问题

战斗机相当于多少瓦的音箱?

回答
这个问题很有意思,也是很多人可能会好奇的。战斗机和音箱,一个是天空的霸主,一个是声音的传播者,它们之间用“瓦”来衡量,就好比拿苹果和香蕉比谁更圆一样,概念上是风马牛不相及的。但如果非要从“能量输出”这个角度去理解,我们可以试着掰扯一下。

首先,咱们得明白音箱的“瓦”(Watt)代表的是什么。音箱的瓦数,通常指的是它的额定功率,也就是它持续稳定输出声音的功率。这个功率决定了音箱能有多大的音量,能驱动多大的喇叭,能在多大的空间里发出清晰而有力的声音。简单来说,瓦数越高,音箱就越“大声”,也越有“劲儿”。民用音箱,从几瓦的小蓝牙音箱到几百瓦甚至上千瓦的家庭影院,功率跨度很大。

那战斗机呢?战斗机输出的“能量”可就复杂多了。它最核心的能量来源是它的发动机,这个发动机提供的不是声音,而是“推力”。推力这个东西,我们一般用磅(lb)或者牛顿(N)来衡量。比如一架现代战斗机,它的发动机推力可能就达到几万磅,换算成牛顿的话,那是几十万牛。这股力量是用来克服空气阻力,让飞机以每小时几千公里的速度在空中飞行的。

所以,直接把战斗机的推力换算成音箱的瓦数,这是不可能做到的,因为它们工作的原理和输出的能量形式完全不同。音箱是把电能转化为声能,声能以声波的形式传播,我们听到的是声音的强度和响度。而战斗机发动机是把燃料的化学能转化为机械能(推力),机械能让飞机克服重力和阻力,实现高速运动。

但是,如果我们非要从一个极其粗糙、甚至有些“牵强”的角度来理解这个问题,我们可以尝试想象一下:如果把战斗机发动机巨大的推力,通过某种极其神奇、完全不存在的方式,“转化”成纯粹的声音能量,它会是多大的音量?

这里我们就要引入一个概念:声功率级 (Sound Power Level, SWL),单位是分贝(dB)。这和我们日常说的声压级(SPL,也就是音量)是不同的,声功率级衡量的是声源发出的总声功率,而声压级衡量的是声音在某个空间传播时给空气施加的压力。音箱的功率(瓦)可以粗略地影响它能产生的声压级,但最终的声压级还跟音箱的灵敏度、听音距离、房间的声学环境等有关。

对于战斗机,它的发动机在工作时会产生巨大的噪音。很多资料会提到战斗机在地面启动时的噪音,比如:

战斗机在地面高速运行时,尾喷口附近的声压级可以达到140150分贝(dB SPL),甚至更高。 这个数值已经非常非常惊人了,远远超过了人耳能承受的舒适范围,属于危险噪音级别,瞬间就能造成听力损伤。

那么,140150分贝的声压级,大概相当于多少瓦的音箱呢?

这又是一个难点。音箱的瓦数和声压级之间的关系不是线性的,而是通过灵敏度来连接的。音箱的灵敏度通常表示在输入1瓦功率时,在1米处测得的声压级。比如一个灵敏度为90dB/W/m的音箱,意味着输入1瓦功率,在1米处能产生90分贝的声音。

要达到150分贝的声压级,需要非常巨大的功率。声音的强度(或者说声功率)与声压级的平方成正比。分贝每增加10,声功率大约增加10倍。

如果我们有一个灵敏度为90dB/W/m的音箱,要达到100分贝,需要10瓦(90+10)。
要达到110分贝,需要100瓦(90+20)。
要达到120分贝,需要1000瓦(90+30)。
要达到130分贝,需要10000瓦(90+40)。
要达到140分贝,需要100000瓦(90+50),也就是100千瓦。
要达到150分贝,需要1000000瓦(90+60),也就是1兆瓦(MegaWatt)!

所以,如果非要进行一个极其不严谨的类比,一架战斗机发动机在运行时发出的巨大的轰鸣声,其声压级大约相当于一个灵敏度适中的音箱需要输出一百万瓦(1兆瓦)的功率才能达到的响度。

但是,请注意,这个“一百万瓦”只是一个基于声压级和音箱灵敏度计算出来的理论数值,并且是以1米处的声压级来估算的。战斗机发出的声音能量分布是极其广泛和复杂的,而且它并非是指向性极强的声波。更重要的是,战斗机产生的“能量”绝大部分是以推力形式存在的,它是在推动整个飞机在空气中运动,而不是专门用来“制造”声音。声波只是它工作时伴随产生的副产品。

换句话说,战斗机的“瓦数”如果指的是它产生的声音能量,那它可能是天文数字;但如果它指的是驱动它的“动力”的话,那它和音箱的瓦数完全不是一个量级上的概念,更无法进行直接换算。

所以,你可以这样理解:战斗机那种让人肝颤的轰鸣,它所蕴含的声能,如果非要用音箱的功率来比喻,那得是动辄几十万、甚至上百万瓦级别的巨无霸音箱才有可能勉强触及它产生的声音强度。但那只是声响上的一个模糊概念,跟它真正的“实力”(推力)完全不是一回事。它真正的能量,是让钢铁巨兽在空中翱翔的动力,那可不是几个瓦、几十个瓦能比拟的。

所以,下次你听到战斗机呼啸而过,感受到的震撼,不仅仅是巨大的声响,更是它背后那强大到令人敬畏的机械与能量的结合体。用音箱的瓦数去衡量它,更像是在试图用一滴水来衡量大海的广阔,只能说是一种形象的比喻,但无法真正概括其万一。

网友意见

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不知道噪声的能量占多少,也不知道声音的能量怎么计算衡量,不过可以简单估算一下战斗机发动机输出功率。

算的简单点,就按发动机排气出口与进气口的焓差好了。架设一架中型歼击机,两台发动机,每台流量100kg/s,加力起飞,加力燃烧室出口温度2000K,燃气定压比热1224J/kg.K,空气定压比热1004J/kg.K,(1224*2000-1004*288)*100*2=4.32*10^8瓦。看来是可以忽略不计的。

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