波阻

与摩擦无关但由激波产生的阻力

热力学中，在绝热过程中只要熵增加，过程中必然存在着有用能的损失。这种机械能的损失，可以作如下的解释：当超音速气流绕过物体流动时，产生激波，熵增加，速度降低，动量减小，因而必有作用在气流上与来流方向相反的力，即阻滞气流的阻力；另一方面，对于激起激波的物体，也必然受到与上述作用力大小相等而与来流方向相同的反作用力，即流体作用在物体上的阻力。这种与摩擦无关但由激波产生的阻力。称为波阻。波阻的大小取决于激波的强度，激波越强，波阻越大。

基本概念

形成原因

当物体以音速或超音速运动时，扰动波的传播速度等于或小于飞机前进速度，这样，后续时间的扰动就会同已有的扰动波叠加在一起，形成较强的波，空气遭到强烈的压缩、而形成了激波。

空气在通过激波时，受到薄薄一层稠密空气的阻滞，使得气流速度急骤降低，由阻滞产生的热量来不及散布，于是加热了空气。加热所需的能量由消耗的动能而来。在这里，能量发生了转化——由动能变为热能。动能的消耗表示产生了一种特别的阻力。这一阻力由于随激波的形成而来，所以就叫做波阻。从能量的观点来看，波阻就是这样产生的。

产生作用

从机翼上压强分布的观点来看，在超音速飞行情况下，压强分布变化非常大，最大稀薄度向后远远地移动到尾部，而且向后倾斜得很厉害，同时它的绝对值也有增加。因此，如果不考虑机翼头部压强的升高，那么压强分布沿与飞行相反方向的合力，急剧增大，使得整个机翼的总阻力相应有很大的增加。这附加部分的阻力就是波阻。由于它来自机翼前后的压力差，所以波阻实际上是一种压差阻力。当然，如果飞机或机翼的任何一点上的气流速度不接过音速，是不会产生激波和波阻的。

阻力对于飞机的飞行性能有很大的影响，特别是在高速飞行时，激波和波阻的产生，对飞机的飞行性能的影响更大。这是因为波阻的数值很大，能够消耗发动机一大部分动力。例如当飞行速度在音速附近时，根据计算，波阻可能消耗发动机大约全部动力的四分之三。这时阻力系数Cx急骤地增长好几倍。这就是由于飞机上出现了激波和波阻的缘故。

影响因素

波阻的大小同激波的形状有关，而激波的形状在飞行M数不变的情况下，又主要决定于物体或飞机的形状，特别是头部的形状。按相对于飞行速度（或气流速度）成垂直或成偏斜的状态，有正激波和斜激波两种不同的形状。成垂直的是正激波，成偏斜的是斜激波。

在飞行M数超过1时（例如M等于2），如果物体的头部尖削，象矛头或刀刃似的，形成的是斜激波；如果物体的头部是方楞的或圆钝的，在物体的前面形成的则是正激波。正激波沿着上下两端逐渐倾斜，而在远处成为斜激波，最后逐渐减弱成为弱扰动的边界波。斜激波的情况也是一样的，到末端也逐渐减弱而转化为边界波。在正激波之后的一小块空间，气流穿过正激波，消耗的动能很大，总是由超音速降低到亚音速，在这里形成一个亚音速区。

M数的大小也对激波的形状有影响。当M数等于1或稍大于1（例如M=1.042）时，在尖头（如炮弹）物体前面形成的是正激波。如果M数超过1相当多（例如M=2.479），形成的则是斜激波。

正激波的波阻要比斜激波大，因为在正激波下，空气被压缩得很厉害，激波后的空气压强和密度上升的最高，激波的强度最大，当超音速气流通过时，空气微团受到的阻滞最强烈，速度大大降低，动能消耗很大，这表明产生的波阻很大；相反的，斜激波对气流的阻滞较小，气流速度降低不多，动能的消耗也较小，因而波阻也较小。斜激波倾斜的越厉害，波阻就越小。

复合波阻技术波阻特性分析

船舶结构大多数是薄壁钢质结构，材料阻尼系数低，结构连续性好，是结构声传播的优良导体。为了增大结构声的传递损失，通常会采用波阻技术，常见的有阻振质量、弹性夹层以及动力吸振器，但每一种波阻技术都存在先天不足，存在某一频段的波阻效果很差的情况，有时甚至会增强结构的声振传导性。在不影响结构强度的前提下，如何提高整个频段的波阻效果是一项非常有意义和具有挑战性的研究课题。复合波阻技术能够充分发挥各自的波阻优势，有效提高整个频段的波阻效果，近年来已成为结构声学研究的热点。

当阻振质量与弹性层构成动力吸振器时，其在某一特定频段的波阻效果显著，但其高频波阻效果较差。采用“动力吸振器+阻振质量”，既能保证具有高频波阻效果，还能提高某一特定频段的阻抑效果，其对动力舱的结构噪声的传递控制具有重要应用价值。

当阻振质量与弹性夹层构成复合波阻元件时，采用“阻振质量+弹性夹层”复合波阻技术可有效提高整个频段的波阻效果，对于非主要承载构件的结构声传递控制具有实际应用前景。“阻振质量+弹性夹层+阻振质量”可获得更高的波阻效果，当采取橡胶螺钉连接时，可进一步扩大其应用范围。

根据不同类型波阻元件的波阻特性，进行优化组合与合理布置，并科学选择波阻元件的设计参数，能有效拓宽波阻频带，提高整个频域的波阻效果。

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