超音速战斗机发展史:耗费74年历经五代,战斗机变客机梦想成真

在天空中翱翔一直是人类从古至今渴望的事情,从1903年到现在,飞机已经彻底融入了我们的生活。以超高的速度在万米的高空中遨游,人类真正做到了无数祖先梦寐以求的事情。飞机的研究在工业时代就已经开始了,可是想要将飞机送上天需要的动力就是一个困难。

一直到十九世纪末,作为汽车动力源的内燃机进入了有心人的眼里,提出将内燃机作为发动机的理论。十九世纪末二十世纪初,莱特兄弟在美国的北卡罗莱纳州的基蒂霍克成功试飞,这是历史上第一次载人动力飞机的成功试飞。莱特兄弟和他他们的飞行者1号名留青史。

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莱特兄弟发明了飞机


飞行者一号虽然仅仅只飞行了短短的十二秒时间,并且外形也没有脱离滑翔机。但是他却是人类通向天空的通行证。这是人类航空史的开端。飞机在1903年第一次出现,就进入了一个快速发展的时期。在1910年的时候,巴黎展上发生了有趣的一幕。一位罗马尼亚人带来的飞机在展示的时候驾驶舱燃烧了起来。造成这个事件的原因在于他的发动机有点不一样,发动机提供50马力使风扇向后产生空气推力,同时还增加了一个燃烧室,用来产生一个反推力,这就是最早的喷气式发动机。

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飞行者一号


1914年世界大战爆发。飞机在这个时候和军事绑在了一起。这个时候的飞机被投入战场还只能用作侦察机,平均80到110公里的速度在战场上并没有发挥太多的作用。反而还有被击落的风险。于是为了提高飞机的生存率,飞机就需要更高的飞行高度,于是最后可以达到11000米的高空。高空相遇的飞行员使用了各种武器攻击敌方的飞行员。战斗机这个概念出现了。

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1918年世界大战结束,这个时候的飞机和大战开始的时候已经有了显著的不同。战斗机更是已经出现。各国对于战斗机的要求已经不能满足,更快,更高,更强的火力,以及更好的机动性。战争的阴霾还未远去,对于战斗机的渴求每个国家都是一样的。

这个时候气冷发动机就开始快速发展。发动机性能的提高让飞机的速度也随之提高。飞机的改革一直持续到30年代,这个时候的飞机在平飞时时速达到了650公里。这个时候的飞行员在高空高速飞行的时候就出现了一些问题,飞机的操纵性能突然变差,有时飞机还会发生自栽跟头的现象。

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音障


音障这个概念出现了。那么什么是音障呢?飞机在飞行过程中接近音速的时候,飞机会慢慢接近自己飞行时产生的声波,声波慢慢积累,就会对飞机产生震波。震波就会造成飞机飞行阻力加大,从而影响飞机的加速。这种障碍就叫做音障。值得一提的是,在当时人们认为音速时不可突破的,有一个小问题,时速650公里就接近音速了吗?当然不是了,音障的产生是因为飞机在飞行过程中,飞机通过的气流局部到达音速。

要知道声音的传播参数并不是一成不变的,大气压,温度都会改变声音的传播速度。万米高空的飞机在达到了700公里的时候就已经遇见了音障这个问题。要知道飞机最大的优势就是速度的高度,于是为了压别国一头,音障就是必须攻克的难关。解决不了音障就解决发动机。只要有能提供更大马力的发动机,那么速度在上一层楼就不是问题。

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Me262


时间来到第二次战争。

德国的ME-262首次登场,这是第一次被应用到战场的喷气式战斗机。喷气式飞机要比螺旋桨式飞机快上160公里每小时。第一次亮相的me-262就击毁了美国18架飞机如果不是因为数量过于稀少,me-262真的可以改变战争走向。在德国的喷气式飞机正式问世之后,喷气式飞机就成了各国主要研发的飞机了。喷气式发动机虽然早在十七世纪就有人提出。飞机的喷气式发动机主要是依靠发动机和螺旋桨的组合来产生推力,将大量的空气或者燃气进过加速并且快速排出,让飞机产生一个巨大的推力。按照空气流和燃气流来划分。喷气式发动机可以分为两种,火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机分为固体燃料发动机和液体燃料发动机,这种发动机依靠自身携带的燃料发生的化学反应产生的大量燃气流来获得巨大的推力。空气喷气发动机则是吸收大气中的空气来充当氧化剂产生动力。

