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“整个世界都安静了”——突破音障(组图)

http://jczs.news.sina.com.cn 2004年09月10日 15:28 千龙新闻网

美国B1B轰炸机“昂首”跨过音障

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美国B2轰炸机突破音障


美国海军F-14战斗机突破音障


苏-27战斗机突破音障

  第二次世界大战后期,战斗机的最大速度,已超过每小时700公里。要进一步提高速度,就碰到所谓“音障”问题。

  声音在空气中传播的速度,受空气温度的影响,数值是有变化的。飞行高度不同,大气温度会随着高度而变化,因此当地音速也不同。在国际标准大气情况下,海平面音速为每小时1227.6公里,在l1000米的高空,是每小时1065.6公里。时速700多公里的飞机,迎面
气流在流过机体表面的时候,由于表面各处的形状不同,局部时速可能出700公里大得多。当飞机再飞快一些,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。  

  这种“音障”, 曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑。每当他们的飞机接近音速时,飞机操纵上都产生奇特的反应,处置不当就会机毁人亡。第二次世界大战后期,英国的“喷火”式战斗机和美国的“雷电”式战斗机,在接近音速的高速飞行时,最早感觉到空气的压缩性效应。也就是说,在高速飞行的飞机前部。由于局部激波的产生,空气受到压缩,阻力急剧增加。“喷火”式飞机用最大功率俯冲时,速度可达音速的十分之九。这样快的速度,已足以使飞机感受到空气的压缩效应。 为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度,科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数:马赫数。它是飞行速度与当地音速的比值,简称M数。M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的。马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验,最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面,即马赫波的存在。M数小于1,表示飞行速度小于音速,是亚音速飞行;M数等于1,表示飞行速度与音速相等;M数大于1,表示飞行速度大于音速,是超音速飞行。  

  第二次世界大战后期,飞行速度达到了650-750公里/小时的战升机,已经接近活塞式飞机飞行速度的极限。例如美国的P-5lD“野马”式战斗机,最大速度每小时765公里,大概是用螺旋桨推进的活塞式战升机中,飞得最快的了。若要进一步提高飞行速度,必须增加发动机推力但是活塞式发动机已经无能为力。航空科学家们认识到,要向音速冲击,必须使用全新的航空发动机,也就是喷气式发动机。  

  二战末期,德国研制成功Me-163和 Me-262新型战斗机,投入了苏德前线作战。这两种都是当时一般人从未见过的喷气式战斗机,具有后掠形机翼。前者装有1台液体燃料火箭发动机,速度为933公里/小时;后者装2台涡轮喷气发动机,最大速度870公里/小时,是世界上第一种实战喷气式战斗机。它们的速度虽然显著超过对手的活塞式战斗机,但是由于数量稀少,又不够灵活,它们的参战,对挽救法西斯德国失败的命运,实际上没有起什么作用。  

  德国喷气式飞机的出现,促使前反法西斯各国加快了研制本国喷气式战斗机的步伐。英国的“流星”式战斗机很快也飞上蓝天,苏联的著名飞机设计局,例如米高扬、拉沃奇金、苏霍伊和雅科夫列夫等飞机设计局,都相继着手研制能与德国新式战斗机相匹敌的飞机。  

  米高扬设计局研制出了伊-250试验型高速战斗机,它采用复合动力装置,由一台活塞式发动机和一台冲压喷气发动机组成。在高度7000米时,这种发动机产生的总功率为2800马力,可使飞行速度达到825公里/小时。1945年3月3日,试飞员杰耶夫驾驶伊-250完成了首飞。伊250在苏联战斗机中,是飞行速度率先达到825公里/小时的第一种飞机。它进行了小批量生产。

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