第五十五章一“時”千裏
超音速飛機的發明
20世紀40年代中期，飛機的動力裝置從活塞式發動機向噴氣式發動機發展，飛機結構設計得
到重大改進。這些，使航空領域產生了一次重大的突破——飛機飛行速度超過音速。
噴氣動力飛速發展
飛機在第二次世界大戰的戰場上，起著舉足輕重的作用，而速度的大小，又直接影響了飛機
的戰鬥能力。當時的戰鬥機，最大時速在700千米左右。這個速度已經接近活塞式飛機飛行
速度的極限。例如美國的P-51D“野馬”式戰鬥機，最大速度每小時765千米，大概是用螺旋
槳推進的活塞式戰鬥機中飛得最快的了。必須增加發動機推力才能進一步提高飛行速度，
但是活塞式發動機已經無能為力。
二戰末期，德國研製成功Me-262和Me-163新型戰鬥機，投入了蘇德戰場作戰。這兩種都是
當時一般人從未見過的噴氣式戰鬥機，前者裝有2台渦輪噴氣發動機，最大速度870千米/小
時，是世界上第一種實戰噴氣式戰鬥機。後者裝有1台液體燃料火箭發動機，最大速度933千
米/時。
緊接著前蘇聯的米高揚設計局很快研製出了伊-250試驗型高速戰鬥機。它采用複合動力裝置
，由一台活塞式發動機和一台衝壓噴氣發動機組成。在高度7 000米時，可使飛行速度達到8
25千米/時。1945年3月3日，試飛員A.п.傑耶夫駕駛伊-250完成了首飛。隨後，伊-250
很快進行了小批量生產。
同樣的複合動力裝置也裝在了蘇霍伊設計局研製出的蘇-3試驗型截擊機上，1945年4月又出
現了蘇-5，速度達到800千米/時。另一種型號蘇-7，除活塞式發動機，還加裝了液體火箭加
速器，可在短時間提高飛行速度。拉沃奇金和雅科夫列夫設計的戰鬥機，也安裝了液體火箭
速器。但是，用液體火箭加速器來提高飛行速度的辦法並不可靠，其燃料和氧化劑僅夠使用
幾分鍾，而且具有腐蝕性的硝酸氧化劑，使用起來也十分麻煩，甚至會發生發動機爆炸事故
。在這種情況下，前蘇聯航空界中止了液體火箭加速器在飛機上的使用，全力發展渦輪噴氣
發動機。
理論突破首創成果
飛機速度的提高依然困難重重。最大的攔路虎便是“音障”問題。所謂音障，是在飛機的速
度接近音速時開始產生的，這時飛機受到空氣阻力急劇增加，飛機操縱上會產生奇特的反應
，嚴重的還將導致機毀人亡。渦輪噴氣發動機的研製成功，衝破了活塞式發動機和螺旋槳給
飛機速度帶來的限製，但卻過不了“音障”這一關。
奧地利物理學家伊·馬赫曾在19世紀末期進行過槍彈彈丸的超音速實驗，最早發現了擾動源
在於超音速氣流中產生的波陣麵，即馬赫波的存在。他還將飛行速度與當地音速的比值定為
赫數，簡稱M數。M小於1，表示飛行速度小於音速，是亞音速飛行；M數等於1，表示飛行速
度與音速相等；M數大於1，表示飛行速度大於音速，是超音速飛行。
聲音在空氣中傳播的速度，受空氣溫度的影響，數值是有變化的。飛行高度不同，大氣溫度
會隨著高度而變化，因此音速也不同。在標準大氣壓情況下，海平麵音速為每小時1 227.6
米，在11 000米的高空，是每小時1 065.6千米，於是科學家采用了馬赫數來表達飛行速度
接近或超過當地音速的程度。
各種形狀的飛行物體，在速度接近或超過音速時，受力情況怎樣?眾多的空氣動力學家和飛
行設計師們集中火力攻克了這個課題。
我國著名空氣動力學家、中國科學院院士、北京航空航天大學名譽校長沈元教授，當時在探
索從亞音速到超音速的道路上，做出過突出的貢獻。
1945年夏天，沈元以博士論文《大馬赫數下繞圓柱的可壓縮流動的理論探討》通過了答辯，
在倫敦大學接受了博士學位。他的論文用速度圖法，證實了高亞音速流動下，圓柱體附近極