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超音速飞机发明

发布时间:2021-08-12 12:14:05

『壹』 超音速飞机是什么时候发明

自协和(Concorde)飞机第一次飞行至今已经过了整整二十五个年头,可它还是保持了客机发展史上的一个记录——超音速。因为协和飞机是世界上唯一的载客超音速航机。

协和超音速飞机应该说是英法混血儿。60年代,由于航空公司需要一种既能远程飞行,又能快速到达目的地的飞行器,1962年,英法两国签署了一个政府合作协议。在这个协议上提出了SST计划(Supersonic Transport Program)即超音速运输计划。协和飞机就是SST计划的一个产物。1969年,第一架协和飞机诞生,此后世界上共制造了15架协和飞机,而现在只有10架还在服役中。协和奇特的外形马上引起了世界的注目。为了适应超音速飞行,协和一改往常客机的后掠式机翼,把复杂的三角翼作为自己的机翼。它的细长机身把超音速飞行时产生的阻力缩到了最小,纵向设计的油箱系统能更适应飞机飞行时所需的高加速度。由于机头过于细长,飞行员在起降飞机时视线会被机头挡住,所以协和飞机的机头可以垂下,以便飞机在滑行、起飞和降落时,飞行员有极好的视野。协和飞机全长62.1米,翼宽25.5米,高11.3米,客舱宽2.9米。它能不间断飞行6230公里,可在离地15636公里的高空进行飞行。它可载客100名,一次可满载95.6吨的燃油,可每小时却要消耗掉20.5吨。

协和飞机共有四台发动机。它们有罗·罗(R0lls—Royce/ SNECMA)公司设计并制造,型号为Olympus 593。这种发动机不同于平时我们所见的飞机发动机,它完全是靠后燃式喷射力来推进,所以每台Olympus 593可产生38,000 lbs的巨大推进力。靠这四台高效发动机,协和飞机的巡航速度可达到每小时2,150公里,飞行速度能超过音速的两倍。虽说协和超音速飞机是七十年代的产品,但它的电子设备还是比较先进的。特别是在自动飞行方面,协和能够达到三级自动降落和起飞,即,协和飞机完全能按照地面的程序和指令,在无飞行员操纵下自动进行起飞与降落。

『贰』 超音速飞机是以什么动物发明的

自协和(Concorde)飞机第一次飞行至今已经过了整整二十五个年头,可它还是保持了客机发展史上的一个记录——超音速。因为协和飞机是世界上唯一的载客超音速航机。

『叁』 首次超音速飞行是谁发明的

音速又称声速,即声波在媒质中的传播速度。音速的快慢与媒介的性质与状态有关。例如通常声波在空气中的传播速度为每秒340米左右。所谓超音速飞行,通俗地说就是速度超过声音速度的飞行。科学上的定义是马赫数大于1(M>1)的飞行。

最初的飞机是螺旋桨飞机。这种飞机虽然经过科学家们不断地探索和改进,但直到1939年,它的飞行速度只达到每小时755千米。当飞行速度超过这个速度时,飞机桨叶尖端旋转的速度和飞机从高空向下俯冲的速度会变得更快,和声音传播的速度差不多,即1227千米左右。这样,飞机前面的空气会引起剧烈的波动,使飞机阻力加大,机身也会抖动起来,弄得不好就会机毁人亡,以致有一段时期,音速成了飞行速度难以逾越的障碍,被称作“音障”。

怎样才能使飞机飞得更快呢?科学家们一直在探索着。经过一段时间的研究,他们从飞机发动机上找到了出路,发明了喷气式航空发动机。即利用发动机本身高速喷射的燃气流的反作用力,以推进飞行器的航空发动机。这种发动机推力大,重量轻,迎面尺寸小,适于高空高速飞行。科学家们又对飞机的外型进行改进,把机身设计成又细又长,头部很尖,机翼改成燕子翅膀似的后掠式的,这样就能减少了阻力。经过反复试验,终于制成超音速的飞机。

1947年10月14日,24岁的美国空军上尉飞行员查尔斯·叶格尔,在加利福尼亚洲的爱的华空军基地上空,驾驶着一架由美国拜尔厂制造的XS—1型火箭飞机,当飞机到达12800米高空时,叶格尔以1.04马赫的飞行速度,成功地完成了世界上第一次超音速飞行。

