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世界首次超音速飞行 美国飞行员查尔斯·叶格尔完成

来源: 网络 时间: 2019-07-09 阅读:

世界首次超音速飞行是怎样的?音速又称声速,即声波在媒质中的传播速度。音速的快慢与媒介的性质与状态有关。例如通常声波在空气中德船必速度为每秒340米左右。所谓超音速飞行,通俗的说就是速度超过声音速度的飞行。科学上的定义是马赫数大于1(Mgt;1)的飞行。下面就跟若悠网小编一起具体看看世界首次超音速飞行等相关内容。

现代的概念超音速飞机

音速又称声速,即声波在媒质中的传播速度。音速的快慢与媒介的性质与状态有关。例如通常声波在空气中的传播速度为每秒340米左右。所谓超音速飞行,通俗地说就是速度超过声音速度的飞行。科学上的定义是马赫数大于1(Mgt;1)的飞行。

最初的飞机是螺旋桨飞机。这种飞机虽然经过科学家们不断地探索和改进,但直到1939年,它的飞行速度只达到每小时755千米。当飞行速度超过这个速度时,飞机桨叶尖端旋转的速度和飞机从高空向下俯冲的速度会变得更快,和声音传播的速度差不多,即1227千米左右。这样,飞机前面的空气会引起剧烈的波动,使飞机阻力加大,机身也会抖动起来,弄得不好就会机毁人亡,以致有一段时期,音速成了飞行速度难以逾越的障碍,被称作“音障”。

怎样才能使飞机飞得更快呢?科学家们一直在探索着。经过一段时间的研究,他们从飞机发动机上找到了出路,发明了喷气式航空发动机。即利用发动机本身高速喷射的燃气流的反作用力,以推进飞行器的航空发动机。这种发动机推力大,重量轻,迎面尺寸小,适于高空高速飞行。科学家们又对飞机的外型进行改进,把机身设计成又细又长,头部很尖,机翼改成燕子翅膀似的后掠式的,这样就能减少了阻力。经过反复试验,终于制成超音速的飞机。

1947年10月14日,24岁的美国空军上尉飞行员查尔斯·叶格尔,在加利福尼亚洲的爱的华空军基地上空,驾驶着一架由美国拜尔厂制造的XS-1型火箭飞机,当飞机到达12800米高空时,叶格尔以1.04马赫的飞行速度,成功地完成了世界上第一次超音速飞行。

超音速飞机发展历史

音速是指声音在空气中传播的速度。高度不同,音速也就不同。在海平面,音速约为1224公里/小时。在航空上,通常用M(即马赫)来表示音速,M=1即为音速的1倍;M=2即为音速的2倍。当飞机飞行速度接近音速时,周围的流动态会发生变化,出现激波或其它效应,会使机身抖动、失控,甚至空中解体,并且还可产生极大的阻力,使难以突破M=1的速度。人们把这种现象称之为音障。在第二次世界大战期间,一些活塞式战斗机在加速俯冲速度达到M=0.9时,就曾强烈感受到了音障,并有的飞机因此而失事。当喷气式飞机出现后,使飞机速度有可能大幅度提高时,能否突破音障就成为航空界注视的一大焦点。英国首先开始对超音速飞机进行研究。迈尔斯公司受官方委托于1943年研制M。52型喷气式飞机,目标是速度达到M=1.6。但由于当时有人在驾驶其它飞机接近音速时失事遇难,官方认为载人的超音速飞行太危险,后来终止了这一计划。美国于1944年开始了同样研究,它采用以火箭发动机为动力。贝尔公司于1945年制造出X—1火箭实验机,X—1的机翼很薄,平直翼型。它需由一架B—29型重型轰炸机挂在机身下带到空中,然后在空中点火,脱离轰炸机单独飞行。1947年10月14日,空军上尉查尔斯·耶格驾驶X—1在12800米的高空飞行速度达到1278公里/小时,M=1.1015,人类首次突破了音障。1953年,试飞员道格拉斯驾驶着“流星烟火”号飞机,在喷气发动机和火箭的双重推力下,首次以音速2倍以上的速度飞行。这说明,只要突破M=1,就不会再有音障存在。人们通过研究发现,采用向后倾斜的机翼可以延缓或消除音障现象的出现,并减少飞行的阻力,有利于提高飞行速度,所以后来的亚音速和超音速飞机大都采用有向后倾斜角度的后掠翼、三角翼或梯形机翼。最早具有后掠翼的实用飞机是40年代后期诞生的美国F—86和苏联米格—15战斗机。而第一种实用的超音速飞机是美国于1949年研制成功的F—100战斗机。