1947年的美国开创了历史的新篇章X-1战斗机的研发可以说是史无前例的。这个序列的飞机是专门用来实验的飞机,X是英文experiment的缩写,不止代表了实验还表示了未知的含义。在当时的技术来讲,风洞实验已经不能准确地提供各项参数实验了,为了突破音速x-1应运而生。这架飞机的设计避开了所有有疑问的问题,只为了更快的速度而设计,也没有采取后掠翼。在动力上x-1采用的是液体火箭发动机,有限的燃料并不能给他自己提供足够的动力。只能被悬挂在b-29轰炸机上被投放出去,在发动机启动得1分二十八秒后,x-1的速度达到了1马赫,飞行速度达到了音速。但是由于X-1并不是自己飞上天空所以直到一年后的再次试飞才被记录在册。

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Me262战斗机三维图



从此战斗机进入超音速时代。

在突破音障的时候,飞机产生了一个很漂亮的锥形云团,这就是音爆。在1952的时候美国的惠特科姆提出了面积率理论,他指出在飞机飞行速度达到或超过音速时,现有的飞机形态就不适合了。机身和机翼的结合处,机身的截面积和机翼的截面积就会使空气流过的区域放大,从而加大阻力。现在的圆柱形机身就应该改善一下。这个理论无疑是成功的。峰腰型的机身就是源自于这个理论的产生。在1957年的苏联航空界发生了一个小故事,苏-7的驾驶员在试飞中不幸逝世。

这架飞机就是采用的液体火箭发动机,剧烈的反应可以产生大约300公斤的推力,只是这样剧烈的反应在当时还不能完全控制。

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美国F-80“流星”战斗机 “油挑子”


爆炸就这样发生了,在这之后苏联就停止液体火箭发动机的研究,转身去研究涡轮喷气式发动机了。

涡轮喷气式发动机的诞生彻底让飞机进入到了喷气时代,活塞式发动机就此退出舞台。涡轮式发动机不断改革,到现在已经是很成熟的一项航空技术了。在发动机上我们不能再动什么手脚了。那么我们就从机翼开始改革。后掠角,可变后掠角等等。超音速战斗机的机翼纤薄,但是飞机还得经历一个加速过程才能到达超音速,所以机翼就需要改变。

考虑到材质和承受能力,目前的超音速战斗机都采用的是过渡性机翼,。超音速战斗机一直发展到现在,按照国际惯例超音速战斗机的划代是按照先进国家的划代为标准。从超音速划代和亚音速划代两种方法,一般都是公认苏联的五代划分和美国的四代划分。一代战斗机就是在一战期间所使用的战斗机,一般是指喷气式战斗机,武器一般是大口径航炮,大部分是没有雷达的,只有小部分战斗机装载了仅有数千米范围的截击雷达。大部分还是依靠地面牵引。

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中国歼-8


第二代战斗机就是超音速战斗机了,五十年代的时候超音速战斗机就已经成功问世,虽然没有配备第二代雷达,但是比起的一代没有雷达要好很多。武器已经是空对空导弹了第三代战斗机的研发是基于第二代战斗机的基础,不止在高空上有更好的表现,在低空的机动性和灵活性都是不能比的。第四代战斗机不再考虑更快的速度和高负荷的机翼了,而是发展战斗机在每个高度和速度上的运动性。

第五代战斗机的标准就是4s,隐形,超音速巡航能力,超机动能力,超级信息优势。简单来讲在超音速飞行中飞机的雷达不能找到飞行器,这就是隐形,而不是我们以为的隐藏身形。超音速巡航能力指的是以超音速巡航,要知道超音速的飞行不是没有代价的,要完成这件事情,就要做到耗能少,续航强。超机动能力就是在保证了超音速的速度下,能够达到灵活飞行。

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英国“闪电”


超级信息优势并不是单一的某种能力,而是加大了对于飞机对于信息的收集能力,从传感器到驾驶员,可以说是将战斗机,轰炸机,侦察机等一系列功能融合到一起。红外线,雷达,电子信息收集都是第五代战斗机所具备的功能。对于战斗机的每一次划代来说,都是质的飞越。在战争结束后超音速飞机就不止运用于战斗机这个行列了。超音速客机,超音速运输机等等。其中最著名的就是协和号超音速客机,这也是世界上首款超音速客机。从五十年代到现在超音速正在逐步融入我们的生活,可能在未来的时候从欧洲到美洲只需要几十分钟的路程也说不定。超音速战斗机的研发从过去到现在,以至于到未来都不会停下脚步。

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页面更新:2024-03-22

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