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[UFO探索]音障,突破音障带来的是历史的进步

    音障或者说声障,是一个在飞行上出现的现象,意思是当飞机的飞行速度接近声音的传播速度的时候,就会出现阻力突然增大的现象,会造成飞机的性能下降,甚至造成空难的发生,并且由于音障的原因,飞机的飞行速度也无法提高,严重影响了飞机的飞行,并且在飞机技术取得突破之前,在飞机发展历史的时期,人们都认为,飞机的飞行速度是无法超越音速的,因此才会有超音速飞机的概念,但是随着时间的发展,目前很多飞机已经能够超越音速进行飞行了,本文将为大家介绍音障这个概念,并且介绍相关的知识。

音障

音障是什么

        音障一词最早出现于20世纪40年代初期,第二次世界大战中,战斗机的设计已经相当成熟。当时单台发动机的动力已超过一千马力,飞机的平飞速度已达声速的一半;俯冲时,可以超过声速的0.7倍。正是在后一情况下发现飞机有自发栽头和尾翼强烈抖振现象,使整个飞机有破碎的危险。后来发现,自发栽头是由于翼面附近出现相当大的超声速区,翼面上吸力区大大地向后扩展,压力中心显著后移,从而产生很大的低头力矩造成的。翼面上的局部超声速区是以激波为后界的,而激波又引起翼面上的边界层分离;分离流很不稳定,打到尾翼处就会引起尾翼抖振。随着飞机外形设计的不断改进(如改用展弦比较小和翼剖面更薄的后掠机翼),推力更大的喷气发动机的制成,声障也就成为一个历史名词。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,就会碰到所谓“音障”问题。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。

音障

音障限制是如何被突破的

        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。
        米格设计局研制出了伊-250试验型高速战斗机(米格-13),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。涡轮喷气发动机的研制成功,冲破了活塞式发动机和螺旋桨给飞机速度带来的限制。不过,尽管有了新型的动力装置,在向音速迈进的道路上,也是障碍重重。
        又过了大约一年,X-l的首次超音速飞行才获得成功。完成人类航空史上这项创举的,是美国空军的试飞员查克•耶格尔上尉。他是在1947年10月14日完成的。24岁的查克•耶格尔从此成为世界上第一个飞得比声音更快的人,使他的名字载入航空史册。这一试飞行也标志着人类已经完全突破了音障的限制,人类的飞行速度也取得了长足的发展,音障的突破也体现了人类科技的进步。

音障

音障现象的表现

        飞行器在速度达到音速左右时,会有一股强大的阻力,使飞行器产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为音障,想当年人类为了突破这个音障不知牺牲了多少王牌飞行员和先进飞机。当飞行器突破这一障碍后,整个世界都安静了,一切声音全被抛在了身后!那个白的东西,就是在突破音障的一瞬间,由于空气气流的不均衡搅动产生的,一般情况下是看不到的,要特定的环境才看得到,所以才显珍贵。

人类首次架飞机突破音障

        1947年10月14日,美国试飞员耶格尔驾驶的X-1实验飞机(下)在美国加利福尼亚州南部上空脱离B-29母机。随后,耶格尔驾驶X-1飞机上升到12,000米高空,在此高度上达到1066千米/时的速度,成为人类突破音障的第一人。

音障
        根据一架飞机的外形, 我们就基本上可以判断出它是超音速还是亚音速的飞机了。飞行器在速度达到声速左右时,会有一股强大的阻力,使飞行器产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为音障。当飞行器突破这一障碍后,整个世界都安静了,一切声音全被抛在了身后!
        超音速飞机的机体结构,同亚音速飞机相当不同:机翼必须薄得多;关键因素是相对厚度,即机翼最大厚度处厚度与翼弦的比率。以亚音速的活塞式飞机来说,轰炸机的相对厚度为17%,歼击机是14%;但对超音速飞机来说,相对厚度就很难超过5%,即机翼厚度只有翼弦的二十分之一或更小,机翼的最大厚度处厚度可能只有十几个厘米。超音速飞机的翼展不能太大,而是趋向于较宽较短,翼弦增大。设计师们想出的办法之一,是将机翼做成三角形,前缘的后掠角较大,翼根很长,从机头到机尾同机身相接。另一个办法,把超音速机翼做得又薄又短,可以不用后掠角。

