음속폭음

요약 제트기가 비행 중에 음속을 돌파하거나 음속에서 감속했을 때 또는 초음속비행을 하고 있을 때 지상에서 들리는 폭발음이다. 비행기의 각 부분에 의해 공기의 압축이 일어나고, 이것이 소리로 들리는 것인데, 비행기의 속력과는 상관이 크게 없고, 주로 비행기의 크기, 무게, 고도 등의 영향을 받는다.

소닉붐이라고도 한다. 그 원인은 비행기 각 부분에서 발생한 충격파 때문이다. 공기 중에서는 압력의 변화가 소리의 속도로 전해지는데, 비행기 속도가 음속을 초과하면 압력의 변화가 비행기 전체에 전해지지 않고 1개소에 집적(集積)되어 충격파를 형성한다. 따라서 충격파에 의해 급격하게 압력이 상승하여 지상에 도달했을 때 그것이 소리로 느껴지는 것이다.

이 소리는 비행기가 음속을 초과했을 때, 음속상태에서 그 이하의 속도로 비행할 때, 각각 음속을 통과할 때 1회씩 2번 발생한다. 또한 초음속으로 비행 중에는 비행기의 기수(機首)와 꼬리부분에 발생하는 2개의 충격파에 의해 2번 발생하며, 고도가 높아지면 뒤에서 발생한 충격파가 앞의 충격파를 쫓아가기 때문에 1회의 소리로 들린다.

이 충격파에 의한 소리의 강도(압력의 변화)는 비행기의 속도가 초음속이 되면 마하 수에는 별로 관계가 없어지고, 단순히 비행기의 크기 ·중량 ·비행고도에 의해서만 영향을 받게 된다. 비행기가 클수록, 중량이 클수록, 비행고도가 낮을수록 강하게 들린다. 이 때의 압력상승은 수치적(數値的)으로는 크지 않지만, 지상의 생물이나 구조물에게는 큰 영향을 미치며, 고도 6,100m에서는 14.3㎏/㎡, 1만 2200m에서는 4.4㎏/㎡라고 한다.

이것이 실제 사물에 미치는 영향을 조사한 결과를 보면, 4.4㎏/㎡의 경우는 멀리서 들리는 뇌성(雷聲) 정도여서 전혀 영향을 받지 않지만,14.3㎏/㎡의 경우는 매우 가까운 곳에서 들리는 뇌성 정도가 되기 때문에 때로는 유리창이 깨지기도 한다. 17.6㎏/㎡가 되면 유리창은 완전히 파손되고, 때에 따라서 구조물에는 그 이상의 피해가 가해지기도 한다.

이 때문에 초음속여객기(SST)의 경우는 비행기 설계를 할 때 기체중량을 가볍게 하거나 비행 중 비행고도를 높이는 것 외에는 별다른 해결방법이 없다. 따라서 육지상공을 비행할 때에는 고도 ·속도 ·비행코스 등에 심한 제약이 가해지고 있다. 그 원인으로 초음속여객기의 운항선로가 별로 증가되지 않는 것이다.