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歷史發(fā)展
背景
隨著航空業(yè)的不斷發(fā)展，世界上許多飛機設計師都在探索使飛機飛得更快的辦法。他們在實踐中發(fā)現(xiàn)，活塞式飛機已接近時速750千米，升限12000米的極限。要使飛機飛得更快更高，必須更換發(fā)動機。于是，噴氣式飛機誕生了。
世界上最早提出噴氣推進理論的是法國的馬克尼上尉和羅馬尼亞的亨利·科安達?？瓢策_還在1910年前后試制過最早的噴氣式飛機，并制造出一架原型機。
提出設想
20年代末，當時任英國空軍教官的弗蘭克·惠特爾提出了噴氣發(fā)動機的設想，并于
1930年申請了專利，但當時惠特爾的設想聽起來就像把人送上月球一樣難以令人置信，飛機制造商們對此不感興趣。直到1935年事情才有了轉機，惠特爾得到一些空軍人士的支持和銀行家的資助，得以成立“動力噴氣有限公司”。1935年6月，惠特爾開始設計制造真正的噴氣發(fā)動機。他和同事們一起從零開始，一個部件一個部件地研制，終于制造出第一臺渦輪噴氣發(fā)動機運轉起來。
噴氣式飛機
幾乎與惠特爾同時，德國的馮·奧亨也在研制渦輪噴氣發(fā)動機，并在1937年9月使發(fā)動機第一次運轉成功。由于得到亨克爾飛機公司的支持，裝有馮·奧亨研制的Hes3B渦輪噴氣發(fā)動機的He178飛機于1939年8月27日首次試飛成功，成為世界上第一架噴氣式飛機。
發(fā)展沿革
最早發(fā)明噴氣式飛機的是德國飛機設計師亨克爾與奧海因。1939年，飛機設計師亨克爾找到研制噴氣式發(fā)動機屢遭挫折的奧海因尋求合作，兩人一拍即合。奧海因是位燃氣渦輪專家，他從1934年起就開始研制渦輪發(fā)動機，并取得了一定的進展，這次跟亨克爾合作非常興奮。兩位有志青年密切配合，協(xié)調(diào)工作，一個設計飛機，一個設計燃氣渦輪發(fā)動機，研究工作進展順利。1939年8月27日，兩人心血的結晶He-178噴氣式戰(zhàn)斗機試飛成功，它標志著人類航空中上噴氣飛行時代的到來。
而英國空軍在惠特爾的“U”型噴氣發(fā)動機運轉成功之后，仍認為這種新型發(fā)動機只是一個遠期設想，不必操之急，因而在噴氣式飛機的研制上落在了德國的后面。直到1941年5月15日，英國的第一架噴氣式飛機才在一片喧鬧聲中首次起飛。
1942年8月，“彗星”試飛完畢，定型生產(chǎn)。該機使用的噴氣發(fā)動機可產(chǎn)生2000千克推力，飛行最大時速可達953千米，裝有2門航炮。“彗星”參戰(zhàn)是在德軍日漸潰敗的1944年的一天，“彗星”便以它獨特的高速優(yōu)勢一舉擊落了3架美國先進的戰(zhàn)斗機P-51，緊接著又“干掉”了2架B-17轟炸機。一時間，“彗星”噴氣式戰(zhàn)斗機在空中戰(zhàn)場上聲名大噪。
然而，噴氣式戰(zhàn)斗機畢竟還是一項嶄新的技術?！板缧恰背谒俣壬险加袃?yōu)勢外，許多方面的性能遠不及當時優(yōu)秀的活塞式戰(zhàn)斗機。同盟國在研究了解“彗星”后，很快找到了它的弱點并進行了堅決巧妙的反擊，使“彗星”無法發(fā)揮作用，成了“短命鬼”。但勿庸置疑，“彗星”作為世界上最早的噴氣式戰(zhàn)斗機，在人類的航空史上具有特殊的位置。
1942年，梅塞施米特研制的一種噴氣式戰(zhàn)斗機Me-262，其性能就有
