大展弦比的直機翼飛機，在飛行速度提高到某一程度時，會出現(xiàn)阻力劇增，操縱性能變壞和自發(fā)栽頭的現(xiàn)象，飛行速度也不能再提高，而這個速度，恰好就是聲速。這個難以逾越的難題，也因此而得名“聲障”。

為什么這個坎兒恰好就是聲速呢？

上一節(jié)，我們通過實驗認識到一個特殊的現(xiàn)象，聲音傳播的介質越容易被壓縮（可壓性越強），聲音在其中傳播的速度就越小；反之，介質的越難以被壓縮（可壓性越弱），聲速就越大；假設理論上存在一種不可壓的介質，綜上則可以推斷出其聲速是無窮大的，聲波可以瞬間傳遍全場。（這里假設的聲速無窮大，前提是理想不可壓的情況，這種理論假設是流體力學進行科學研究的一種方法，和經(jīng)典力學中假設的絕對光滑有異曲同工之處。故此這里的聲速并不與光速一同討論。）

為便于理解，我們打個不甚恰當?shù)谋确健Ｂ曇粼诓豢蓧航橘|中的傳播形式參照上圖，氣缸中的兩個活塞之間充滿了不可壓縮的物質，這時向右推動左側的活塞，右邊的活塞也會立刻隨之運動。

聲音在不可壓介質中的傳播形式，就像用彈簧連接的垂掛小球，當你敲擊最左側的小球時，小球的擺動要經(jīng)過彈簧的壓縮再傳向下一個小球，最后，當最右邊的小球也開始擺動時，距離敲擊的時刻已經(jīng)過了一段時間了。并且可以想象的時，彈簧越軟，小球的擺動由左向右傳遞的時間越久。

在這個例子中，我們可以將小球比作聲音傳播的介質，彈簧比作擾動在介質中的傳播形態(tài)。小球的擺動視作介質本身的運動，彈簧的壓縮代表擾動的傳遞，可以得知，擾動的傳播速度a并不是介質本身的運動速度v，a>>v。

具體的，介質中的聲速a和介質本身的密度ρ以及彈性模量E（彈性模量E越小，越容易被壓縮；反之彈性模量E越大，越難以被壓縮）有以下關系：

同一種介質在不同的狀態(tài)下（E、ρ）的聲速也不盡相同，通常認為隨著高度的增加，空氣中的聲速會隨之減小?？梢?，空氣中的聲速會隨著地點的改變而不同，我們普遍認為的340m/s的聲速，是海平面101325pa大氣壓下，14°C空氣所對應的數(shù)值。

聲波本身，就是一種微弱擾動，聲速是微弱擾動在這種介質中的傳播速度。聲音在介質中傳播的速度和介質本身有關，與聲源無關。聲速由介質的彈性模量和密度決定。

值得注意的是，所謂微弱擾動，是指擾動本身對介質的壓強p，密度ρ、運動速度v和溫度T影響甚微。即使是大聲的喊話，也屬于微弱擾動。

我們已經(jīng)知道了，氣體中微弱擾動是以當?shù)芈曀傧蛩闹軅鞑サ?/strong>。接下來我們可以從擾動傳播的范圍來了解聲障。

上圖中，聲源靜止，擾動可以傳遍全場；

當飛行器在空氣流場中以亞聲速做運動，但是擾動的傳播速度比擾動源運動的速度要快，所以擾動不會擠壓在一起，擾動依舊可以傳遍全場；

當飛行器以當?shù)?strong>聲速運動時，擾動傳播的速度和飛行器速度相同，也就意味著擾動無法傳播到飛行器的上游方向。

此時，擾動的具體的傳遞過程又是怎樣的呢？

我們打一個比方，設想一個左右開放的通道內比肩接踵站滿了人。此時，通道左端的人意識到危險的來臨，為了逃脫，他們向右飛奔，速度甚至等同于危險信號和騷動的傳遞快慢，這意味著他們右邊的人還來不及做出任何肢體的反應左側的人就已經(jīng)壓了上來。而右邊的人由于無法讓出通道，因而被依次擠壓著前進。

如果有監(jiān)控畫面，那么可以得知在通道內，人群密度從左側推進向右側加密，而右方?jīng)]有被波及到的人依舊停留在原地，渾然不覺危險的來臨。在這一過程中，左側的人始終跑得比右邊的人快。

我們可以想象，在某一時刻，所有的人都擠壓成一疊，形成了一道高壓的人墻，同時最左側的人保持著最初的逃逸速度。而此刻，最右側的人依舊禁止在原地，身前碧落，身后黃泉。

這個例子中，我們將人群視作流體介質，最左側人逃逸的速度比作物體運動的速度，危險信號和騷動在人群中的傳播速度比作介質擾動的傳播速度（當?shù)芈曀伲?，那么那道人墻就?strong>激波（Shock wave）?？梢缘弥?，激波后方的壓強要遠遠大于激波前方的壓強。

對于飛行器而言，當飛行速度接近聲速時，局部區(qū)域的氣流速度就可能達到聲速，甚至超越聲速。局部激波的出現(xiàn)，意味著氣動阻力的劇增，同時激波還會干擾氣流在飛行器表面的繞行，發(fā)生分離，從而引起飛機震顫。并且機翼上由于超聲速區(qū)域的存在，升力合力的作用點后移，使得飛機低頭，甚至墜落。這一切都使音速在一時間成為了飛行器難以逾越的障礙，故而名為音障（Sound barrier）。如果飛行器突破這一障礙，一切聲音都會被拋在身后。

在激波面上聲學能量高度集中，當激波面掠過聽者時，人們會感受到短暫而極其強烈的爆炸聲，稱為音爆(Sonic Boom)。在音爆來臨之前，人們不會聽到飛機的轟鳴聲。

當飛行器以超聲速運動時，擾動傳播的速度小于飛行器的速度，我們將擾動傳播范圍的包絡面表示出來，可以得知這是一個圓錐狀的區(qū)域，擾動僅能在這個圓錐區(qū)域的內部傳播。如果飛機做低空飛行，這個錐面略過地面的那一刻，聽者可聞音爆聲。

下面的視頻能夠進一步幫助大家理解。