031117航空史中的十个瞬间-周日新-第2章
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装有活塞式发动机和螺旋桨的飞机的极限，用苏联著名飞机设计师雅科夫列夫的话说，已经到了“山穷水尽”的地步了。
喷气时代的来临，使飞机的发展“柳暗花明”。
喷气时代的标志，便是涡轮喷气式发动机作为新型动力装置的诞生。
涡轮喷气发动机的原理是：空气从飞机进气道进入发动机，先经压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧；膨胀的燃气进入涡轮并推动其旋转，使与涡轮同轴的压气机正常工作；从涡轮流出的燃气经尾喷管膨胀后向后高速喷出，从而产生巨大的反作用力推动飞机前进。
凑巧的是，如此重大的航空发动机推进的变革，竟是德国人欧海因和英国人惠特尔在互不通信息的情况下，各自独立并几乎在同一时期完成的。这一点，恰恰证明了新技术出现的必然性。
欧海因生于1911年，当他一次坐飞机时，活塞式飞机震动很大，噪音很响，他感到与飞机优美的气动外形极不相称，便考虑发明一种喷气发动机。1934年，欧海因开始进行初步工程设计，并把方案呈送给自己的指导教师波尔教授审阅。波尔教授慧眼识珠，认为这很有前途，尽管喷气发动机还不为人所知，而且与学校的科研项目没有关系，波尔仍愿意尽最大力量支持欧海因，允许他使用学校的设备进行试验。
1936年4月，德国著名飞机设计师亨克尔与欧海因签订研制合同，欧海因立即试制喷气发动机。于1937年9月，他研制第一台喷气发动机运转了。两年之后，装有欧海因喷气发动机的飞机上了天。
惠特尔1907年生于英国的考文垂。少年时代就对航空产生浓厚的兴趣。1928年，在空军学院学习的惠特尔在其毕业论文《飞机设计的未来发展》中就第一次提出了喷气发动机的原理，这是一个非凡的大胆的科学预见。尽管他此时还不过是21岁的学生。1930年，惠特尔申请了专利。几年中，惠特尔研制喷气发动机的想法无人理睬，几乎他自己也认为走投无路之时，新的机遇终于向惠特尔招手。1935年，在一位校友的帮助下，一家财团决定资助新成立的动力喷气有限公司试制惠特尔的喷气发动机，并取名为WU，即惠特尔样机。1937年4月12日，他研制的单转子涡轮喷气发动机首次运转成功。1939年，政府介入了，决定出资研制喷气发动机。惠特尔的新型喷气发动机W1B装于格罗斯特公司E。28/39战斗机上。
1941年5月14日，试飞员赛耶驾驶E。28/39升空，飞行17分钟。英国喷气式飞机虽然问世了，却晚于德国两年上天。对比德英两国、欧海因和惠特尔发明喷气式发动机的历程，可以引起人们深深的思索。如果不是英国上层保守思想当道、技术权威作怪，惠特尔的发明不至于在12年后才得到政府的资助，那么，英国航空技术发展史可能会改写，惠特尔的喷气式发动机也许早若干年，至少是在德国之前研制成功，喷气时代会早些降临，人类会早些受益。
而比惠特尔小4岁的欧海因，晚于惠特尔6年才提出喷气式发动机的方案，但是他遇到两位重要的伯乐：一是哥廷根大学的波尔教授，不但赏识欧海因，而且给予大力支持；二是亨克乐飞机公司的老板、飞机设计师亨克尔。1936年3月这位老板与26岁的欧海因谈了一次话，便拍板决定说：“从今天起，你被雇用了。我给你5万马克，你要在6个月内搞出一台喷气发动机来！”
当人们赞扬欧海因为喷气式发动机所做出的重要贡献时，他却说：“我很幸运，如果不是亨克尔，我可能什么也不是。”对于科学发明家而言，“伯乐”何其重要！
