隐形杀手“空气墙”

□文/华兴恒

飞机突破声障时的神奇景象 供图/视觉中国

空气也能构成坚硬的“铜墙铁壁”，因而成为非常可怕的隐形杀手。这听起来可能会让人觉得难以置信，然而却是不争的事实，历史上就曾出现过多起飞机被“空气墙”撞得粉身碎骨的奇怪事件。这究竟是怎么一回事呢？下面，我们就一起来探究这个悲催而又神秘的问题。

事情的经过大致是这样的：早期的飞机都是用螺旋桨作为推进器的，这种飞机可以达到每小时700多千米的飞行速度，这比汽车要快得多了。可是，人们并没有因此而感到满足，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：“声音在空气中每小时可以跑1200多千米，有没有办法可以使飞机的飞行速度追上声音呢？”为了实现这一伟大目标，人们设计出了一种新式的飞机，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、高压气体产生的反冲力，从而实现向前快速飞行的。这就是我们现在所熟知的喷气式飞机。

第一架喷气式飞机的速度一下子提高了很多，此后经过不断改进，竟可以达到每小时980千米以上。眼看着在这场与大自然的“赛跑”中，飞机就要超过声速了！

就在人们感到欢欣鼓舞之际，意想不到的惨剧却发生了：当试飞的喷气式飞机速度继续增大就要接近声速时，突然发出了一声雷鸣般的巨响，转瞬之间，正在飞行的飞机变得粉身碎骨，就如同撞上了一座看不见的大山。这一切令人惊恐，更使人害怕。此后，又连续发生了几起类似的爆炸事故，其中的原因一时却不得而知。飞行试验不得不暂时中断。

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的调查研究，反复地进行模拟实验，终于找到了人们难以想象的真正元凶，这就是空气。这一结果既让人们大跌眼镜，更让人们大惊失色，原来看似非常柔弱的空气，竟然能够把飞机撞得粉碎！

原来，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，于是就形成了一堵看不见、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（即空气的密度增大）。

如此说来，是不是我们每个人都要小心，以防撞到这堵“墙”呢？请大家完全不必为此担心，因为“空气墙”总是以声音的速度高速向前飞奔的，只要在低于声速的范围内运动，人们是不可能追上它的。只是对于想超音速飞行的飞机或其他物体来讲，那就势必碰上“空气墙”，发生前面所说的那些惨剧了。科学家们把空气的这种作用称为“声障”。科学家们还发现，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，就会被撞得粉碎。

那么，能不能克服声障呢？难道人类制造的飞机的速度就要永远落后于声速吗？不！科学家们经过认真研究、反复实验、多方探索，终于找到了解决这一问题的方法，那就是把飞机的外形适当地改变一下，把机身做成纺锤形，两头尖，中间粗，再把飞机的两个机翼尽可能地向后掠，这样飞机就可以顺利地穿过“空气墙”，从而有效地避免了惨剧的发生。

现在，一些较为先进的喷气式飞机的速度已达到声速的2倍甚至3倍了。在这场与声音“赛跑”的竞赛中，人类终究还是胜利者。大家从中不难体会到科学知识的威力、物理知识的神奇。

考考你

低空超音速飞行的喷气式飞机在突破声障时，会伴随出现一个奇特现象——音爆云，即形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。这是因为机身周围的水蒸气发生了以下哪种变化？

A.机身周围的水蒸气通过压缩体积的方式液化

B.机身周围的水蒸气通过降低温度的方式液化

解析：

A是正确的。音爆云的产生原因是机身周围的水蒸气液化形成微小的水珠，看上去就像云雾一般。液化的方式有两种，分别是压缩体积和降低温度。由于超音速飞行的喷气式飞机速度太快，空气都堆积到了飞机周围，产生极大压力，使机身周围的水蒸气通过压缩体积的方式液化，形成水雾。