『肆』 现在有超音速飞机,什么时候能发明出超光速飞机

郭敦顒回答:
现在尚没有任何物质的速度超过光速,更别说是发明出超光速飞机了。

『伍』 超音速战斗机是怎么发明出来的

美国在1954年装备的世界上第一种实战型超音速战斗机F—100“超佩刀”战斗机就采用了尖机头布局,飞行速度可以达到每小时1200公里以上;苏联一开始研制的超音速战斗机米格-21采用的是头部进气道,但在研制米格-23变后掠战斗机时也改用了尖机头、细机身、两侧进气的布局了。

1952年,美国的一位空气动力学家惠特科姆提出了著名的“面积律理论”,使超音速战斗机的设计出现了突破。

理查德·惠特科姆于1921年2月出生在美国的伊利诺斯州,1943年毕业于马萨诸塞州的伍斯特理工学院,随即应聘到美国兰利研究中心工作,1948年被提升为跨音速风洞试验室主任。

惠特利姆具有敏锐的观察力,他善于利用风洞试验结果进行分析。

通过对跨音速流动的反复观察,他认为圆柱形机身的设计在飞机飞行速度接近音速时是很不合理的。因为在机身与机翼的结合区,机身的截面积加上当地机翼的截面积后,就要比无机翼的机身截面积大,流过这段机身的气流在这个区域就会向外扩张,从而就会带来很大的跨音速飞行的阻力。

惠特科姆提出的解决办法也很简单,只要在有机翼的机身段,把机身截面积按照当地机翼的截面面积大小向内扣去一部分,保持沿纵向机身加机翼的面积基本平滑一致。这样,整个机身变成了两头粗中间凹的“可口可乐”瓶的形状。风洞试验证明这种方法减阻效果十分明显。

面积律的发现对飞机顺利突破音障起到了重要的作用,美国在1951年初设计了一架F-102“三角剑”战斗机。它是世界上第一种采用三角机翼的超音速截击机,但在设计时由于面积律还未被发现,所以在1953年首次试飞中,当飞机的速度接近音速时,由于阻力剧增、升力剧降,出现剧烈振动,飞机变得难以驾驶。

惠特科姆的面积律研究报告公布后,设计人员马上对F-102进行了面积律修改,将机身改为“可口可乐”瓶的蜂腰形。

改形后的F-102在1954年11月21日再次试飞,飞机在10000米高度上加速,迅速通过了音障,并达到了1.2倍音速,飞机既没有振动,也没有其他异常现象,从而该机成为世界上第一种成功应用“面积律”的超音速战斗机。

接着,飞机设计人员在F-102基础上进行了更加“蜂腰”的修改,设计了F-106“三角标枪”。该机在1956年12月26日试飞中,在11000米高度上飞行速度达到了2.31倍音速。在1959年12月,一架F-106还创造了当时最大平飞速度的世界纪录,达到了每小时2454公里。

与爱迪生一样,惠特科姆也是一个工作起来不要命的人,经常不分昼夜地呆在实验室里,在最后的关键性试验阶段,干脆带一个帆布床,住在风洞里,还自己亲自动手制作模型,同行们戏称他为“高级钳工”。

惠特科姆是一位创造性极强的空气动力学家,永无止境的探索热忱,使他终生都在追求新的目标。

惠特科姆在“面积律”后又发现了“超临界机翼”,这一发现可以进一步改善飞机的超音速性能,同时又可减少机翼的结构重量;后来,他又创造了“翼梢小翼”,可以明显提高飞机的巡航效率和减少燃油消耗等。

在空气动力领域里,对许多人感到一头雾水的问题,惠特科姆总是能用通俗而又严密的语言把其中的本质描述得十分清楚,有人说惠特科姆终生在和空气交谈,只有他能破解隐藏在空气中的秘密。

后来,美国空气动力学家又在惠特科姆工作的基础上提出了超音速面积律,“可口可乐”瓶状机身迅速被各国飞机设计人员所采用。我国的歼—8战斗机和轰—6轰炸机都采用了这种蜂腰形的机身。

以后,随着一系列与超音速飞行有关的新技术的飞速发展,超音速军用飞机也如同插上了超音速的翅膀,飞速地得到了发展。

『陆』 美国的超音速飞机是怎么发明的

是集众多科学家和技术人员的聪明才智, 和无数次的试验和改进才成功的...!