二战结束后，喷气式发动机的发展异常迅速，带动航空技术发生了质的飞跃，使飞机速度、高度及载重量直线上升，不仅军用飞机面貌一新，在民用飞机领域，由于喷气式客机的出现，使现代民航运输业出现了重大转折，人们惊呼：喷气时代真的到来了。
6。耶格尔突破音障（1947。10。14）
他说，冒险是人生一大乐趣，它是每一个试飞员都梦寐以求的。1947年10月14日清晨，22岁的妙龄女郎格伦尼丝驾车送她24岁的丈夫、美国飞行员耶格尔上尉到加利福尼亚州缪罗克空军基地，耶格尔将驾驶被他命名为“迷人的格伦尼丝”的X1火箭研究机进行第9次动力飞行。上午8时，母机B29携带X1飞机起飞。计划要求X1飞行速度达到马赫数0。97（即音速的0。97倍）但耶格尔想的却是如何突破音障。因为毕竟他已飞过8次X1了，对飞机的里里外外都了如指掌；更重要是，突破音障对他有着巨大的诱惑力和吸引力，因为飞机发明以来44年间，人类还未能突破这一重大障碍，在英国，已有人为突破音障失去了生命。
音速，即声音在空气中传播的速度，在海平面约为每小时1 227。6千米。
为什么人们又把音速称为音障呢？这是因为，飞机速度接近音速时，空气阻力会急剧增大，这种阻力是实现超音速飞行的重大障碍。
这时，B29母机携带X1飞机升至6 000米高空，即投下X1飞机，耶格尔驾驶X1飞机飞行，按程序点着了4个燃烧室，飞机马赫数达到0。88，飞机开始颤振，耶格尔随即关掉2个燃烧室，后来飞到2 800米高空时，耶格尔使飞机平飞，又打开第3个燃烧室，飞机又加速，马赫数表的指针已超过了1，但表的刻度只到1为止。这时空中传来了像打雷一样的巨响，这就是音爆！
这是人类有史第一次听到音爆的巨大声音。音爆是在超音速飞行产生的强压力波，传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声。常常会使居民受惊，甚至震坏房屋的玻璃。因此，在城市上空，低于1万米高度常禁止作超音速飞行。
格伦尼丝在基地目睹了丈夫的这次飞行，她所能看到的只是飞机在空中划过的尾迹，但她没有听到音爆，因为那发生在65千米之外的高空。她也不知道这次飞行会有什么特别的事情发生。当耶格尔乘着消防车来到自己的车前对她说：“我太累了，我们回家吧”。格伦尼丝正要起动汽车，几个人跑了过来，大喊大叫，这时耶格尔和格伦尼丝才知道：今天突破了音障。耶格尔驾机的马赫数达到1。07，即每小时1120千米。
耶格尔1923年出生，是美国著名试飞员、飞行员。二战中，他曾击落德国飞机11架。这次他因突破音障而载入史册：他获得了杜鲁门总统颁发的美国科技成就最高奖——科利尔奖，获得了国际航空联合会颁发的纯金奖章。
X1飞机是以火箭发动机为动力的飞机，它的翼型很薄，没有后掠角。由于火箭发动机燃料有限，工作时间短，因而不能自己从跑道上起飞，必须借助于母机B29飞机携带到空中投放。
人类在突破音障的探索中，也付出过沉重的代价。
英国在向音障进军的道路很坎坷。1946年9月27日，德·哈维兰公司首席试飞员小杰弗里·德·哈维兰驾驶D。H。108型研究机飞行时，从高空向下俯冲，希望在短时间里超过音速，飞机达到0。94马赫时，不幸飞机空中解体，小杰弗里，这位德·哈维兰公司总裁杰弗里·德·哈维兰爵士的长子不幸遇难。德·哈维兰虽然有巨大的丧子之痛，但却丝毫未动摇突破音障的决心，1948年9月6日，哈维兰公司另一试飞员德里驾驶经过改进的D。H。108型飞机在向下俯冲的瞬间马赫数达到1。04。世界上第一种投入使用的超音速飞机分别是苏美于1953年研制成功的。其型号分别是米格19和F100。米格19飞机是米高扬设计局于1951年开始研制，1953年9月底在试飞中达到音速的1。4倍，该机于1955年装备部队。米格19飞机中国也曾仿制，型号为歼6。F100是美国于1949年2月开始研制，1953年5月首飞的喷气式战斗机，1954年装备部队，是美国在越南战争中使用的主力机型之一。