明顯提高。它裝有2臺容克公司提供的渦輪噴氣發(fā)動機，共產(chǎn)生的推力達1800千克，試飛時速為870千米每小時。世界上最早的實用型噴氣式戰(zhàn)斗機。1944年6月投入空戰(zhàn)后第一個月就創(chuàng)下了不菲的戰(zhàn)績，使盟軍22架飛機機毀人亡，德國空軍飛行員自豪地稱它為“空中之王”。
噴氣式飛機
二戰(zhàn)期間，盟軍裝備部隊的噴氣式戰(zhàn)斗機只有英國制造的“流星”。其實渦輪噴氣式發(fā)動機的專利是英國人惠特爾于1930年代獲得的。由于英國當局不夠重視，噴氣戰(zhàn)斗機的研制工作進展十分緩慢，反被德國人后來居上。直到1943年3月，被命名為“流星”的噴氣戰(zhàn)斗機才試飛成功。這是世界上繼德國Me-262后第二種實用型噴氣戰(zhàn)斗機。第一批產(chǎn)品的最大時速為675千米，此后不斷改進，主要是噴氣發(fā)動機的技術日趨成熟，使“流星”的最大
時速達793千米。
噴氣式飛機
“流星”和Me-262兩種噴氣式戰(zhàn)斗機，分別裝備了盟軍和德國軍部隊，但它們未能在二戰(zhàn)的空中舞臺決出雌雄。
噴發(fā)動機的誕生，為人們追求更快、更高的飛行目標提供了可靠的動力。噴氣式飛機一誕生，就接二連三地打破了活塞式創(chuàng)造的飛行速度和高度的記錄。1944年，德國和英國的首批噴氣式戰(zhàn)斗機投入使用。1949年，第一架噴氣式民航客機──英國的“彗星”號首次飛行。從此，人類航空史進入了噴氣機時代。到今天，世界上絕大部分作戰(zhàn)飛機和干線民航客機都早已實現(xiàn)了噴氣化。
分類
世界上第一架真正實用化的噴氣式飛機，普遍認為是1939年8月27日納粹德國首度試飛成功的亨克爾（Heinkel）He 178。
渦輪噴氣發(fā)動機（Turbojet Engine）
渦輪扇發(fā)動機（Turbofan Engine）
渦輪螺旋槳發(fā)動機（Turboprop）
沖壓式噴氣發(fā)動機（Ramjet Engine，仍在發(fā)展階段尚未實際量產(chǎn)）
工作原理
牛頓定律
利用牛頓反作用力的第三定律。
第一步，發(fā)動機前面裝有空氣壓縮機，現(xiàn)代壓縮機分為7--9級，壓縮機轉子周圈裝滿葉片，發(fā)動機啟動后，壓縮機旋轉吸入外界的空氣，外界的空氣進入導向器以后，壓縮機把氣體一級一級向后壓，氣體的濃度越來越濃，壓力也就越來越大，當氣體通過最后一級后，氣體壓力增大很多倍。然后進入燃燒室，在燃燒室里，噴電打火，噴油燃燒，因氣體中含有氧氣，氣體燃燒膨脹，向后噴出，燃燒室后面是渦輪，渦輪軸上裝渦輪盤，渦輪盤周圈裝滿葉片，渦輪分7--13級，通過渦輪旋轉再一級一級向后壓，氣體通過發(fā)動機后部的渦輪一級一級壓縮，壓力再提高幾百倍，最后，通過尾部噴口噴出。產(chǎn)生反作用力，使飛機向前飛。
燒煤油
許多人都有一種錯覺，認為飛機全都燒汽油。其實并不是這樣，現(xiàn)代噴氣式飛機就是選擇煤油作燃料的。