『柒』 超音速飞机是什么时候发明

20世纪40年代中期,飞机的动力装置从活塞式发动机向喷气式发动机发展,飞机结构设计得到重大改进。这些,使航空领域产生了一次重大的突破——飞机飞行速度超过音速。

『捌』 哪个国家制造出世界上第一架超音速飞机

英国首先开始对超音速飞机进行研究。迈尔斯公司受官方委托于1943年研制M。52型喷气式飞机,目标是速度达到M=1.6。但由于当时有人在驾驶其它飞机接近音速时失事遇难,官方认为载人的超音速飞行太危险,后来终止了这一计划。
美国于1944年开始了同样研究,它采用以火箭发动机为动力。贝尔公司于1945年制造出 X—1火箭实验机,这是世界上第一架超音速飞机 。

『玖』 超音速飞机是怎么发明出来的

20世纪40年代中期,飞机的动力装置从活塞式发动机向喷气式发动机发展,飞机结构设计得到重大改进。这些,使航空领域产生了一次重大的突破——飞机飞行速度超过音速。

飞机在第二次世界大战的战场上,起着举足轻重的作用,而速度的大小,又直接影响了飞机的战斗能力。当时的战斗机,最大时速在700千米左右。这个速度已经接近活塞式飞机飞行速度的极限。例如美国的P-51D“野马”式战斗机,最大速度每小时765千米,大概是用螺旋桨推进的活塞式战斗机中飞得最快的了。必须增加发动机推力才能进一步提高飞行速度,但是活塞式发动机已经无能为力。

二战末期,德国研制成功Me-262和Me-163新型战斗机,投入了苏德战场作战。这两种都是当时一般人从未见过的喷气式战斗机,前者装有2台涡轮喷气发动机,最大速度870千米/时,是世界上第一种实战喷气式战斗机。后者装有1台液体燃料火箭发动机,最大速度933千米/时。

紧接着前苏联的米高扬设计局很快研制出了伊-250试验型高速战斗机。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,可使飞行速度达到825千米/时。1945年3月3日,试飞员A.N.杰耶夫驾驶伊-250完成了首飞。随后,伊-250很快进行了小批量生产。

同样的复合动力装置也装在了苏霍伊设计局研制出的苏-3试验型截击机上,1945年4月又出现了苏-5,速度达到800千米/时。另一种型号苏-7,除活塞式发动机,还加装了液体火箭加速器,可在短时间提高飞行速度。拉沃奇金和雅科夫列夫设计的战斗机,也安装了液体火箭加速器。但是,用液体火箭加速器来提高飞行速度的办法并不可靠,其燃料和氧化剂仅够使用几分钟,而且具有腐蚀性的硝酸氧化剂,使用起来也十分麻烦,甚至会发生发动机爆炸事故。在这种情况下,前苏联航空界中止了液体火箭加速器在飞机上的使用,全力发展涡轮喷气发动机。

飞机速度的提高依然困难重重。最大的拦路虎便是“音障”问题。所谓音障,是在飞机的速度接近音速时开始产生的,这时飞机受到空气阻力急剧增加,飞机操纵上会产生奇特的反应,严重的还将导致机毁人亡。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,但却过不了“音障”这一关。

奥地利物理学家伊·马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验,最早发现了扰动源在于超音速气流中产生的波阵面,即马赫波的存在。他还将飞行速度与当地音速的比值定为马赫数,简称M数。M小于1,表示飞行速度小于音速,是亚音速飞行;M数等于1,表示飞行速度与音速相等;M数大于1,表示飞行速度大于音速,是超音速飞行。

声音在空气中传播的速度,受空气温度的影响,数值是有变化的。飞行高度不同,大气温度会随着高度而变化,因此音速也不同。在标准大气压情况下,海平面音速为每小时1227.6千米,在11000米的高空,是每小时1065·6千米,于是科学家采用了马赫数来表达飞行速度接近或超过当地音速的程度。

各种形状的飞行物体,在速度接近或超过音速时,受力情况怎样?众多的空气动力学家和飞行设计师们集中力量攻克了这个课题。

我国著名空气动力学家、中国科学院院士、北京航空航天大学名誉校长沈元教授,当时在探索从亚音速到超音速的道路上,做出过突出的贡献。

1945年夏天,沈元以博士论文《大马赫数下绕圆柱的可压缩流动的理论探讨》通过了答辩,在伦敦大学接受了博士学位。他的论文用速度图法,证实了高亚音速流动下,圆柱体附近极限线的存在。他从理论上和计算结果上,证实了高亚音速流动下,圆柱体表面附近可能会出现正常流动的局部超音速区。