回顾人类突破音障的过程，耶格尔的一段话特别发人深省。他说，真正的音障不在天空，而在于我们对超音速飞行的认识与经验。
7。喷气客机首航伦敦至罗马（1952。5。2）
36座的喷气客机第一次在云层上面飞行，使旅客可以更加心旷神怡地鸟瞰白云下的美丽大地。世界上第一种民用喷气客机“彗星”号的首创者是英国著名飞机设计师、飞行员和企业家德·哈维兰。以他的名字命名的公司于1949年研制成功中程喷气客机“彗星”号。1952年5月2日，“彗星”号客机正式投入航线首航，“彗星”从伦敦起飞，两小时后抵达罗马，引起巨大轰动，纷纷预订机票。甚至连皇室成员也想尝尝乘坐喷气式客机的滋味。这条航线是从伦敦到南非的约翰内斯堡的，中间经停罗马、贝鲁特、喀士穆、恩德培和利文斯敦，全程10 821千米，总飞行时间（包括中间经停的时间）为23小时34分，极大地提高了客运的效率。在此之间，民航客机清一色是安装活塞式发动机的螺旋桨式飞机，飞行速度已达极限，即每小时700千米左右，而“彗星”号客机的巡航速度是每小时788千米。这就明显的缩短了飞行时间。如从伦敦到新加坡的航线，以前的螺旋桨式客机要飞36小时，而“彗星”号只需25小时。“彗星”号还有一个优势，它采用了密封座舱，在云上飞行，不仅可以鸟瞰美丽的景色，其平稳舒适也是前所未有。
人类首先在军用飞机上跨进喷气时代之后，德·哈维兰敏锐地觉察到喷气技术对民用航空的巨大推动力，因此他在世界上率先进行民用喷气客机的研制。
“彗星”揭开了人类民航喷气客运的新时代。继“彗星”之后，苏联，法国和美国也前后推出了自己的喷气客机。苏联图波列夫设计局于1955年6月首次试飞了图104客机，该机是在图16轰炸机的基础上改进而成的，1956年9月投入航线使用，成为苏联20世纪50年代主力民航客机。真正使喷气客机得到广泛应用的是美国波音707客机，它的技术优势在于每个细节都很成功，从而形成了综合技术优势。
“彗星”号客机投入航线使用颇不顺利，从第二年开始便有空难发生。几年间，最严重的是3架“彗星”号客机相继在空中解体。最后查明，除第一次可能是遭遇季风而导致紊流发生事故外，后两次在地中海上空发生空难的原因是飞机密封座舱结构发生疲劳所致。这是世界航空史上首次发生的因金属疲劳而导致飞机失事的事件。
疲劳是指飞机结构在交变载荷的作用下，裂纹的形成与扩展过程，裂纹扩展的后期就会产生断裂。在飞机发展的早期，疲劳问题并不十分突出。至20世纪30年代，飞机设计师开始对疲劳问题提出简单的要求，直至“彗星”号飞机发生空中解体导致机毁人亡重大事件，疲劳问题才被人们重视起来。
就“彗星”号飞机来说，机身疲劳是飞机在多次起降过程中，其增压座舱壳体经反复增压与减压引起的。针对这个问题，德·哈维兰公司对“彗星”号飞机进行了改进设计，加固了机身，采用了椭圆形航窗，使疲劳问题得到很好的解决。
从此，在飞机设计上将飞机结构的疲劳强度正式列入了强度规范而加以要求。
“彗星”号飞机几经改进，1958年推出了最新型别——“彗星”4号，该机承受了相当于飞行80年的疲劳强度试验。该机用6小时27分跨越了大西洋。
8。阿普特突破热障（1956。9。27）
