大自然阻碍人类飞行的四大障碍
图：战机在加速中发展
在人类向天空飞行的百年之后，依然在不断追求科技进步与发展，来解决或突破飞行中，神秘大自然所带来的重重阻碍。由此也让人类逐步认识大自然，在不断探索中享受大自然带来的神秘和创造力，在突破音障、热障、黑障大自然阻力，以及人类自身带来的定向局限时，人类逐步实现了更高、更远、更快的飞行目标，以此为目标，又不断地推动着向未知方向的努力，寻找到新的着落点。
音障、热障、黑障和定向障碍
图：星际宣传画
概 念 科 普
音障（声障）：飞行器在飞行时会与气流阻力对抗而产生激流，发出爆炸声。若速度达到音速（时速950公里左右）时，会发生剧烈的抖动、操作失灵等而机毁人亡的危险。
热障：飞行器在飞行时与大气碰撞会产生热量，若速度2倍音速时，飞行器前端温度达到100摄氏度；达至2.5倍声速时，会出现难以消散的热量，不仅影响到人，也影响飞行器的材质和结构而发生事故。当三倍音速时，温度可达350摄氏度，超过铝合金极限温度；而六倍音速时，可达1480摄氏度。
黑障：专指航天飞行器的高速返回地球时，会进入大气层形成温度高达几千摄氏度的黑暗包裹区约4-7分钟，其间通信中断之外，也会对返回舱造成极大的危险。
定向障（飞行错觉）：专指飞行人员驾驶飞行器在飞行时，失去了对飞机和自身的正确知觉而发生的各种错觉，不能对飞行姿态、位置和运动状况等作出正确判断的失控危险。
图：音障现象
突 破 音 障
第二次世界大战后期，一些螺旋桨战机的最大飞行速度已经能达到650-750公里/小时，高空俯冲时会出现不稳的现象，初期也因此发生了多起机毁人亡的事故。
为此，人类飞行速度被限制。
如果飞机一直在加速，当飞行速度小于声音速度时，则产生的波一直在飞机的前部；当飞行速度等于于声音速度时，飞机与波保持相对静止；当飞行速度大于声音速度时，第一次产生的波不断与后来产生的波发生叠加，这种叠加的波就是激波，飞机发生剧烈的抖动就是由其引起的。人们也能听到空中的爆炸声就是激波引起的音障现象。
这是人类在提高飞行速度时，抛弃原活塞式发动机技术，诞生了喷气式发动机所带来的障碍。
经过人类的努力。1947年10月14日，美国试飞员耶格尔驾驶X-1实验飞机，在12000米高空飞出了1278公里的时速，成功突破音障。1953年，美国试飞员道格拉斯驾驶着装有喷气和火箭发动机的飞机突破2倍音速。
人类科技在突破1倍音速之后，飞行就不会再有音障了。
图：热障现象
突 破 热 障
1958年，正式服役的F-104战机最大飞行速度达到了2马赫，成为了人类历史上第一款突破2马赫的战机，如今的战机突破2马赫飞行速度是再正常不过的事情了，而人类目前没有一款大量投入民用领域的超音速客机。
当飞行器在大气层中飞行速度在2马赫时，表面温度会上升到100℃，如果飞行超过3马赫的时候表面温度会高达350℃。
飞行速度越高的飞行器跟大气层摩擦产生的热量会更高，为了解决高速飞行产生的热障对飞行器造成损害的问题，飞行器在制造时不仅需要使用耐高温的钛合金/不锈钢等材料，还要为飞行器加装隔热设备和冷却设备。
目前，有人飞行器最大飞行速度基本上都保持在2马赫上下，只有米格-25、SR-71等极少数成熟战机突破了3马赫的飞行速度，而全面突破3马赫目前来看还是遥遥无期的。
图：黑障现象
突 破 黑 障
飞行器速度再上升一个台阶到达5马赫或者更高时，会产生的热量使得飞行器表面形成等离子体鞘，这时较低频率的电磁信号都会被屏蔽。
这时，进入大气层的航天器与指挥大厅会暂时中断信号，这种现象叫做“黑障”。只有当飞行器的飞行那个速度降低之后电磁信号才会恢复，这就表明现有飞行器想要突破5马赫向更高的速度进发时有失控的风险。
不过“黑障”也并非是不可以突破的，比如我国新一代多用途载人飞船就采用了突破了“黑障”状态下的通讯技术。
图：美国国家运输安全委员会公布篮球巨星科比·布莱恩特坠机事故调查结果。50岁的飞行员阿拉·佐巴扬在坠机前做了一个飞入云层的错误决定，造成“空间定向障碍”迷失方向。
突 破 定 向 障
也可解读为飞行空间定向障碍，指的是飞行人员在飞行中对飞行姿态、位置和运动状况发生的错误判断。大体上可分为三种类型，即飞行错觉、脱离感觉和空间失定向，以飞行错觉最为常见，约占飞行事故总数的20%。
据相关报道，几乎100%的飞行员都发生过飞行错觉。特别是在夜间、复杂气象和海上飞行中，会产生飞行错觉的现象更为普遍。
因此也表明飞行员的特殊性，需要一定的素质和能力才行。另外还需要接受有关“空间定向障碍”的模拟和实景训练来纠正，比如训练飞行员绝对依赖仪表飞行等方法进行，而空间定向障碍模拟器可模拟空间错觉、倾斜错觉、黑洞进场错觉等多种主要飞行错觉，对保障飞行安全，提升飞行学院科研能力发挥重要作用。
人类突破自我极限之外，最聪明的办法就是通过外力解决飞行空间定向障碍，即不需要飞行员进行空间定向活动的飞行器。人类一直在研制和突破，来解决符合实际需要和人体心理生理特点的发明与应用成果：
飞行姿态仪（航空地平仪）
平视仪
周边视觉人工激光天地线研制成功
综合性头盔显示系统
三维合成立体声定向仪
卫星全球定位系统
防御地形数字化扫描映象图示仪
……
图：中国神舟发射至十五号进入太空空间站
人类追求飞行的梦想一直在继续，战胜大自然的障碍的努力也没有放弃。相信，努力即的成果。
作者：胡鑫川
20221213
公众号：山川留言
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