世界之最

首次超音速飛行

音速又稱聲速,即聲波在媒質中的傳播速度。音速的快慢與媒介的性質與狀態有關。例如通常聲波在空氣中德船必速度為每秒340米左右。所謂超音速飛行,通俗的說就是速度超過聲音速度的飛行,科學上的定義是馬赫數大於1(M1)的飛行。

第二次世界大戰期間,活塞式殲擊機發展很快,到20世紀40年代中期,最大飛行速度已達760千米/小時。但是活塞式飛機的速度再想提高已經十分困難了。1945年6月,英國在試飛一種高速飛機時,因飛行速度接近音速(每小時1224千米/小時),造成機身破裂,機毀人亡。

還有些人用活塞式飛機進行過一些超音速飛行試驗,均告失敗。當時檢查高速飛機飛行失敗的原因,都是由於速度太快引起的。而這個速度的限度又和音速相接近。於是當時從事研製飛機的一些人們,把音速(340米/秒)看作是一種天然不可逾越的障礙,稱為“音障”。

後來,經過多次研究發現,由於飛機的飛行速度在接近音速時,飛機的機身、機翼、尾翼等部位上會產生激波,增大了阻力,這就是波阻。由於波阻的影響,飛機在進行超音速飛行時,阻力大為增加。此外,螺旋槳在高速旋轉時,也由於同樣的原因效率大大降低。因此,必須有一種新的動力裝置,才能克服“音障”。

為了突破“音障”,美國蘭利研究中心曾做過一些空氣動力試驗,從高空投擲裝備了儀器的流線型物體,測出升力和速度,還作了一些分析。但是,根據這些試驗的結果,還不足以得出結論,要想精確地得到跨音速的數據,需要製造全尺寸的飛機,進行飛行試驗。

1943年蘭利研究中心提出了一個“研究機”的方案,並把“研究機”命名為X-1。為了減少阻力,這架飛機的外形設計就像一枚炮彈,這是為了減小由於波阻產生的阻力,機身外殼大部分仍采用鋁合金,但結構大為加強。為了充分發揮燃料的作用,這架飛機采用空中投放方式,以節省起飛時要消耗的燃料。

為了進行X-1飛機的試飛,美國精心挑選試飛員。最後選中了年僅24歲的查爾斯·耶格上尉。耶格上尉在第二次世界大戰中,共參戰61次,擊落敵機13架。糟糕的是,在試飛的前3天,耶格上尉月夜騎馬,竟被摔斷了兩根肋骨。但為了X-1的試飛,為了獨享試飛的殊榮,他仍然堅持試飛。

1947年10月14日,一架桔紅色的X-1試驗機,緩緩地裝進一架B-29轟炸機的炸彈艙中。耶格精神抖擻地出現在機場上,醫生又對他進行了最後一次體檢,他滿懷信心地登機起飛。當B-29爬升到3000多米的高度時,耶格才由B-29炸彈艙坐進X-1的座艙。當時B-29的速度已達322千米/小時,由於肋骨骨折及腰胸之間重厚包紮,使得他無法伸手抓住艙蓋下方的閂鎖,幸虧機械員給他裝了一根兩尺多長的把手,才使他能夠進行操縱。

當B-29爬高到7620米時,飛行員切斷連接器並投放X-1。同時,耶格立刻起動火箭發動機,並把X-1飛機拉起來,向上爬升。以前一些飛機突破“音障”都采用由高空向低空俯衝的辦法,達到音速飛行。但由於低空空氣密度大,微波的強度增大,造成極嚴重的“爆擊”。為了避免這種情況,耶格操縱X-1爬升到11580米的高度,才改平飛,然後關掉火箭發動機,開始俯衝。當飛行速度達到MO.8時,飛機產生強烈振動。M數繼續增大,振動不斷加強。飛行速度繼續增大到MO.97、MO.98……突然,飛機停止了強烈振動,它變得馴服了。X-1突破了“音障”!從此,人類的飛行再也不受“音障”的限製了。

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