激波锥

通过波的形式向外传播的现象

俗话说“一石激起千层浪”，从上往下向平静的湖面投入一块石头，水面立刻会泛开一圈一圈的水波向四周扩散，水波逐渐衰减，直至整个水面。而向前推进的物体在水中激起的水波就不是这样，比如一艘高速前进的快艇，它激起的水波就不是一圈一圈地向外传，而是从艇前开始，呈一楔形向外传播。同时我们可以看到前缘密集，波浪很大，而后面波浪就很小。这种波我们称为楔形水波。此波随同快船一道前进，波及的范围始终在楔形之内。

简介

对于空气来说，也有类似现象，如果给空气一个扰动，声音也会象水一样通过波的形式向外传播，这就是声波。我们平时听见的声音就是声波传入耳内刺激鼓膜产生的。当飞机在空中作超音速飞行时，在机头或突出部分，也会象水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波，这就是激波。可见激波就是空气受到压缩扰动时，空气中出现的间断面，表现为密度和压强突变。当飞机以超过音速的速度飞行，飞机所发出的声音的密度波无法跑在飞机前方，所以就全部叠在机身后方，形成了圆锥形状的音锥。当这种爆震波传到时，我们就听到所有累积起来的声音，这就是轰然巨响的音爆。

空气引起激波的厚度很小，经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高，速度立即下降。当激波向外传播时互相干扰和影响，然后汇集成一道包罗机头的前激波和一道尾随机尾的后激波。当这两道激波波及到无论哪个空间和物体时，均会感到这种强烈的变化，反映到人的耳朵里，使耳鼓膜受到突然的空气压强变化，可以感觉是两声雷鸣般的巨响。

原理

高速飞行器前端对空气产生强烈压缩，在前方大气中形成一个伞状的激波锥，激波前沿的空气密度急剧升高，在飞行器前面像一堵移动的墙一样，飞行器则在激波锥的尾流中前行。由于和前方静态空气直接接触的是激波锥而不是航天器本身，气动加热主要由激波前沿和前方的静态空气之间的压缩和摩擦产生。如果飞行器表面和激波前沿保持一定的距离，气动加热所产生的热量将主要在空气密度较高的激波内传导和耗散，航天器在周围宽厚的边界层保护下，本身承受的热负荷就要小很多。于是，降低航天器热负荷的一个重要途径就是使激波锥前移，尽量远离飞行器本体。

应用

1951年，物理学家亨利·艾伦在研究中发现，高速再入大气层的航天器前端对空气产生强烈压缩，在前方大气中形成一个伞状的激波锥，激波前沿的空气密度急剧升高这就是为什么宇宙飞船、航天飞机、洲际导弹的头部都采用钝头锥体的原因。强激波产生致命结果，原子弹的杀伤力很大一部分是通过激波来体现的。飞机上的激波锥就是为了防止激波对飞行产生影响的部件。

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