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《航空周刊》回顾飞机速度发展史

2015-11-26 21:55| 发布者: 潜艇4809| 查看: 3146| 评论: 1

摘要:   飞机速度的发展从来就不是线性的。在1946年到1960年代初期间,飞机速度增加了四倍,更快的冲压发动机当时还在纸面上。然后速度增长遇到了瓶颈。
  【据美国《航空周刊》2015年11月20日报道】飞机速度的发展从来就不是线性的。在1946年到1960年代初期间,飞机速度增加了四倍,更快的冲压发动机当时还在纸面上。然后速度增长遇到了瓶颈。虽然目前高超声速研究仍然前景无限,但人们更期望在2020年代能够重新回归超声速旅行。
   0-300mph 
  航空先驱格伦柯蒂斯在1907年利用摩托车创造了137mph(220km/h)的速度记录。随后他以 90mph的速度赢得了1909年举行的首届戈登贝内特杯飞行大奖赛。
  随后诺姆转子发动机为飞机速度提升做出了巨大贡献。1912年,法国人路易斯 贝什罗在在其迪普杜森单发飞机上安装了一台诺姆发动机,机身蒙皮采用光滑的木板结构,并最终在1913年以124.5mph(200km/h)的速度赢得了当年的戈登 贝内特杯。
  一战后,兴盛的飞行大奖赛促进了技术发展,并逐步形成了美国陆军和海军竞争面向陆基飞机的普利策杯,美国、意大利和英国竞争施耐德杯的局面。1921年,美国海军在主场凭借柯蒂斯双翼飞机赢得了普利策杯。1922年,美国陆军又以柯蒂斯R-6飞机赢得了普利策杯,同时突破了200mph(322km/h)的记录。1923年,美国海军以177mph(285km/h)赢得了施耐德杯。1928年,意大利和英国又将施耐德杯的速度提高到了284mph(457km/h)。
  300-500mph
  1931年,英国人利用增压和燃油的新技术赢得了施耐德杯。1931年冬天,超级马林S.6B首次突破了400mph(644km/h)的大关。而在美国西海岸,新技术的应用打开了通往更高速度的大门。德国人设计了一型采用全铝机身的单翼客机E.4/20。虽然该机遭遇下马,但其设计思想仍然对波音公司的工程师造成了巨大影响。
  波音和诺斯罗普(道格拉斯)设计了多型全金属客机,包括波音公司Model 247、道格拉斯DC-1和DC-2。欧洲的大功率发动机和美国的全金属机身融合催生了一系列经典机型:如二战中梅塞施米特Me 109、超级马林“喷火”和北美航空P-51等经典战斗机。这些飞机的极速大都超过了450mph(724km/h),但仅有极个别在试验过程中突破500mph805km/h)。
  500-800mph
  尼古拉 特斯拉在1913年就申请了涡轮喷气发动机的专利,但直到1930年代,英国人弗兰克 惠特尔和德国人汉斯 冯 欧海恩才真正联合发明出了涡轮喷气发动机。德国是第一个真正驾驶并批量生产喷气式飞机——Me 262式战斗机的国家。喷气式飞机概念非常简单,但对材料和气动要求很高,同时生产周期更长。喷气式飞机的速度更快就接近到了音障——Ma1。
  历史上第一架突破音障的飞机是采用火箭动力和平直薄机翼、由载机从空中释放的贝尔X-1试验机。但随后后掠式机翼逐渐成为超音速飞机的主流。1950年代早期研制的F-100“超级佩刀”和米格-17超音速战斗机采用的都是后掠式机翼。
  800-1400mph
  速度达到Ma1.2以后,对推力要求会急剧升高。美国当时专注于“面积律”的设计,但真实的高速飞机却来自完全不同的设计。首批测试的飞机中,英国的P.1飞机为了最小化机身截面积,将发动机上下并列布置。在美国,同时期研制的飞机包括洛克希德F-104,采用比一战时福克三机翼飞机更短的平直薄机翼;麦道F-101,起飞重量达到了二战时轰炸机的水平;沃特公司F-8“十字军战士”,采用了变倾角机翼。1957年底,波音707完成了处女航,同时超音速客机进入人们的讨论范围。1962年底,英法签署了联合研制“协和式”客机的协议。该机从1976年开始服役,将商业航空运输的速度提高了一倍多。
  1400-2000mph
  1950年代中期几乎没有人怀疑飞机速度将超过Ma3。美国首个Ma3的项目是北美公司XSM-64“那伐鹤”巡航导航和共和公司XF-103截击机。这两个项目都未能获得成功。1957年,北美公司XB-70高速轰炸机项目启动,以替换波音B-52。美国空军采用了两项新技术:添加硼的浓缩燃油和压缩升力式气动布局。加硼燃油项目后来取消了。XB-70最终只制造了两架原型机,其设计航程未能得到飞行验证。
  1954年,中央情报局委任F-104设计师凯利研制一型高空侦察机,用于深入苏联境内进行侦察。后来逐渐演变成了洛克希德臭鼬工厂的A-12“牛车”。为了拦截A-12,苏联启动研制了米格-25“狐蝠”截击机,该机采用了不锈钢结构,同时为了冷却在极速状态下的发动机,该机需要携带数百磅的酒精和水的混合物。米格-25和A-12从未相遇过。美国空军在1960年U-2被击落后一度禁止有人机飞越苏联领空。随后,米格-25的拦截对象变成了A-12的发展型——SR-71. 作为技术成功但商业失败的案例,“协和式”客机的实际运营规模太小,并最终在2003年正式退役。这反映出飞机速度遇到了平台期。
  2000mph+
  北美航空是高速飞机的摇篮。1955年,该公司成功研制了Ma6以上的有人驾驶飞机——X-15,该机采用了火箭动力、高温合金材料等设计。60年以后,高超声速飞行仍然属于未来。动力、材料等仍然是一个有待解决的现实问题,此外高超声速试验也是一大障碍。
  里根政府曾在美国掀起了一阵高超声速热潮,里根的顾问团队当时坚信全新的涡轮冲压组合发动机能够将F-15大小的单级入轨飞行器送入轨道。在1986年“挑战者”号航天飞机事故之后,该新概念飞机变成了国家空天飞机(NASP)项目。NASP项目在迅速膨胀的飞机尺寸和经费需求背景下最终黯然下马,即便当时计算流体力学已经相当发达,但仍然无法确定它所采用的超燃冲压发动机是否能够真正产生正推力。此后,尺寸更小的验证机项目陆续启动,其中包括X-51项目。2013年,X-51验证了超燃冲压发动机可持续飞行的能力,并成为当前美国高超声速导弹的候选技术方案之一。
  目前来看,高超声速距离实用仍有距离。Ma3一级的飞机又大又贵:最小的Ma3飞机米格-25也有35吨重。Ma2+的巡航速度可能是目前军用和民用飞机最为现实的选择。21世纪初有大量研究表明超声速公务机是当前最具可行性的选择。(中国航空工业发展研究中心 廖孟豪)

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最新评论

引用 timej 2015-12-25 08:37
“那伐鹤”这么脑残的翻译是谁发明的

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