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超音速飞机发展历程
“整个世界都变安静了”

第二次世界大战后期,战斗机的最大速度,已超过每小时700公里.要进一步提高速度,就碰到所谓“音障”问题
.
声音在空气中传播的速度,受空气温度的影响,数值是有变化的.飞行高度不同,大气温度会随着高度而变化,因
此当地音速也不同.在国际标准大气情况下,海平面音速为每小时1227.6公里,在l1000米的高空,是每小时1065.6公
里.时速700多公里的飞机,迎面气流在流过机体表面的时候,由于表面各处的形状不同,局部时速可能出700公里大得
多.当飞机再飞快一些,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增.
这种“音障”,曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑.每当他们的飞机接近音速时,飞机操纵上都产生奇特的反应,
处置不当就会机毁人亡.第二次世界大战后期,英国的“喷火”式战斗机和美国的“雷电”式战斗机,在接近音速的高
速飞行时,最早感觉到空气的压缩性效应.也就是说,在高速飞行的飞机前部.由于局部激波的产生,空气受到压缩,
阻力急剧增加.“喷火”式飞机用最大功率俯冲时,速度可达音速的十分之九.这样快的速度,已足以使飞机感受到空
气的压缩效应. 为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度,科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数：
马赫数.它是飞行速度与当地音速的比值,简称M数.M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的.马赫曾在19世纪
末期进行过枪弹弹丸的超音速实验,最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面,即马赫波的存在.M数小于1,表示
飞行速度小于音速,是亚音速飞行；M数等于1,表示飞行速度与音速相等；M数大于1,表示飞行速度大于音速,是超音
速飞行.
第二次世界大战后期,飞行速度达到了650－750公里/小时的战升机,已经接近活塞式飞机飞行速度的极限.例如
美国的P-5lD“野马”式战斗机,最大速度每小时765公里,大概是用螺旋桨推进的活塞式战升机中,飞得最快的了.若
要进一步提高飞行速度,必须增加发动机推力但是活塞式发动机已经无能为力.航空科学家们认识到,要向音速冲击,
必须使用全新的航空发动机,也就是喷气式发动机.
二战末期,德国研制成功Me-163和 Me-262新型战斗机,投入了苏德前线作战.这两种都是当时一般人从未见过的
喷气式战斗机,具有后掠形机翼.前者装有1台液体燃料火箭发动机,速度为933公里/小时；后者装2台涡轮喷气发动机
,最大速度870公里/小时,是世界上第一种实战喷气式战斗机.它们的速度虽然显著超过对手的活塞式战斗机,但是由
于数量稀少,又不够灵活,它们的参战,对挽救法西斯德国失败的命运,实际上没有起什么作用.
德国喷气式飞机的出现,促使前反法西斯各国加快了研制本国喷气式战斗机的步伐.英国的“流星”式战斗机很快
也飞上蓝天,苏联的著名飞机设计局,例如米高扬、拉沃奇金、苏霍伊和雅科夫列夫等飞机设计局,都相继着手研制能
与德国新式战斗机相匹敌的飞机.
米高扬设计局研制出了伊-250试验型高速战斗机,它采用复合动力装置,由一台活塞式发动机和一台冲压喷气发动
机组成.在高度7000米时,这种发动机产生的总功率为2800马力,可使飞行速度达到825公里/小时.1945年3月3日,试
飞员杰耶夫驾驶伊-250完成了首飞.伊250在苏联战斗机中,是飞行速度率先达到825公里/小时的第一种飞机.它进行
了小批量生产.
苏霍伊设计局研制出苏-5试验型截击机,也采用了复合动力装置.1945年4月,苏-5速度达到800公里/小时.另一
种型号苏-7,除活塞式发动机外,还加装了液体火箭加速器（推力300公斤）,可短时间提高飞行速度.拉沃奇金和雅
科夫列夫设计的战斗机,也安装了液体火箭加速器,但是,用液体火箭加速器来提高飞行速度的办法并不可靠,其燃料
和氧化剂仅够使用几分钟；而且具有腐蚀性的硝酸氧化剂,使用起来也十分麻烦,甚至会发生发动机爆炸事故.试飞员
拉斯托尔古耶夫,就在一次火箭助推加速器爆炸事故中以身殉职.在这种情况下,苏联航空界中止了液体火箭加速器在
飞机上的使用,全力发展涡轮喷气发动机.
涡轮喷气发动机的研制成功,冲破了活塞式发动机和螺旋浆给飞机速度带来的限制.不过,尽管有了新型的动力装
置,在向音速迈进的道路上,也是障碍重重.当时,人们在实践中发现,在飞行速度达到音速的十分之九,即马赫数
MO.9空中时速约950公里时,出现的局部激波会使阻力迅速增大.要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力.更
严重的是,激波能使流经机翼和机身表面的气流,变得非常紊乱,从而使飞机剧烈抖动,操纵十分困难.同时,机翼会
下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升,机身会突然自动上仰.这些讨厌的症状,都可能导致飞机坠毁.
