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隐形杀手“空气墙”

2022-05-24华兴恒

第二课堂(初中版) 2022年5期
关键词:飞行速度声速物体

华兴恒

空气也能构成坚硬的“铜墙铁壁”,成为非常可怕的隐形杀手?没错!听起来令人难以置信,然而这却是不争的事实。历史上就曾出现过多起飞机被“空气墙”撞得粉碎的奇怪事件。这究竟是怎么回事呢?让我们一起来探个究竟。

早期的飞机都是用螺旋桨作为推进器的,这种飞机的飞行速度可达到700多千米/小时,是汽车高速行驶速度的7倍以上。可是,人们并不感到满足,当时有人就提出了这样一个既现实又非常值得思考和试验的有趣问题: “声音每小时可以跑1200多千米,那么使飞机的飞行速度追上声音呢?”为了实现这一伟大目标,人们设计了一种新式飛机——喷气式飞机。这种飞机不是使用螺旋桨来推进,而是靠向后喷射大量的高温高压气体产生反冲力,从而实现向前快速飞行的。第一架喷气式飞机的速度提高了不少,经过不断改进,竟可以超过980千米/小时。

在这场人类与大自然的赛跑中,眼看着飞机就要超过声速了,伟大目标就要实现了,就在人们欢欣鼓舞之际,意想不到的惨剧发生了:当试飞的喷气式飞机速度继续增大就要接近声速时,突然出现一阵雷鸣般的巨响,正在飞行的飞机瞬间解体,就如同撞上了一座大山一样,着实令人惊恐。后来,又连续发生了几起类似的爆炸事故,其中的原因不得而知,人们不得不暂停此类飞行试验。

有鉴于此,飞机设计师、工程师与物理学家联合起来对此类怪事进行了深入调查研究,经过反复模拟实验,终于找到了真正的元凶——空气。看似非常柔弱的空气,竞能把飞机撞得粉碎?乍一听大家也许不会相信,甚至大惊失色。然而,这就是事实。一切物体包括飞机在内,在空气中运动时,都会对前面的空气产生一定的压力作用,从而使得物体前面的空气被压紧,于是形成了一堵看不见、摸不着的“空气墙”。并且,物体的运动速度越大,这堵“空气墙”也就越坚固(即空气的密度越大)。

如此说来,是不是我们每个人都要小心,以防撞到这堵“墙”呢?大家不必担心。“空气墙”总是以声音的速度高速向前飞奔的,只要在低于声音的速度范围内运动,人们是不会追上它的。只是对于一架想要超声速飞行的飞机或其他高速运动的物体来讲,那就势必要碰上“空气墙”,发生前面所说的惨案了。科学家们把空气的这种作用称为声障。他们还发现,由于飞机体形巨大,再加上外在形状的不同,从而导致周围的气流不均匀,因此在飞机速度还没有超过声速时,就已被撞得粉碎。

难道人类制造的飞机其飞行速度就永远甘心落后于声速吗?能不能克服声障呢?当然能!经过认真研究、反复实验、多方探索,科学家们终于找到了解决方法。他们把机身做成纺锤形,使其两头尖、中间粗,两个机翼向后掠,通过改变飞机外形的方式,让飞机顺利穿过“空气墙”,从而有效避免惨剧的发生。

现在,一些较为先进的飞机的速度已达到声速的两倍,甚至三倍,在这场与声音赛跑的竞赛中,人类终究是胜利者。大家不难从中体会科学知识的威力和物理知识的神奇。

(编辑文 墨)F228E275-FEC3-4481-8D06-BF0C8A058502

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