超音速战斗机的发展历程

    一、突破音障——将M数提高到1以上

    （一）把声音甩在身后——1947年的首次超音速试飞成功

    飞机在飞行过程中，不断对空气产生新的扰动，这些扰动引起的压强变化会在飞机前方积累，从而导致空气密度发生变化。当速度提高到接近声速（约为每秒340米左右）时，由于飞机对前方空气扰动导致的压强变化会层层叠加，于是在机前很小的范围内，空气密度急剧增大，仿佛一面致密的空气墙壁挡在飞机的面前，这就是所谓的激波或波阻，称之为“声障”。19世纪八十年代末，奥地利物理学家E．马赫对超音速运动进行了开拓性的探索。他首创用纹影仪观察超音速流动，发现了激波现象。为了纪念他，后人将飞行速度与音速之比命名为马赫数(简称M数)。“声障”可能会消耗发动机全部功率的3／4。当飞机速度超过声速时，新的扰动便发生在旧的扰动之前，空气压缩和积累现象随之大大减弱，强激波会变成弱激波，波阻也随之减小。因此，飞行速度在0．8－1．2倍声速之间的所谓跨声速段的空气动力学问题是最棘手的。

    为此，飞机设计师们以喷气发动机为基础，在外形方面研制了可削弱激波强度的后掠式机翼，在结构方面采用了高强度铝合金等方法。从1943年起，美国人和英国人分别开始设计其第一架超音速研究机。但到了1945年，英国的超音速飞机计划被取消，而美国的X－1研究机则进展顺利。X－1采用一台火箭发动机，其机体呈弹头形，机翼是梯形的，翼剖面很薄，以利于减小波阻。1947年10月14日，美国试飞员耶格尔上尉驾驶着X－1实验飞机在12800米高空，首次实现了最大速度达到了M数1．015的有人驾驶航空器的超音速飞行。

    （二）实用型超音速战斗机装备部队

    世界公认的首架超音速战斗机，是美国洛克韦尔国际公司研制的F－100“超佩刀”。该机在F－86的基础上于1949年2月开始设计，1954年9月装备部队使用，其最大飞行M数1．3，实用升限12250米，带两个副油箱时的最大航程2100千米，作战半径500－700千米。F－100的主要改进之处是:为了降低激波阻力，加大了各翼面的后掠角，其机翼、平尾、垂尾的前缘后掠角由F－86的35°左右，增至45°;进气道唇口变薄，超音速飞行时的效率提高;动力装置采用一台加力推力达7700－8100公斤的J57－P－21涡喷发动机，其最大推力比F－86高出一倍以上，成为世界上第一架具备超音速平飞能力的战斗机。

    

    

    首创超音速飞行纪录的美国X-1实验飞机

    苏联的第一种超音速战斗机是米高扬设计局研制的米格－19“农夫”。该机的发展路子与F－100类似，也是在现有的机型(米格－17等)的基础上改进而成的。米格－19于1951年开始设计，与F－100有不少相同的地方，如都采用头部进气、大后掠角主翼、全动平尾以及更适合超音速飞机使用的涡喷发动机等。米格－19的推重比、最大平飞速度和升限均比F－100高(前者的最大速度为1452千米／小时，后者为1325千米／小时)，但其最大起飞重量和作战半径则较F－100小。作为第二代喷气式战斗机的早期型号，二者在技术水平方面，可说是半斤八两，实力相当。

    欧洲国家发展超音速战斗机的起步时间也不晚。1954年8月3日，欧洲第一架以涡喷发动机为动力的、平飞速度超过M数1的飞机，法国研制的“大鹰”式飞机实现了首次超音速飞行。同月，英国研制的“闪电”P．1A超音速战斗机也进行了成功的试飞。1955年和1956年，法国又相继研制出实用型的超音速战斗机“超神秘”和“军旗”。

    

    

    军队列装的首架超音速战斗机——美国的F-100

    

    

    

    中国制造的首架超音速飞机——歼六

    1958年12月19日，随着巨大的轰鸣声，中国在米格－19基础上研制的第一架单座全天候战斗机——歼6甲，滑过跑道直插云霄，它是中国(也是亚洲地区)制造的第一架超音速飞机，曾在六十年代多次打掉美蒋的高空超音速侦察机，战果辉煌，作为我军20世纪六十年代的主力战斗机之一，出口到许多国家。

    （三）超过2马赫的超音速战斗机

    为了研制飞得更快的飞机，科学家们采取了在进气口内安装激波调节锥和调节板等措施，大大降低了波阻并减少超音速飞行时的推力损失，从而使第二代战斗机的高速性能得以向前跨进了一大步。

    1954年2月，世界上第一种超音速两倍的战斗机——F－104“星”试飞成功，其最大飞行M数可达2．15。但是，由于该机过分追求高空高速，致使其作战半径和起降性能受到影响，加之该机的可靠性不高，事故频仍，美国空军未大量采用。

    相比之下，属于同一级的苏联的米格－21“鱼窝”和法国的“幻影”Ⅲ型飞机则比较成功。经过多次局部战争的考验，这两种飞机备受好评，成为生产、装备的一代名机。米格－21“鱼窝”是1953年苏联米高扬设计局开始设计的，1958年开始装备部队，该机采用了三角翼和头部进气，可使超音速阻力大大降低，其最大平飞速度为M数2．05，虽然比F－104低一些，但机动性其他性能大部分都优于后者。

    和米格－21齐名的“幻影”Ⅲ战斗机于1956年11月上天，该机采用无尾三角翼布局和与F－104类似的两侧进气方案，由于无尾三角翼布局的波阻小，因而它的高空、高速性能极佳，最大M数可达2．2。但由于没有水平尾翼，该机的中低空机动性能和起降性能稍逊，但总的看作战性能较好。

    1966年1月，中国以米格－21为原型，自行生产的歼7一飞冲天，标志着中国已掌握了超音速两倍的高空高速战斗机的工艺技术。在这一年的1月3日，中国空军某部飞行员鲁祥孝驾驶歼7飞机在18300米高度，用火箭弹将一架入侵的美军高空无人驾驶侦察机击落。这是中国空军首次用火箭弹击落敌机。

    

    

    世界第一种超音速2倍的战斗机——美国的F-104

    

    

    法国的幻影3战斗机

    

    

    苏制米格-21

    

    

    米格-21