噴氣式飛機發(fā)動機工作原理和活塞式發(fā)動機有所不同，它的燃燒過程并不是間斷進行的。燃料點燃，以后就可以燃燒到發(fā)動機斷油。所以，不要求燃料有相當好的蒸發(fā)性，燒汽油就顯得大材小用了。不但這樣，現(xiàn)代噴氣式飛機飛得高、而且速度快，于是帶來一個很大的問題：處在高空飛行的飛機，因為空氣相當稀薄，大氣壓力也小，而且燃料處于低壓狀態(tài)，通常在這種環(huán)境下，假如以汽油為燃料，油箱以及油路中的汽油就會馬上沸騰，從而產(chǎn)生許多油蒸汽，阻塞油路，造成“氣塞”。發(fā)動機也會由于得不到燃料而在空中停車，從而造成機毀人亡的嚴重飛行事故。為了防止“氣塞”出現(xiàn)，噴氣式飛機也只能采用沸點比較高、而且不易蒸發(fā)的煤油作燃料了。
優(yōu)缺點
劣勢
低空低速性能相比螺旋槳的要差，還有最致命的就是發(fā)動機了，噴氣機的一切性能最根本還是發(fā)動機，高空高速情況下對發(fā)動機依賴很大。一旦發(fā)動機故障了就失去動力，而飛機本身比螺旋槳飛機重多了，滑翔性能差，考驗飛行員的時候到了，弄不好就得失去生命。
速度記錄
噴氣式飛機于第二次世界大戰(zhàn)期間，在交戰(zhàn)各方打得最為激烈的時刻，英、德兩國的噴氣式戰(zhàn)機相繼飛上藍天。英國的“格洛斯特”E28/39、德國的“亨克爾”He—280、“梅塞施密特”梅—262等戰(zhàn)機在空戰(zhàn)中都表現(xiàn)不俗。自那時起，世界航空大國的噴氣式飛機在速度上展開了激烈的較量。
突破
突破音障，沖刺2000公里時速
噴氣式飛機的問世，將航速一下子提高到900—950公里/小時，使飛機航速成功地接近音速。但是，要突破音障，實現(xiàn)超音速飛行，還必須對飛機的空氣動力外形進行一次質(zhì)的變革。于是，航空專家們選擇了阻力系數(shù)最小的箭形翼結構模式。
1948年，前蘇聯(lián)拉沃奇金試驗設計局研制出第一架超音速飛機拉—176。飛機機翼設計成45°角后掠翼，動力裝置系推力22千牛的RD—45F渦輪噴氣發(fā)動機。1948年12月26日，年輕的蘇聯(lián)飛行員奧列格·索科羅夫斯基在試驗中心駕駛試驗型拉—176前線殲擊機進行試飛，在規(guī)定的水平飛行中，于7000米高空航速達到1105公里/小時，相當于1.021馬赫。其航速大大超過了當時國際航空聯(lián)合會登記在冊的世界記錄。1949年1月，試飛員們又連續(xù)6次創(chuàng)造了超音速飛行的速度記錄。
突破音障，實現(xiàn)超音速飛行的成功之舉使航空設計師和試飛員們信心倍增，決心突破2000公里/小時的速度大關。不久，米高揚設計局研制出世界上首架投入批量生產(chǎn)的超音速飛機—米格—19前線殲擊機。這種機翼后掠角為55度的戰(zhàn)機最大飛行速度可達1450公里/小時。1952年5月24日，前蘇聯(lián)試飛員格里格里·謝多夫駕駛試驗型樣機創(chuàng)造出當時世界最高速度記錄1.19馬赫。但是，由于某種原因，謝多夫的成績并未列入正式記錄。
1953年10月，美國駕駛員伊韋斯特駕駛YF—100A試驗型戰(zhàn)機，飛行速度達1215.298公里/小時，創(chuàng)造了新的世界記錄；1955年8月，美國飛行員漢斯駕駛投入批量生產(chǎn)的F—100C
