20年前干掉人类第一架超音速商业飞行的飞机是少林七十二绝技之一的“狮子吼”。

这东西威力到底有多大？

2022年汤加火山喷发时，各国用于监控核试验的探测网各种预警警报乱响，因为探测到的压力波数据全部超过上限。

也就是说这次火山爆发的威力远超核子武器。

最终数据显示，汤加火山喷发产生的大气压力波与苏联1961年试爆的人类有史以来最大的氢弹“沙皇炸弹”威力相当，且持续时间是后者的四倍。

全球之前的记录保持者是1883年印度尼西亚喀拉喀托的火山喷发。

那场火山喷发造成逾3万人死亡。4800公里外都能听见火山喷发的隆隆声。

汤加火山喷发的声波最远传播到1万公里外的美国阿拉斯加。

火山爆发的声音为何能传递这么远，这就是今天我们要介绍的音爆，也是人类超音速商业飞行的最大拦路虎。

究竟音爆是什么，又是什么导致了音爆？

你要理解音爆，只需要将空气想象成液体就好了。

当某物，可以是小鞭子、子弹、火山爆发、流星雨、航天飞机等，当它们加速到高速时，运动方向前方的空气分子会像水面掉进一块鹅卵石一样产生涟漪，呈辐射状传递。

速度越快，前端产生的波越多，堆积和压缩后就像海浪一样层层叠加，最后在你前方形成滔天巨浪。

这就像玄幻小说中讲的“蓄势”，武侠小说中的“阳关三叠”，将对手和自己的力量蓄积在一起，然后一次性打出，大海无量。

然后物体加速到速度超过前方的“大海无量”，形成后发先至的撞击，力量是非常巨大的。

如同在水面船支击穿和冲过巨浪，此时的巨浪就是水墙。将海浪向两侧和后部推开，猛烈的撞击能让船体分崩离析。

把这种情景带到空气中，那是飞行产生的冲击波作用在空气上，让局部气流的最大速度达到音速，产生叠加和局部激波，形成空气墙。

此时的空气墙就是音波墙，强度犹如铜墙铁壁。

而当飞行器速度超过音速时，飞行器如一把利剑插入高压高缩气体中，引发压力的急剧释放，发出巨响，听起来像爆炸。

这就是音爆，这股能量会造成飞机撕裂、剧烈抖动、操作困难、失控，甚至坠毁。

音爆是飞机或其他物体自身速度超过音速时必然产生的噪音，通常以110分贝计时，响亮如雷声或爆炸。

具体飞行器在空气中引发的冲击波，我们可通过下图管中窥豹。

这是NASA使用纹影摄影技术，记录的两架美国飞机以超音速飞行时对空气分子产生冲击波的效果图。

当飞行器持续以超音速飞行，它将在前面产生一个由加压空气分子组成的圆锥体。

圆椎体切面由大到小，不断被飞行器产生和打破，形成一系列持续不断的声波爆裂。

我们称之为“音爆地毯”。

音爆地毯的尺寸随着物体的高度而增加，达到每 300米高度增加1.5公里。

美国宇航局研究发现，一架在 17000米高空飞行的飞机会产生80公里宽的音爆地毯。

在这条音爆地毯范围内的人将感受到轰鸣声最响亮的部分，位于地毯边缘的人听到的声音就会柔和多了。

音爆地毯外的人感受还会小得多了。

音爆地毯范围内和范围外的人，耳朵感受差异是天壤之别。

音爆地毯受飞机的运动或该地区的地理位置和面貌的影响很大。

声波强度对突然加速、“S”形转弯、山丘和山谷非常敏感。

音爆除了形成音爆墙，形成巨大阻力，还会产生音爆云。

当飞行器的速度达到1224千米/时，即音速时。

周围的空气在高压下水汽析出，凝结成云，学名叫普朗特-格劳厄凝结云。

有时空气中水分太大，即便不是超音速飞行也会产生凝结云，这就是你看到飞机划过天空，留下一条白线，留下美丽一场的原因。

这是在一定天气条件下所形成的视觉效果。

当速度足够时，机身周围会围绕一层如同白色纱裙一般的锥形薄雾，美轮美奂。

实际上这是非常危险的，不做处理和对应的话，会把里面的人震得七荤八素，战斗力大减，飞机散架，甚至坠毁等。

这个时候飞机必须加速冲过去，利剑出鞘。

超音速飞机的前世今生。

1947年，试飞员查尔斯驾驶贝尔 X-1火箭飞机首次正式突破音障。

三年后第一种实用化的超音速军用飞机F100“超佩刀”战斗机出现。

经济性考量，这类军事必转民用。

随即超音速客机被视为商业飞行的发展路向，英国、法国、美国相继计划研发超音速客机。

一直到1976年，法国宇航和英国飞机公司联合推出了第一种中程超音速客机“协和号”，让人类实现了突破音障的商业飞行。

协和式客机采用了细长型机身和弧形前缘细长三角翼，主要材质为铝合金，装备4具带加力燃烧室的罗尔斯·罗伊斯的奥林匹斯593型涡轮喷气发动机，单具推力超过38000磅。

