為“音爆雲”是飛行器超高速飛行時形成的形狀像是一個以物體為中心軸、向四周均勻擴散的圓錐狀雲團。 多發生在飛機超音速飛行時，但是有時候尚未接近音速的飛機也可形成。
基本介紹
- 中文名：普朗特-格勞厄脫凝結雲
- 別名：音爆雲
- 含義：超高速飛行時形成的圓錐狀雲團
- 特點：以物體為中心軸、向四周均勻擴散
現象分析,技術原理,影響因素,鑑別方法,
現象分析
當飛行器的速度達到音速左右(1193km/h)時，就會壓縮周圍的空氣，從而使空氣中的水汽凝結成雲。但它並不總是伴隨著音爆現象的產生，同時也未必是音障被突破時所產生的衝擊波。
當物體的速度接近音速時，將會逐漸追上自己發出的聲波。此時，由於機身對空氣的壓縮無法迅速傳播，將逐漸在飛機的迎風面及其附近區域積累，最終形成空氣中壓強、溫度、速度、密度等物理性質的一個突變面－－激波面。激波面將增加空氣對飛行器的阻力，俗稱為音障。
飛行器進入超音速飛行形成的激波面，是聲學能量的高度集中面，所以又稱音錐 。音錐在聽覺上是一聲短暫而極其強烈(可能超越人耳的聽覺)的爆炸聲，故稱為音爆或聲爆(Sonic Boom)。
除此之外，跨音速飛行常常伴隨的一個效應稱為普朗特-格勞厄脫凝結雲，表現為以飛機為中心軸、從機翼前段開始向四周均勻擴散的圓錐狀雲團。這是由於氣流流速突破音速時比空氣傳導速度更快，無法有效向下拉氣流，導緻密度減小，氣壓降低，水氣凝結。
第二次世界大戰期間，對飛行器嘗試跨越聲速飛行遇到困難的稱為音障。在早期飛機的設 計中，由於對跨音速空氣動力學了解尚少，所以曾多次發生飛機試圖超越音速時解體或者失控墜毀的嚴重事故，有人把這一時期困擾飛機製造業的難題也稱為“音障”。這一說法在1950年代以後隨著跨聲速飛行的廣泛實現已漸不多見。
技術原理
在平靜的水面上，如果投一塊石頭，水面上立刻會出現一圈一圈的水波向四周傳播，波及整個水面。但如果是在水面上運動的物體在水中激起的水波是從艇前開始，呈一楔形向外傳播。 其前緣密集，波浪很大，而後面波浪就很小。這種波稱為楔形水波。此波隨同快船一道前進，波及的範圍始終在楔形之內。
同樣地，對於空氣來說，也有這種現象，如果給空氣一個擾動，聲音也會象水一樣通過波的形式向外傳播，這就是聲波。聲音就是聲波傳入耳內刺激鼓膜產生的。
當飛機在空中作超音速飛行時，在機頭或突出部分，也會象水中前進的快艇一樣出現一種楔形或錐形波，這就是激波。當它們向外傳播時便互相干擾和影響，然後匯集成一道包羅機頭的前激波和一道尾隨機尾的後激波。這種波雖然可以用上述的楔形水波來比擬，但有著迥然不同的性質。
激波的厚度很小，經過波後空氣的壓強、密度、溫度都突然升高，速度立即下降。當這兩道激波波及到無論哪個空間和物體時，均會感到這種強烈的變化，反映到人的耳朵里，使耳鼓膜受到突然的空氣壓強變化，就感覺是兩聲雷鳴般的巨響。這種響聲就稱之為“音爆”。
飛行器進入超音速飛行形成的激波面，是聲學能量的高度集中面，所以又稱音錐。音錐在聽覺上是一聲短暫而極其強烈（可能超越人耳的聽覺）的爆炸聲，故稱為音爆或聲爆（Sonic Boom）。
影響因素
強烈的音爆不僅會對飛行器本身跨越衝擊面的部分造成巨大的壓力，也會給地面建築物產生損害，所以各國一般都禁止超音速飛機在住宅區上空突破音速。
“音爆”只有在飛機作超音速飛行時才會出現。當飛機在一定高度下以超音速飛行時，由於激波引起的強烈的壓力變化。便產生了“音爆”。但是飛行員是不會聽到這種響聲的，因為飛行員坐在座艙里，激波引起的壓強、密度、溫度的變化，飛行員是無法感覺到的。即使座艙不密封。由於飛行員始終處於前激波的後面、後激波的前面，也就是說，他是處在一個暫時的穩定的等壓強的條件下，也是聽不到的。
“音爆”的強弱以及即對地面影響的大小，與飛機飛行高度有著直接的關係。因為，激波和水波一樣，距離越遠，波的強度也越弱。當飛機作低空超音速飛行時，不但地面的人畜能聽到震耳欲聾的巨響，影響人們的生活和工作，嚴重的還可以震碎玻璃，甚至損壞不堅固的建築物，造成直接的損失。隨著飛行高度的增加， 這種影響越來越弱，當超過一定的高度後，地面基本不會受到影響。
鑑別方法
普朗特-格勞厄脫凝結雲是飛行器超越聲速時才會出現的一種奇特現象，通常呈三角錐狀，幾乎垂直於機身，或者稍稍向後傾斜。而渦流是當飛機突然大迎角飛行或急速進行機動時氣流從機翼上表面分離出來，形成低壓脫體渦。渦流內部水汽也能凝結，使機翼上部覆蓋一層水霧，看上去和普朗特-格勞厄脫凝結雲很像，但兩者有本質的不同。
音爆雲
音爆雲