这就意味着,只有在气流马赫数增加到一定数值时,圆柱体表面某处的流线,才开始出现来回折转的尖点,这时正常流动就不复存在。这一研究结果显示了在绕物体流动(如机翼)的高亚音速气流中,如马赫数不超过某一定值,就可能保持无激波的、含有局部超音速区的跨音速流动。它针对当时高速飞行接近音速时产生激波的问题,从理论上揭示出无激波跨音速绕流的可能性。

沈元的这项研究,第一次从理论计算上,得出高亚音速绕圆柱体流动的流线图,得出它的速度分布,以及在某一临界马赫数以下,流动可以加速到超音速而不致发生激波的可能性。通过这方面的研究,可以掌握高速气流的规律,了解飞机机体、机翼形状和产生激波阻力之间的关系,探索是否可能让飞机在无激波的情况下接近音速,从而为设计新型高速飞机奠定理论基础。这是一项首创性的成果,对当时航空科学在高亚音速和跨音速领域内的发展,起到了一定的推动作用。

面对重重困难,科学家们进行了无数次的研讨和实验。结果发现,超音速飞机的机体结构同亚音速飞机大有不同:机翼必须薄得多;关键因素是厚弦比,即机翼厚度与翼弦(机翼前缘至后缘的距离)的比率。对超音速飞机来说,厚弦比就很难超过5%,即机翼厚度只有翼弦的1/20或更小,机翼的最大厚度可能只有十几厘米。而亚音速的活塞式飞机的厚弦比大概是17%。

超音速飞机的设计师必须设计出新型机翼。这种机翼的翼展(即机翼两端的距离)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,是把超音速机翼做得又薄又短,可以不用后掠角。另一个办法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。

美国对超音速飞机的研究,集中在贝尔X-1型“空中火箭”式超音速火箭动力研究机上。X-1飞机的翼型很薄,没有后掠角。它的动力采用液体火箭发动机。由于飞机上所能携带的火箭燃料数量有限,火箭发动机工作的时间很短,因此不能用X-1飞机自己的动力从跑道上起飞,而需要把它挂在一架B-29型“超级堡垒”重轰炸机的机身下,飞到高空后,再把X-1飞机投放下去。X-1飞机离开轰炸机后,在滑翔飞行中,再开动自己的火箭发动机加速飞行。

1946年12月9日,X-1飞机第一次在空中开动其火箭动力试飞。

1947年10月14日,美国空军的试飞员查尔斯·耶格尔上尉驾驶X-1飞机完成人类航空史上这项创举,耶格尔从而成为世界上第一个飞得比声音更快的人。耶格尔驾驶X-1飞机在12800米的高空,使飞行速度达到1078千米/时,相当于M1.015。

在人类首次突破“音障”之后,研制超音速飞机的进展就加快了。以美国和前苏联为代表,各国在竞创速度记录方面展开了竞争。

历史在发展,社会在前进。随着世界大战的结束和国际关系的缓和,超音速飞行技术也越来越多地应用于各种非军事性其他方面,如英、法联合研制的“协和”式超音速旅客机,就已经在飞越大西洋的航线上营运了十几年,能以最大巡航速度M2.04飞行。前苏联也研制生产了超音速旅客机,但由于技术问题,只在航线上飞行了一段时间,便从客运市场上退出。美国、前苏联还曾经分别研制出超音速的轰炸机。1997年10月15日,英国设计师研制的超音速汽车,首次实现了陆地行车超过音速的创举。

展望未来,超音速飞机将载着人类,以超音的速度,飞向和平的彼岸和幸福的明天。

『拾』 世界上发明的第一件超音速的发明是什么

英国首先开始对超音速飞机进行研究。迈尔斯公司受官方委托于1943年研制M。52型喷气式飞机,目标是速度达到M=1.6。但由于当时有人在驾驶其它飞机接近音速时失事遇难,官方认为载人的超音速飞行太危险,后来终止了这一计划。美国于1944年开始了同样研究,它采用以火箭发动机为动力。贝尔公司于1945年制造出 X—1火箭实验机,C—1的机翼很薄,平直翼型。它需由一架B—29型重型轰炸机挂在机身下带到空中,然后在空中点火,脱离轰炸机单独飞行。1947年 10月14日,空军上尉查尔斯

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