“超級配刀”戰(zhàn)斗機，將他的同胞伊韋斯特保持了近兩年的記錄刷新成1323.312公里/小時；1956年，英國人特維斯駕駛FD—2試驗型飛機將世界飛行速度猛提至1821.7公里/小時（1.731馬赫）。此后，又輪到美國人露臉了：德柳和歐文駕駛F—101A和F—104A“戰(zhàn)斗明星”戰(zhàn)斗機在飛越25公里航段時，速度分別達到1943.5公里/小時和2259.538公里/小時。但是，歐文的這一記錄很快被法國人打破了。1958年10月，法國飛行員杜卡駕駛試驗型“粗毛犬”戰(zhàn)斗機（因發(fā)動機復雜未投入批量生產(chǎn)）航速達到2330公里/小時。
噴氣式飛機
發(fā)展
再創(chuàng)輝煌，向3000公里時速進軍
美、法飛行員相繼突破2000公里/小時的速度大關，蘇聯(lián)也不甘落后。50年代后期，米高揚設計局研制出米格—21三角翼飛機。1959年10月，試飛員格·英索洛夫駕駛標號為E—66的米格—21試驗型樣機飛機，時速高達2388公里。
不久，美國人就打破了這項世界記錄。1959年年末，美國飛行員羅杰斯駕駛F—106A“三角標槍”三角翼無尾截擊機創(chuàng)造了2455.7公里/小時的新記錄。兩年后，美國飛行員羅賓遜駕駛裝配大加力推力式發(fā)動機的“巫毒”多用途戰(zhàn)斗機又將航速提高到2585公里/小時。
1962年年中，前蘇聯(lián)飛行員格—莫索洛夫駕駛新式三角翼試驗型飛機E—166再次超過美國人，其航速達到2681公里/小時。
在以后的數(shù)年中，美國的“黑鳥”飛機占了上風。SR—71“黑鳥”于1962年4月首次升空。此型飛機的最初3架樣機系遠程截擊機，其標號為YE—12A，而投入批量生產(chǎn)的則是SR—71A型戰(zhàn)略偵察機。
1965年5月1日，羅伯特·史蒂文斯上校和武器操作手安德列·達尼威爾中校駕駛YE—12A在25公里航段的飛行期間取得3320.45公里/小時（3.17馬赫）的平均的、速度。這是噴氣式飛機的一項絕對記錄。另一位空軍飛行員華爾特·戴尼澤爾少校與武器操作手詹姆斯·庫尼大尉、諾艾里·沃爾納少校輪流駕駛，以2644.22公里/小時和2718.06公里/小時的航速分別打破了500公里和1000公里閉式航線上的飛行速度記錄。此外，美國人還獲取了負載1000或2000公斤飛行1000公里閉式航線的最高航速。
兩年后，羅伯特·史蒂文斯再創(chuàng)佳績。1967年4月17日，他以3馬赫的速度飛完22400公里。這是當時航程最遠的一次飛行，為此他與偵察設備操作手肯尼特·赫利中校均榮獲國際航空聯(lián)合會頒發(fā)的金質(zhì)獎章。
1967年10月5日，前蘇聯(lián)飛行員米·科馬羅夫駕駛E—266飛機（米格—25的原型機）從美國人手中奪回一項記錄：他在飛行200公里閉式航線時的速度達到2981.5公里/小時。這項世界記錄一直保持到今天。
70年代，美國“黑鳥”再創(chuàng)輝煌。1971年4月，飛行員托馬斯·艾
斯蒂斯上校和操作手德溫·維克上校往返穿越整個美國上空，爾后環(huán)繞西部各州飛行一周，在不到10個小時的時間內(nèi)，共飛行24000公里。
噴氣式飛機
1974年，美國一架戰(zhàn)略偵察機又創(chuàng)佳績：英國皇家海軍的一架F—4K“鬼怪”戰(zhàn)斗機于1969年創(chuàng)造了由紐約飛抵倫敦用4小時40分的記錄，而飛行員詹姆斯·薩利溫少校和偵察設備操作手諾艾爾·威迪菲爾德少校駕駛機號為64—17972的SR—71A戰(zhàn)略偵察機，僅僅用1小時55分42秒就輕松飛完這條全長5570.80公里的航線，平均時速達2908.026公里；該機在法恩伯勒航空博覽會上展示一周之后由倫敦飛往洛杉嘰時，哈羅德·亞當斯大尉和偵察設備操作手威廉·馬丘勒克用了3小時47分鐘飛完全長9032公里的航程，平均時速為2387公里。
風光了10年之后，1976年7月27日，艾多福斯·布賴索烏少校和操作手約翰·費勒少校駕駛該機創(chuàng)造了3367.221公里/小時的1000公里閉式航線飛行速度記錄。同一天，羅伯特·赫爾博大尉和操作手萊里·艾利奧特則以25929.031米打破了平飛高度的世界記錄。翌日，飛行員艾頓·約斯大尉和操作手莫漢少校駕駛SR—71由加利福尼亞的比爾空軍基地起飛，在25公里航段神奇般地創(chuàng)下一項時速3529.56公里的絕對速度記錄。
當然在那些年中，也并非SR—71“黑鳥”一枝獨秀，在一次航空速度節(jié)上蘇制米格—25殲擊機就曾是升起的一顆耀眼的新星。除了它的“法定繼承者”米格—31之外，米格—25是世界上速度最快的作戰(zhàn)飛機。北約情報機關曾經(jīng)為米格—25作過極為出色的廣告宣傳：經(jīng)雷達測定：“孤蝠”—B偵察機（北約對米格—25的稱呼）飛行時速高達3395公里（3.2馬赫），“孤蝠”殲擊機掛帶4枚“毒辣”空對空導彈時航速仍可高達2969公里/小時。
由米高揚設計局研制的米格—25截擊機，不愧為噴氣式戰(zhàn)斗機的佼佼者。它是世界上投入批量生產(chǎn)的第一架航速高達3000公里/小時的噴氣式戰(zhàn)斗機。美國軍方對蘇聯(lián)作戰(zhàn)飛機在質(zhì)量上的突破深感焦慮不安。為此，美國國會還專門舉行了一次聽證會。
1972年，米格—25進行了現(xiàn)代化改造。裝備了最大加力推力達132.4千牛的R—15BF—2—300型大功率發(fā)動機，在攜帶全部導彈的情況下，飛行速度仍然可達3馬赫。以米格—25為基礎研制的E—266M試驗型飛機，在1975—1977年短短兩年內(nèi)就創(chuàng)造了多項航空記錄；E—266A試驗型飛機的升限接近38000米。
美國中央情報局千方百計獵取這種超級性能戰(zhàn)斗機的情報。他們首先將目標對準蘇聯(lián)防空軍飛行員威克托·別連科上尉。
世界記錄
藍天巾幗，創(chuàng)下驕人記錄
1961年8月、1963年4月和1964年5月，扎克琳·科克蘭先后駕駛T—38、TF—104G、F—104G飛機在15—25公里航段上連續(xù)3次創(chuàng)造了女性世界飛行速度記錄，其航程分別達到1358.6公里/小時、2048.875公里/小時和2300.234公里/小時。
1975年6月，蘇聯(lián)功勛運動健將斯韋特蘭娜·薩維茨卡婭駕駛米格—25，時速達到2683公里，超過扎克琳383公里/小時。培養(yǎng)薩維茨卡婭完成創(chuàng)記錄飛行的教官是功勛試飛員、蘇聯(lián)英雄亞歷山大·菲奧多托夫。他僅帶幾次后，就發(fā)現(xiàn)了斯韋特蘭娜的天才。在教官眼里，斯韋特蘭娜思維敏捷、吃苦耐勞、求知欲極強，能夠迅速掌握傳授給她的一切知識。而學生確實沒有辜負教官的培養(yǎng)和期望，很快就成為一名杰出的女飛行員。她以超過音速2倍的航速創(chuàng)下了女性飛行速度的世界記錄。
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作者