20世纪50年代末,波音707、DC-8、“快帆”等喷气式客机趋于成熟后,飞机制造公司和设计师又把注意力放到超音速客机身上。如果民航客机能够实现超音速飞行,将使飞机速度提高两倍以上,大大缩短长途飞行的时间。但是超音速客机的命运并不像亚音速客机那样一帆风顺。经过了近二十年的努力,目前只有两种超音速客机在航线上使用。这就是英法联合研制的协和号和前苏联的图-144客机。

前苏联的超音速客机晚于法国的协和号,但首次试飞却早于协和式。60年代初,当前苏联得悉美国、西欧准备研制超音速客机后,仓促上马研制超音速客机。由图波列夫设计局研制的图-144在外形上与协和号非常相近,特别是当前苏联驻英使馆人员曾因窃取协和资料被大批驱逐的消息披露后,因此航空界普遍怀疑图-144是抄袭协和号的,并戏称其为“协和斯基”。图-144与协和式一样采用下单翼结构,狭长的三角翼,无平尾,可下垂的机头。四台发动机也分别下挂在机翼下侧。图-144的巡航速度为2.35马赫,最大航程6500千米,载客140人。这些指标优于英法联合研制的协和式。图-144的设计方案于1965年9月在前苏联公开展出。1968年12月31日,第一架原型机制成并进行了试飞,创下了一项世界第一的纪录。经过大约3年的试飞,图-144进行了重大的改动,并于1973年投入批生产。估计图-144共生产了30架。

1973年6月3日,图-144在参加巴黎国际航空展览时,突然坠毁,机上人员全部遇难。根据当时的报道,参展的图-144已经试飞过100余次,飞行时间约300小时。在此次航

展上,该机共进行了两次飞行表演,且都是在协和号表演之后进行的。6月2日进行的第一次表演是专门为专业人员举行的,6月3日的则是为35万观众进行的公开表演。

在表演中,图-144曾三次穿场而过,引来观众席上阵阵掌声。在最后一次穿场飞行时,按计划应表演低空、低速飞行,飞行高度在100米左右。此时飞机放下了起落架,垂下机头整流罩,并放下前置操纵面,像一只大鸟掠过机场,然后开始爬升。当飞机爬升到1500米时,突然机头低下来,机腹左侧出现闪光。在场观看的一些有经验的驾驶员惊呼道:“飞机出事了!”当飞机的俯冲角拉平到45°角时,左翼断裂。飞机翻了个身,随后整个飞机在空中肢解开来。飞机主体坠落在距机场几千米外的村庄里,砸死了几个人,毁坏了15家农宅,6名机上人员全部死亡。

图-144的坠毁是超音速客机第一次发生的重大事故。这一事件使前苏联推迟了该机交付民航使用的时间表。直到1976年12月,图-144才开始在国内航线上使用,主要是用来进行货运和邮运。1977年11月,图-144在莫斯科到阿拉木图的航线上定期运载旅客。大约在百余次飞行之后,又因发生事故而暂停了飞行。1979年前苏联生产出图-144的改进型图-144D,采用涡轮风扇发动机。它在经济性、噪音等方面都有很大改进,在1981年投入航线使用。但后来因苏联民航当局认为运行收益不大,没有继续发展使用。

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