跨越音障，突破音速

赵二刚

飞机在超音速飞行前，必须突破音障。音障是指飞机高速飞行接近声音速度时，由于前方的空气来不及散开而受到压缩，致使空气密度、温度增加，阻力增大，飞行速度不能再提高的现象。自1901年莱特兄弟的“飞行者一号”诞生以来，人们就不断探索、尝试，研制更高速的飞行器，试图跨越音障，突破音速。

一、人类首次突破音障

世界上第一次超音速飞行是美国飞行员耶格尔驾驶X-1飞机完成的。X-1由贝尔飞机公司制造，拥有流线型机身，机长9.45米、机高3.35米：翼展8.54米、总重5.9吨，采用常规的平直机翼，并安装有火箭發动机。1947年10月14日，X-1由B-29轰炸机携带至高空。空投后，耶格尔启动火箭发动机，在万米高空进行水平飞行，终于突破了音障。

X-2验证机也是一款为高速飞行而生的飞机。它由贝尔飞机公司、美国陆军航空队和美国国家航空咨询委员会（美国国家航空航天局前身）共同研制，机长13.84米，机高3.60米，翼展11 .55米。与X-1不同的是，它采用后掠翼布局，并配有逃生舱。

1956年4月25日，试飞员埃伯依斯特驾驶X-2飞到了1.4马赫（1马赫相当于1倍音速），首次实现超音速。7月23日，埃伯依斯特在20800米高空达到了2.87马赫。9月27日，X-2在阿普特的驾驶下达到了3.196马赫。但不幸的是，在返航途中X-2失控进入螺旋，阿普特牺牲。

二、探索高超音速飞行

通常来讲，马赫数小于0.8称为亚音速，0.8-1.2为跨音速，1.2-5为超音速，马赫数大于5的为高超音速。

X-15是高超音速试验机的典范。它是由美国航空航天局（NIASA）牵头，美国空军、海军和北美航空公司共同研制的。1959年6月8日，X-15进行了首次滑翔飞行，同年9月17日，进行了真正的动力飞行。在近十年的时间里，X-15先后创造了6.72马赫和107900米的速度与高度世界记录。

自1967年X-15飞行器创造了6.72马赫的高超音速后，人类一直没有停止对高超音速的探索。20世纪90年代后，包括推进技术、结构材料、空气动力和飞行控制在内的各种高超音速关键技术得到了重大突破，进入先期技术开发阶段。X-43、X-51A、HTV-2等都是有名的超高音速飞行器。

三、客机的超音速飞行

目前为止，世界上只有两款超音速客机——英法联合研制的“协和”号和前苏联的图-144。两款客机不但研制、试飞时间接近，而且外形、性能也很相似。

“协和”号研制于1962年，1969年初首飞，1976年1月投入航线飞行，设计巡航速度2-2.2马赫。它的机身细长，安装有4台加力式涡轮喷气发动机，采用下单翼布局，机体主要材料为铝合金，仅在某些特殊部位使用钛合金和不锈钢。

由于油耗高、航程短、噪音污染严重，“协和”号在商业上很失败。2004年4月，最后一架“协和”号客机退役，标志着“协和”飞机退出历史舞台。

图-144是前苏联图波列夫设计局研制的超音速客机，于1968年12月31日首飞，1973年投入量产。

1973年6月3日，图-144参加巴黎航展时突，然坠毁，机上人员全部遇难。为此，前苏联不得不推迟该机交付民航的时间。1976年12月，图-144开始在国内航线上用于货运和邮运。1977年1 1月，图-144开始定期运载旅客，大约百余次后，又发生事故，不得不暂停飞行。

1979年，前苏联研制出改进机型——图-144D，采用涡轮风扇发动机，经济性和噪音等都有很大改进，美国也曾与图波列夫设计局合作进行改良，取得过重大突破，但从总体来说，图-144算不上一款成功的客机。