人类自身首次突破音障

音障

        奥地利著名极限运动员菲利克斯•鲍姆加特纳打破世界纪录,他昨天在美国墨西哥州东南部罗斯韦尔地区从128097英尺(约3.9万米)高空携带降落伞自由落体跳下,成为世界上首位成功完成超音速自由落体的跳伞运动员,他在降落中的最高时速曾达到833.9英里每小时(1342公里/小时,音速为1224公里/小时),成功突破音障并创造跳伞的高度新纪录。
        现年43岁的鲍姆加特纳此前曾在军队服役,是专业的军事跳伞人员,退役后成为极限运动员。自从16岁开始接触跳伞起,在他的职业生涯里已经有了大约2500次的跳伞经历。这次跳伞原定于本月9日进行,但因为天气问题被迫推迟,因为鲍姆加特纳升空所乘坐的氦气球由高韧性的塑料制成,其材质较为脆弱,如风速过大,充气将其展开时将可能发生剐蹭,而任何细小的损害都可能导致中途坠毁的悲剧。

哪些飞机能够超音速飞行

        在人类的飞行历史上,发明了很多种类的飞机,不仅从飞机的飞行速度上得到体现,还从飞机的飞行技术以及性能方面都能得到体现,下面带大家认识一下那些速度能够超越音速的飞机。

美国的F22战斗机

F22战斗机

        F-22“猛禽”战斗机是由美国洛克希德•马丁和波音联合研制的单座双发高隐身性第五代战斗机。F-22是世界上第一种进入服役的第五代战斗机。但由于F-22的制造成本过高、俄罗斯和中国的第五代战斗机的计划延迟导致的缺乏清晰空对空作战任务、猛禽的出口禁令和其它使用计划(包括F-35和无人机)都使得F-22的生产计划提前终止。
        F-22采用双垂尾双发单座布局。垂尾向外倾斜27度,恰好处于一般隐身设计的边缘。其两侧进气口装在翼前缘延伸面(边条翼)下方,与喷嘴一样,都作了抑制红外辐射的隐形设计,主翼和水平安定面采用相同的后掠角和后缘前掠角,都是小展弦比的梯形平面形,水泡型座舱盖凸出于前机身上部,全部武器都隐蔽地挂在4个内部弹舱之中。

俄罗斯的T-50战斗机

T-50战斗机

        T-50试飞时间原定为2008年,应该是之前印度提出与俄罗斯合制的时间,试飞时间延期为2009年8月,但是在2009年5月时,负责发动机的土星公司已暂停研发,因为国防部资金短缺及合约到期,可能影响试飞时间。
        T-50第五代重型多用途战斗机由俄罗斯苏霍伊设计局研制,该计划隶属于“未来前线航空系统”(PAK FA)项目。具备空中格斗和对地攻击能力。T-50由一名飞行员驾驶,最高时速可达2600公里,20公里高空,最大航程4300公里,最大起飞重量37吨。

美国的F-35战斗机

F-35战斗机

        F-35在战机世代上属于第五代战斗机,具备较高的隐身设计、先进的电子系统以及一定的超音速巡航能力。F-35也是世界上最大的单发单座舰载战斗机和世界上唯一一种已服役的舰载第五代战斗机。F-35的隐身设计借鉴了F-22的很多技术与经验,其RCS(雷达反射面积)分析和计算,采用整机计算机模拟(综合了进气道、吸波材料/结构等的影响),比F-117A的分段模拟后合成更先进、全面和精确,同时可以保证机体表面采用连续曲面设计。
        从上面的介绍大家也应该知道一点,那就是能够达到音速飞行的战斗机都是第五代战斗机,并且并不是在所有的情况下飞机都可以达到超音速的飞行,有的战斗机虽然平时不能达到音速,但是在开启备用的引擎之后就可以达到超音速的飞行,从而突破音障的限制。