他创造世界飞行速度纪录之日，也是他为航空献身之时。1956年9月27日，美国空军飞行员阿普特上尉驾驶贝尔X2火箭研究机，飞行速度达到马赫数3。2，即每小时3 380千米。与9年前他的同胞耶格尔相比，后者突破了“音障”，成为当时世界上飞得最快的人；而前者突破了“热障”，把飞行速度提高到从来没有过的3。2倍音速。然而阿普特没有耶格尔幸运。他在这次创纪录的飞行中献出了自己宝贵的生命。
阿普特在这次飞行中，高度达到了38 465。8米。当他降低高度准备返场时，飞机操纵突然出现问题，阿普特不得不关闭发动机，但此时又出现了滚动失控，飞机急剧下坠，阿普特意欲跳伞救生，但为时已晚，结果是机毁人亡，阿普特驾驶的X2是仅有两架中的第二架，第一架于1953年5月12日在试飞中爆炸而坠毁，飞行员也未能幸免。飞机设计人员从坠毁的X2飞机残骸分析中得出结论：飞机失控是尾翼面积太小而造成的。这个认识的得来是靠牺牲两名高水平飞行员和两架飞机的巨大代价得来的。
而热障是怎么回事呢？
热障是因飞行速度增高而引起飞机表面加热造成的障碍。这时飞机材料性能会下降，从而使飞机结构强度与刚度降低，飞机的气动外形发生破坏，甚至引起灾难性的颤振。通常，飞机速度超过2。2倍音速时必须采取防热措施，如采用耐热合金、不锈钢等材料制造飞机机体，加装隔热装置、冷却系统等。
喷气式飞机出现之后，飞行速度大幅度提高，特别是超音速飞行之后，机体温度也迅速提高，原来的铝合金就力不胜任了。因为，高速飞行的飞机所要求的不仅仅是强度，而且应当有良好的抗蚀性、韧性和耐热性，这就呼唤新的耐热合金的出现。
钛合金的出现给飞机克服热障带来了曙光。以金属钛为基，加入适量的其他元素组成了钛合金。其在300~600 ℃时的比强度优于钢和铝合金，钛的熔点为1 690 ℃。美国于1954年研制出性能优良的钛合金。在这之后，钛合金在航空上的应用日益广泛，通常用钛合金来制造飞机结构的隔框、蒙皮、翼梁、航空发动机的风扇叶片和盘等。美国最早使用钛合金的F86飞机，后来在F111、F14、F15A战斗机上都有广泛应用。使用最多的当属“全钛飞机”SR71，因为该机的飞行速度高达三倍音速，已突破热障。该机钛合金使用重占全机结构重量的93％。
9。超音速客机首飞（1968。12。31；1969。3。2）
世界航空史上的巧合：图144与“协和”号一前一后，相距3个月首飞成功，外形性能又极为相似。20世纪60年代末期，有两个日子曾被载入世界航空史的史册：即1968年12月31日和1969年3月2日，超音速客机图144和“协和”号分别进行了首飞并取得成功。
超音速飞行在战斗机上早已不是新闻。20世纪50年代初期，以苏联的米格19和美国的F100为代表的超音速飞机相继问世。至60年代，种类繁多的超音速战斗机大行其道。
从20世纪60年代初开始，喷气式民航客机经过10年的发展已日渐成熟，人们开始关注超音速客机，如果将民航客机的速度提高到两倍音速以上，将会大大缩短人们旅行所需要的飞行时间。
1962年11月29日，英法两国政府签署协议，决定合作研制“协和”号超音速客机。
“协和”号的设计方案是：飞机巡航速度为音速的2~2。2倍，机身为细长形，机头是活动的且可以下垂，下单翼机翼是具有复杂弯度和扭转的三角翼，前缘为S形，动力装置为4台加力式涡轮喷气发动机。由于把飞机速度限制在2。2倍音速之下，机体的主要材料仍为铝合金，仅在某些承受高温的部位采用耐热的钛合金和不锈钢，即飞机只过“音障”而不过“热障”，这种设计显然是十分聪明之举。
英法研制超音速客机的�
