為了適應超聲速飛行，飛機進行了怎樣的「變身」

飛行中的飛機與空氣作用，會導致空氣振動。空氣振動就像水中的漣漪一樣，一圈圈傳播開去，傳播的速度就是聲速。當飛機的速度和聲速一樣快時，飛機引發的前一圈空氣振動「漣漪」還來不及傳遞開去，就被機身擾動的後一圈「漣漪」追上。這樣振動的疊加就會產生一種叫「激波」的劇烈振動。激波在產生巨大飛行阻力的同時，還會使飛機抖動、失控，甚至空中解體。在第二次世界大戰後期，一些速度較快的活塞式戰鬥機在加速俯衝速度達到約0.9倍聲速時，就會碰上這種情況，有的飛機因此機毀人亡。這些現象使當時的飛機難以突破聲速，因此人們將這種現象稱之為「聲障」，意思是飛機在接近聲速時，就像撞到牆一樣，使飛機難以逾越。

X-1火箭動力驗證機

1947年，美國空軍試飛員耶格爾駕駛X-1火箭動力驗證機達到了1.06倍聲速。這是人類首次突破聲障。不過，X-1火箭動力驗證機採用的是平直翼和流線機身，相當於用火箭發動機的「蠻力」將飛機「硬推」過聲速。要真正解決聲障問題，根本出路還在於減小飛機的阻力。

隨著研究的深入，人們發現了適合超聲速的翼型（即機翼的橫截面形狀）。一般亞聲速飛機的機翼都採用圓頭、兩側有較厚凸起的翼型，這種翼型在跨聲速和超聲速飛行時阻力變得很大。要減少超聲速的阻力，最好採用菱形的翼型。不過，由於飛機需要在低速到高速的整個範圍內使用，翼型的選用必須兼顧高、低速特性，所以大多數超聲速飛機仍採用前緣圓頭的翼型，只是圓頭的曲率比較小。

除了改變翼型，飛機突破聲障的最大「功臣」是後掠翼的採用。後掠翼的設想是20世紀30年代末開始提出的。人們發現，機翼上出現激波時的氣流速度並不是飛機飛行的速度，而是機翼前緣垂直方向上的氣流速度。如果飛機採用後掠翼，其垂直機翼前緣的氣流速度分量就會低于飛行速度。因此與平直機翼飛機相比，在更高的速度下才會出現激波，從而推遲了激波的產生。即使在後掠翼的機翼上出現了激波，其壓縮性效應也沒有平直機翼上激波的壓縮性效應那樣強烈。

美國F-15鷹式戰鬥機，切尖三角翼

不過，後掠翼雖然阻力小，但由於氣流在機翼垂直方向上的分量速度低，使後掠翼在低速飛行時存在升力不足的缺點。而且後掠角越大，越容易造成升力不足，降低了飛機在低速飛行時的性能。因此，現在的戰鬥機採用了各種手段改進飛機的低速性能。

在後掠翼的基礎上，人們又設計出三角翼。顧名思義，三角翼就是機翼平面形狀是三角形的機翼，其優點是機翼剛性好，內部空間大等。在飛行性能上，三角翼基本與大後掠角的後掠翼的優缺點相同。為了使三角翼揚長避短，現在的戰鬥機很多採用中等後掠角的切尖三角翼。

飛機要突破聲障，在機翼方面做的改動就是採用後掠翼或三角翼，而在機身、發動機等方面同樣需要改動。

在機身方面，人們通過調整飛機的截面積分布以降低阻力。由於激波常常發生在機體截面積發生明顯變化的地方，因此保證機體各處的截面積一樣，就可以有效減少阻力。因此在機翼、尾翼與機身連接區的機身往往做成向內凹的形狀，俗稱「蜂腰」。這種設計可以在機翼截面積大的地方減少機身截面積，保證飛機的截面積基本保持不變。中國的殲-8Ⅱ戰鬥機就有蜂腰設計。

在發動機方面，超聲速飛機放棄了阻力較大的渦輪螺旋槳發動機，而採用阻力小、動力強勁的噴氣發動機。超聲速飛機的進氣道和尾噴管也都按超聲速飛行所需的特性進行優化。

SR-71「黑鳥」偵察機

突破聲速後，如果再向上提高飛行速度，就會碰到另一個障礙，即「熱障」。如果飛機飛行速度超過2.2倍聲速，由於空氣在機身、機翼的前緣被劇烈壓縮而導致強烈的氣動加熱，會產生高達數百攝氏度的高溫，從而對機體材料產生很大的影響。一般飛機都是用鋁合金做蒙皮，在飛行速度小於2.2倍聲速時,鋁合金的強度尚可維持，但超過這個速度，達到3倍聲速後，鋁合金就不能滿足要求了。因此可按熱障速度飛行的飛機要採用其他的耐高溫材料，如美國的SR-71「黑鳥」採用鈦合金作為結構材料，蘇聯的米格-25採用不鏽鋼。

同時，飛行速度超過3倍聲速時，普通噴氣發動機的工作效率已不能滿足要求，需要採用其他的發動機。例如，「黑鳥」在飛行速度達到3倍聲速時，其發動機就通過某種機構變化使其變成衝壓發動機，以保證高速飛行時的效率。

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