音爆云在这张照片中,看上去飞机尾部就像是发生爆炸一样令人感到恐惧,但它其实是我们在听到音爆以前,音障被突破的瞬间。相信我们每个人都听说过音爆,即便我们不清楚这具体是什么现象,即便我们没有亲眼见过。照片中的飞机是音爆形成和出现的最佳例证。但是,最为常见的一个例证是由闪电产生的雷声。在听到雷声以前,你会先看到闪电。另一个产生迷你音爆效应的物体是牛鞭,它在甩动时也能产生巨大的声响。当然,还有航天飞机以及我们最常与音爆联系起来的物体:飞行速度超过音速的飞机。
超音速飞机突破音障这张照片看上去就像是电影中的片段,实际上,它确实是为哥伦比亚电影公司视觉效果部门所拍摄,作为电影《绝密飞行》(Stealth)的一个场景。照片显示,美国海军陆战队第314战斗机攻击中队(VMFA-314)的一名机长驾驶超音速飞机在“卡尔·文森”号核动力航空母舰附近到达音速的瞬间。
F-22“猛禽”战斗机超音速飞行这张照片是美空军F-22“猛禽”战斗机以超音速从美国核动力航空母舰“约翰·斯坦尼斯”号上空低空掠过的瞬间。“约翰·斯坦尼斯”号当时正在参加“北方利刃-2009”联合军事演习。
普朗特-格劳厄脱奇点这张照片显示的是“超级大黄蜂”战斗机低空飞行的瞬间,是因飞行中冲击波导致水汽凝结的最佳例证。用专业术语讲,这种现象亦称“普朗特-格劳厄脱奇点”(Prandtl–Glauert singularity)。最早驾驶这些飞机突破音速的男女飞行员都是勇敢的英雄。
F-14D“雄猫”战斗机这是一张在多云天气产生音爆的照片,F-14D“雄猫”喷气式战斗机看上去就像是它从“西奥多·罗斯福”号航空母舰上方飞过时被晕轮包裹住一样。我们先看到音爆,后听到音爆的声音,这是因为光的传播速度快于音速。想一想上面提到的闪电和雷声的例子——我们先看到闪电,后听到雷声,这是同一个道理。
FA-18“超级大黄蜂”超音速飞行这张照片是詹姆斯·蒙哥马利少校驾驶F/A-18战斗机从美国“企业”号航母低空掠过时突破音障的瞬间。纵然你可以在驾驶舱后面看到迷你音爆,但一个有趣的事实是,驾驶员根本听不到。到音爆发生之时,他们已经身处音爆的前方,所以只能根据仪器判断是否已经突破音速。你或许认为,鉴于驾驶员与音爆之间如此靠近,应该有些声音,然而事实上没有。
F-16喷气式战斗机这张照片显示了一架F-16喷气式战斗机机翼上方形成的水汽,看上去就像是彩虹在水汽中形成。同船只在从水面划过时,弓形波在船尾处产生一样,当飞机从空气中穿过时,也会产生同样的压力。
F-22“猛禽”战斗机超音速飞行这张照片是美空军F-22“猛禽”战斗机以超音速从美国核动力航空母舰“约翰·斯坦尼斯”号上空低空掠过的瞬间。“约翰·斯坦尼斯”号当时正在参加“北方利刃-2009”联合军事演习。
F/A-18F“超级大黄蜂” 在从菲律宾海低空掠过时,一架F/A 18F“超级大黄蜂”战斗机在“小鹰”号航母上方突破音障。如果不是“超音速飞行之父”冯·卡门,我们或许永远别想看到这张F/A 18F“超级大黄蜂”战斗机挑战音障的照片。冯·卡门发明的数学工具是设计如何突破音速的飞机细节所必需的。正如我们所知,许多在先进战机问世前便已离开人世的先驱者确实改变了世界。