圖 ’  ’/弱擾動在擾動源速度為零（( )*）情況下的傳播
（-）擾動源以等音速運動（(0"）：圖 ’  -表示擾動源以等音速運動時，擾動的傳播。為研究方便，我們取 ( )*%1"。擾動源 +’ ,前在 +’的位置上，它在 +’處引起的擾動， ’,后，傳到半徑為 .的球面，而擾動源自己卻向前移動了一個 *% 1*的距離，到達 +處；同樣， -,前，擾動源在 2的位置，它在 2處引起的擾動， -,后，傳到半徑為 -"的球面，而它本身已向前移動了 *% 1"的距離，到達現在所在的位置 +點；以此類推。可見，只要運動速度小于音速，擾動總是可以傳到擾動源的前面去的。
（）擾動源以等音速運動（()"）：圖 ’  表示擾動源以等音速運動時，擾動的傳播。由該圖可以看出，擾動向前傳播的速度正好和擾動源的運動速度一樣，各個受擾動球面都在 +點相切。由此可見，只要運動速度和音速相等，擾動就無法傳到擾動源的前面去，也就是說，擾動源引起的擾動不可能使 +點前面的空氣壓力、密度發生任何變化，而只能影響后面的空氣。
（&）擾動源以超音速運動（ (3"）：如果擾動源的速度大于音速，為簡單起見，我
•-4•
 

圖  " "%弱擾動在擾動源速度小于音速度（&’(）情況下的傳播

圖  " "%弱擾動在擾動源速度等于音速（&)(）情況下的傳播
們取 * )(，擾動傳播的情況。擾動雖然以球面的形式傳播，但其傳播的范圍，僅僅局限在以 +點為頂點的圓錐內，所有的受擾動球面均相切于該圓錐。這個圓錐，通常稱為馬赫錐或擾動錐。擾動源以超音速運動時，它只能影響馬赫錐內的空氣，使其壓
力、密度有所變化。
馬赫錐半錐頂角，  ) (,-./0 (&  ) (,-./0  1(為馬赫角。 1(值越大， 值越小，馬赫
錐越尖。

飛機上和氣流接觸的每一個點，都是一個擾動源。通過上面的分析，可以得出這樣的結論：如果飛機的飛行速度小于音速，它所引起的擾動可以傳到飛機的前面去；如果飛行速度等于或大于音速，則擾動就不能傳到飛機的前面去，而只能在飛機后面的一定范圍內傳播。飛行速度比音速大得越多，這個范圍就越狹小。低速飛機，它還沒有飛到，我們就早已聽到了它的轟鳴聲，而超音速飛機，以超音速飛行時，飛過我們頭頂很遠，才聽到它的嘯叫聲，道理就在這里。
三、壓力、密度、溫度、速度隨流管截面積變化的規律
在第 章中，已經講過，氣流流速與壓力的關系，即流速增加，壓力降低，流速減 •2•
 
小，壓力增高。這個結論無論在高速或低速情況下都是適用的。但在高速飛行時，隨著氣流流速的加快，空氣的壓縮與膨脹的變化越來越顯著，流速改變時，不僅引起壓力的變化，而且密度和溫度也有明顯變化，這對飛機上的空氣動力必然有不同的影響。因此，要了解飛機上的空氣動力在高速飛行中的變化規律，還須了解高速氣流中空氣的密度、溫度與流速之間的關系。
流速加快，壓力降低，必然引起體積膨脹，從而使密度減小；反之，在流速減慢、壓力升高的同時，空氣受壓縮，體積縮小，因此，密度必然增大。空氣體積的膨脹，還會使溫度降低。當打開冷氣瓶開關，高壓氣體從噴口噴出來時，開關和導管的溫度都顯著下降，甚至使導管表面結霜。這并不是冷氣瓶裝著很
“冷”的氣體的緣故（冷氣瓶裝的就是常溫的高壓空氣），而是高壓空氣從噴口噴出時體積膨脹引起降溫所致。同樣，當空氣受壓縮時，溫度會升高。譬如，用打氣筒打氣，氣筒壁會發燙。這并非皮碗與筒壁摩擦的結果，而主要是筒內空氣被壓縮，導致溫度升高。
歸納起來，高速氣流的規律就是：流速加快，則壓力、密度、溫度都一起降低；流速
減慢，則壓力、密度、溫度都一起升高。那么，在高速氣流中，氣流速度（"數）與流管截面之間的關系究竟怎樣呢？考慮空氣的壓縮性，從氣流流動的最基本規律（連續方程和能量方程）出發，可以
推導出下面的公式：
 （%& ’(）)) （( ’* ’+）
式中,  -———流管截面積的變化程度；
———流管截面積的變化量；
———流管原來的截面積；
)-)———流速的變化程度；
)—
—流速的變化量；
)—
—流管截面變化前空氣原來的流速。

這個公式表明了氣體流速與流管截面積之間的關系。現在分別討論亞音速和超
音速兩種情況。 (.亞音速氣流，即 % /(的情況此時在式 ( ’* ’+中（%& ’(）/0，這說明 -與 1)-)的符號是相反的。而
和 )總是正的，所以 與 )的符號相反。也就是說，當  20時，) /0，即流管截面積擴大時，氣流減速；反之，當  /0時，) 20，即流管截面積縮小時，氣流加速。可見，當氣流亞音速流動時，流速與流管截面積之間的關系是：流管縮小，流速增大；流管擴大，流速減小。低速流動時的連續性定理和伯努利定理即是這種情況在低速
•*0•

時的體現。
"超音速氣流，即  %&的情況
此時在式 & ’( ’)中，（  ’&）%*，所以 +,+與 -,-符號相同。這說明，在超音速氣流中，流速與流管截面積一同增加或減小，即流管擴大，流速也增大；流管縮小，流速也減小，這和低速情況正好相反。
亞音速氣流和超音速氣流，流速和流管截面積之間的關系為什么會有如此截然相反的結論呢？這是因為，氣流具有連續性，它要符合連續方程 “ .-+ /常數”這個客觀規律。如果密度不變，那么流管截面積 +與流速 -成反比例。對于低速氣流，密度變化很微小，流管截面與流速的關系就很接近上述關系。但在高速氣流中，考慮到空氣的壓縮性，流速一改變，密度同時也有明顯的變化。譬如，流速加快，使壓力降低，從而引起密度減小。很明顯，為了保持各個截面的流量相同，流速加快，要求流管截面積減小，而密度的減小又要求流管截面積增大。可見，流速與密度對流管截面的變化起著相反的影響。究竟流管截面增大還是減小，取決于 "-的增減。流速和密度的關系可用
　
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