超声速飞行的故事(一)(图)

　　*超声速飞行

　　超声速飞行也是人类梦寐以求的愿望，人类经过大约半个世纪的奋斗，终于在1947年实现了。

　　那是在1947年10月14日，在美国加里福尼亚洲的爱德华空军基地上，美国空军驾驶员查尔多斯•耶格尔上尉乘坐一架B—29型飞机飞上蓝天，在飞机的腹部吊挂着一架X-1型火箭飞机，这个新型火箭飞机像一枚炮弹，见图2-1和图2-2。　　

图2-1    载有火箭飞机的B—29型飞机

图2-2   超音飞行的火箭飞机

　　当飞机升空到7600米高度时，耶格尔上尉由飞机的舱口的悬梯上爬到了下面的火箭飞机的座舱中，历史的时刻终于到来，放飞！火箭型飞机爬升到12800米时，以1080公里/小时的速度，即以超声速的速度划破长空，雄伟而矫健的飞翔着，耶格尔实现了人类历史上的第一次超声速的飞行。

　　超声速的飞行主要是要通过声障（音障），声障是飞机飞行到达声速时，出现的一种强大激波现象，激波像一堵墙挡住飞机向前飞行的速度，到达音速时机上的人和物体就像压上一个重物，不能动弹。飞机产生强烈的抖动，如不及时改出，会使整个机身解体，这是一个非常危险的现象。图2-3为一架战斗机在太平洋上空突破声速时，水蒸汽在机身中形成的屏障。

图2-3 突破声速时水蒸汽在机身中形成的屏障

　　突破声障是人们必须要解决的技术问题，这些问题在1947年都己经被征服和解决了。

　　*人类首次飞上蓝天

　　自古以来，人类向往着能够飞上蓝天，像鸟儿一样的自由飞翔，能够奔上月球去会见那美丽的嫦娥。这些美好的梦想，20世纪初和20世纪中期，都已以先后地实现了！

　　1903年12月17日，美国人威尔伯和奥维尔•莱特兄弟用自制的飞机飞上了天空，开创了人类史上第一次在蓝天上飞翔的新纪元。

　　莱特兄弟的飞机为双翼式飞机，装有两台推进式螺旋桨活塞式发动机，每台发动机约为12马力，在美国卡罗来纳州的基蒂霍克机场试飞。图2-4为莱特兄弟的飞机图。

图2-4  莱特兄弟的飞机图

　　莱特兄弟驾机共飞行了4次，弟弟奥维尔、莱特完成了首次行，哥哥威尔伯、莱特驾驶的第4次飞行中，创造飞行留空时间为59秒和飞行距离为260米的记录，创造了人类有史以来留空时间最长的记录。

　　用59秒飞行260米，其飞行速度每秒为4.4米，每小时15.8公里，他比百米运动员每秒跑10米的速度还要慢。相当于1886年世界第一次跑在伦敦大街上的四轮汽车每秒5.6米 (即20公里/小时) 的速度，相当于马拉松运动员平均每秒5米的速度，因此这个飞行速度并不算快，但是它寓意深远，是人类第一个借助于动力留空飞行的最长记录。

　　*亚声速到超声速

　　亚声速到超声速经历了半个世纪计44年，其飞行速度提高了近70倍，这是经过几代人的努力才得以实现的。

　　20世界第二次世界大战后，50-60年代期间，当时的军用飞超声速飞机，其飞行马赫约在M=2.1，如美国的F104，F4型飞机；原苏联的米格21型飞机等。

　　20世界末第三代军用战斗机，其飞行马赫数没有多大变化，也多在M=2.2左右。如美国的F15(1974年)，F16(1978年)型飞机；俄罗斯的米格29型和苏27型飞机，我国的歼八型飞机等。

　　当然人们也曾在研制三高型军机，即飞行高度为3万公尺，飞行马赫数M=3的飞机

　　以下将以民用超声速飞机的飞行为主，介绍一些飞行史话。

　　3  民用超声速飞机的历史风采与回顾

　　*协和式超声速飞机

　　20世纪60年代末期，协和号超声速飞机投入航线使用，开创了现代航空史上民用超声速飞机飞行的新纪元。

　　由英法联合制造的协和号超声速飞机，1968年12月首飞后，1969年2月投入航线。主要是飞越大西洋航线，英国伦敦到纽约，法国巴黎到纽约，连结法、英和美三国的飞行。从使用已有30余年的飞行史了，它一直是一枝独秀独占蓝天。

　　协和号飞机全长62.1米，翼展25.6米，呈三角形后掠式机翼，飞机载客量为128人，最大飞行高度为18300米(接近真空)，最大航程8800公里。最大飞行速度为马赫数M=2.2。舱内为单通道每排4座位，比较拥挤，起飞、降落时噪声特别大。图3-1为协和式飞机图

图3-1为协和式飞机图

　　从法国巴黎起，飞越大西洋到美国东海岸纽约，只需要3时45分钟，巴黎到纽约的时差为6小时，所以乘客到纽约后，还要将手表反调回6小时，很受经商者的欢迎。如果从上海飞到美国洛杉矶也仅需6个多小时。缩短了有效的工作时间，等于缩小了地球，延长了人的生命。

　　超2.2倍的声速又是什么概念，它的飞行速度比地球自转的速度还要快。当飞机升空在16000米时，它的超声速将达到V=2340 公里/小时，地球自转的切线速度大约为1700公里/小时，比地球自转速度还要快近1.38倍。

　　乘超声速飞机有三个景观是亚声速飞机所见不到的，即；

　　(1) 追着太阳走，如果从东向西飞，可以看到永不落的太阳。从伦敦傍晚起飞，到纽约天色还不会黑。

　　(2) 看地球是个弧形表面，因为协和号飞机的飞行高度在1万6千米左右，从飞机上俯视地面，就可以看到地球表面是个弧线状。

　　(3) 超声后带来的意外静音，超声速飞机飞行时比普通飞机的噪声要大很多，这是发动机具有较大功率造成的，当飞机高亚声速和接近声速飞行的瞬时，飞机抖动和噪音都显着增大，震耳欲聋，心烦意乱。但是当飞机一旦超过声速，飞行瞬间好像换了个世界，机舱内噪音又恢复原样，比较平静，人们可以低声耳语。这就是超声速的特性，超声速飞行后强大的噪声都被抛在飞机尾部“超声波锥”的后面，被称为“聋子”现象。但是，此时强烈的噪声对地面和外物的环境影响，丝毫没有减轻。

　　协和式飞机起飞和降落，都构成一个独特景观，许多来巴黎旅游的客人，都要到机场等候观赏这一奇景。图3-2为起飞时图

图3-2为起飞时图

　　但是由于协和号飞机，噪音特别大，耗油量大，票价特别昂贵，从巴黎到纽约票价为1万美金，是富豪和政客的天下。所以限制了在民用运输方面的使用与发展，许多机场均因噪声太大而不允许着陆。城市比较密集的大陆，也不允许它掠空而过。因此只有在巴黎－纽约、伦敦－纽约两条航线上飞行。(待续)