“音爆” 是一种当物体(如飞机、导弹等)以超过音速的速度运动时产生的独特声学现象，其原理、特征及相关影响如下：

一、核心定义与原理

定义

音爆(Sonic Boom)指物体在空气中的运动速度超过音速(约 340 米 / 秒，具体因温度、气压等因素略有差异)时，压缩周围空气形成激波(Shock Wave)，激波汇聚后产生的强烈爆炸声。

物理原理

当物体运动速度接近音速时，前方空气无法及时 “让开”，会被持续压缩形成音障(Sound Barrier)。

突破音障后，物体周围的空气被剧烈压缩、膨胀，产生一系列圆锥形激波面。激波面内的气压、温度等物理参数突变，传到人耳时就形成短暂而强烈的爆炸声。

二、音爆的典型特征

声音表现

类似 “雷鸣” 或 “爆炸”，通常是两声连续的巨响(称为 “双重音爆”)，源于物体前端和尾部激波先后到达人耳。

例如，超音速飞机飞过头顶时，地面人员会先听到前端激波的巨响，几秒后再听到尾部激波的声音。

视觉与力学影响

音爆云(Shock Collar)：在特定湿度条件下，激波周围气压骤降会使空气中的水蒸气凝结成雾，形成环绕物体的 “云雾环”(如战斗机突破音速时的经典画面)。

激波能量强大，可能对地面建筑产生震动(如窗户玻璃共振)，甚至造成轻微损伤(如美国曾因超音速战机训练引发居民投诉)。

三、音爆的产生场景

常见场景

军事领域：超音速战斗机(如 F-22、歼 - 20)、导弹等高速飞行时。

航天领域：火箭、航天飞机返回大气层时，速度超过音速也会产生音爆。

日常现象：鞭子抽打时发出的 “啪” 声，本质是鞭梢运动速度超过音速产生的小型音爆。

民用限制

由于音爆对地面环境的影响，大多数国家禁止民用飞机在人口密集区进行超音速飞行(如协和式客机曾因音爆争议限制航线)。

四、音爆的相关研究与应用

降低音爆的技术

科学家通过优化飞行器外形(如 “长细比” 设计)、调整飞行高度和速度，减少激波强度，降低音爆影响(如美国 NASA 的 “低声爆飞机” 实验)。

音爆的科学价值

激波研究对航空航天工程至关重要，可用于改进飞行器气动布局，提升超音速飞行的效率和安全性。