超音速飞行，这个在科幻电影中常见的场景，如今已经成为现实。飞机突破音障，实现了人类飞行史上的一个重大飞跃。那么，飞机是如何突破音障的？超音速飞行背后有哪些奥秘与挑战呢？
超音速飞行的概念
首先，我们来了解一下什么是音障。音障，即音速屏障，是指飞行器在接近或超过音速时，会遇到的一系列物理现象。音速是指声音在空气中的传播速度，大约为每秒340米。
当飞行器速度达到音速时，会遇到激波和激波阻力。激波是空气中的压力、温度和密度突然变化的区域，会导致飞行器周围空气产生剧烈的湍流，从而产生巨大的阻力。这种阻力使得飞行器在接近音速时难以加速，甚至可能导致失速。
突破音障的技术
为了突破音障，科学家和工程师们进行了大量的研究和实验。以下是几种实现超音速飞行的技术：
- 激波调节：通过设计特殊的机翼和机身形状，使激波在飞行器周围分散，减少激波阻力。
- 超音速冲压发动机：冲压发动机是一种依靠飞行器高速飞行时的空气流动来压缩空气，从而燃烧燃料的发动机。与传统的涡轮喷气发动机相比，冲压发动机在超音速飞行时效率更高。
- 超音速飞行器设计：采用流线型设计，减少空气阻力，提高飞行器的超音速性能。
超音速飞行的挑战
尽管超音速飞行技术已经取得了一定的进展，但仍然面临着诸多挑战：
- 激波阻力：激波阻力是超音速飞行的主要阻力之一，会消耗大量的燃料。
- 热防护：超音速飞行时，飞行器表面会产生高温，需要采用特殊的热防护材料。
- 噪声污染：超音速飞行会产生巨大的噪声，对环境和人类生活造成影响。
超音速飞行的应用
超音速飞行技术在军事和民用领域都有广泛的应用：
- 军事领域：超音速飞行器可以快速、远程地执行任务，提高军事行动的效率。
- 民用领域：超音速客机可以缩短飞行时间，提高航空运输的效率。
总结
飞机突破音障，实现了超音速飞行，是人类飞行史上的一个重大突破。尽管超音速飞行技术仍面临诸多挑战，但随着科技的不断发展，我们有理由相信，未来超音速飞行将会更加普及，为人类带来更多便利。