在高效率的发动机推进下，协和飞机的巡航速度可长时间保持在2.02马赫，每小时2140千米，最高巡航高度达18000米。

见过这种飞机的人都知道协和式飞机具有独特的可下垂机鼻头锥。

这不是为了标新立异吸引眼球。

这种设计不仅有助于协和号在飞行时突破音障，还能保持飞机的流线外形，提高滑行、起飞和着陆时飞行员的视界。

协和号飞机的飞行路线主要是伦敦和纽约，巴黎和纽约之间的往返航线。

它能够在短短三个半小时内将乘客从美国东海岸运送到欧洲，其他飞机通常需要八个小时。

然而一架协和号客机每个小时的油耗达到20吨左右，虽然它一次性可以装90多吨燃油，但油耗是波音747飞机的两倍。

协和式飞机的设计初衷只求速度，不求经济效益。

但运行中航空公司为了保持利润，羊毛出在羊身上，只能不断提高票价。

超音速飞行的成本有多贵？协和式客机飞行的价格是普通客机头等舱的4倍。

高额的票价让协和号无法大规模推广使用。

另外协和号起飞、降落时巨大的轰鸣声让机场人员非常不适和不喜欢。

到了2000年飞机还发生致命空难，随后全球石油危机爆发，油价飞升，乘客越来越少。

内忧外患之下，最终2003年“协和号”不得不退役。

协和式飞机十分超前，这是人类巨大的技术成就，但是协和式飞机燃料消耗低效的令人难以置信，运行成本十分昂贵，最后逼死了自己。

人类一直未放弃超音速商业飞行。

一别两宽，20年后，随着技术的进步，碳纤维构件，涡轮风扇发动机，气动设计优化软件的出现。

加上商业飞行这块大蛋糕实在诱人，巴西、日本MRJ、俄罗斯的图系列、中国C919都卯足了劲挤进来。

为了保持技术领先，跨代碾压，美国在2020年左右将超音速商业飞行再次提上日程。

前事不忘后事之师，这一次研发人员目的是实现速度与成本的等效。

全球目前公布在正在开发的超音速商业飞行器有六款。

起风时，猪都会飞，这时想乘风破浪而跑来打酱油的也不少。

这就像第五代战机一样，阿三哥、棍子兄和当年只会策马奔腾的突厥铁骑都不嫌事大地宣布了研发立项。

有些东西听听就是了，你当真就输了，别人其实也没想过真的研发出来，跳一跳闹一闹的目的只是为了给自己打针鸡血，提升民族士气。

目前全球最出名和最能被持续投入，技术积累和潜力最强的有两款。

一款是当前洛克希德马丁公司正在开发和制造的低音爆飞机X-59 QueSST。

它使用了静音超音速技术，飞行速度将达到1.42马赫，高度达到16764米。

相对于协和飞机效率低到天诛地灭的涡轮喷气发动机，X-59使用的是涡轮风扇发动机。

鉴于飞机在空中高速飞行中压缩前面的空气产生的冲击波会从机头到达机尾翼形成两次明显的音爆。

X-59在机身结构设计上，设计人员把飞机设计得特别修长，并改变机翼现状，采用薄机翼和水平稳定翼设计，阻力减少了20%。

通过这些处理，让冲击波不会沿着飞机传递、汇合在一起。

目前这款飞机已经完成制造，开始在美国不同城市间飞行，收集关于地面人群对超音速飞行如何反应的数据。

据说，这种飞机的噪音和关闭轿车门的声音差不多。

不知是真是假，我反正是怀疑，如果真的，波音早就跳出来吆喝了。

除此之外，美国科罗拉多的Boom Supersonic公司在去年推出了新型超音速环保客机“序列号”。

“序列号”飞机计划于2024年投产，2026年首航。

最后音爆危险吗？

首当其冲的飞行器是绝对危险的，这就像跳水失误，背部拍上去，柔弱的水能让你骨折一样。

但随着技术进步，尤其是材料技术，再加上各项保护措施，完全不用担心了。

现在的战斗机飞行员可没有一个因为音爆伤亡的，大部分的战斗机都是实现了超音速飞行的。

至于没有防护，在地面上被音爆覆盖的人呢？

也不用担心，人类的耳膜要想被音爆造成伤害，这个音爆必须是航天飞机着陆产生超压强的600倍。

所以吃瓜群众些不用担心，可以继续没羞没臊的生活，期待有一天感受战斗机飞行员的生死时速。