空气动力学家和飞机设计师们密切合作.进行了一系列飞行试验,结果表明：要进一步提高飞行速度,飞机必须采
用新的空气动力外形,例如后掠形机翼要设法减薄.前苏联中央茹科夫斯基流体动力研究所的专家们,曾对后掠翼和后
掠翼飞机的配置型式,进行了大量的理论研究和风洞试验.由奥斯托斯拉夫斯基领导进行的试验中,曾用飞机在高空投
放装有固体火箭加速器的模型小飞机.模型从飞机上投下后,在滑翔下落过程中,火箭加速器点火,使模型飞机的速度
超过音速.专家们据此探索超音速飞行的规律性.苏联飞行研究所还进行了一系列研究,了解在空气可压缩性和气动弹
性作用增大下,高速飞机所具有的空气动力特性.这些基础研究,对超音速飞机的诞生,都起到了重要作用.
美国对超音速飞机的研究,主要集中在贝尔X-1型“空中火箭”式超音速火箭动力研究机上.研制X-l最初的意图,
是想制造出一架飞行速度略微超过音速的飞机.X-l飞机的翼型很薄,没有后掠角.它采用液体火箭发动机做动力.由
于飞机上所能携带的火箭燃料数量有限,火箭发动机工作的时间很短,因此不能用X-1自己的动力从跑道上起飞,而需
要把它挂在一架B-29型“超级堡垒”重型轰炸机的机身下,升入天空.
飞行员在升空之前.已经在X-l的座舱内坐好.轰炸机飞到高空后,象投炸弹那样,把X-l投放开去.X-l离开轰炸机
后,在滑翔飞行中,再开动自己的火箭发动机加速飞行.X-1进行第一次空中投放试验,是在1946年1月19日；而首次在
空中开动其火箭动力试飞,则要等到当年12月9日才进行,使用的是X-l的2号原型机.
又过了大约一年,X-l的首次超音速飞行才获得成功.完成人类航空史上这项创举的,是美国空军的试飞员查尔斯.
耶格尔上尉.他是在1947年10月14日完成的.24岁的查尔斯·耶格尔从此成为世界上第一个飞得比声音更快的人,使他
的名字载入航空史册.那是一次很艰难的飞行.耶格尔驾驶X-l在12800米的高空,使飞行速度达到1078公里/小时,相
当于M1.015.
在人类首次突破“音障”之后,研制超音速飞机的进展就加快了.美国空军和海军在竞创速度记录方面展开了竞争
.1951年8月7日,美国海军的道格拉斯 D.558-II型“空中火箭”式研究机的速度,达到M1.88.有趣的是,X-l型和
D.558-II型,都被称为“空中火箭”. D.558-II也是以火箭发动机为动力,由试飞员威廉·布里奇曼驾驶.8天之后,
布里奇曼驾驶这架研究机,飞达22721米的高度,使他成为当时不但飞得最快,而且飞得最高的人.接着,在1953年,
“空中火箭”的飞行速度,又超过了M2.0,约合2172公里/小时.
人们通过理论研究和一系列研究机的飞行实践,包括付出了血的代价,终于掌握了超音速飞行的规律.高速飞行研
究的成果,首先被用于军事上,各国竞相研制超音速战斗机.1954年,前苏联的米格-19和美国的F-100“超佩刀”问世
,这是两架最先服役的仅依靠本身喷气发动机即可在平飞中超过音速的战斗机；很快,1958年F-104和米格-21又将这一
记录提高到了M2.0.尽管这些数据都是在飞机高空中加力全开的短时间才能达到,但人们对追求这一瞬间的辉煌还是乐
此不疲.将“高空高速”这一情结发挥到极致的是两种“双三”飞机,米格-25和SR-71,它们的升限高达30000米,最
大速度则达到了惊人的M3.0,已经接近了喷气式发动机的极限.随着近年来实战得到的经验,“高空高速”并不适用,
这股热潮才逐渐冷却.
超音速飞机的机体结构,同亚音速飞机相当不同：机翼必须薄得多；关键因素是宽高比,即机翼厚度与翼弦的比率
.以亚音速的活塞式飞机来说,轰炸机的宽高比为17％,歼击机是14％；但对超音速飞机来说,厚弦比就很难超过5％
,即机翼厚度只有翼弦的二十分之一或更小,机翼的最大厚度可能只有十几个厘米.超音速飞机的翼展（即机翼两端的
使离）不能太大,而是趋向于较宽较短,翼弦增大.设计师们想出的办法之一,是将机翼做成三角形,前缘的后掠角较
大,翼根很长,从机头到机尾同机身相接（如幻影-2000）.另一个办法,把超音速机翼做得又薄又短,可以不用后掠
角（如F-104）.
由上可以知道,根据一架飞机的外形,我们就基本上可以判断出它是超音速还是亚音速的飞机了.
飞行器在速度达到音速左右时,会有一股强大的阻力,使飞行器产生强烈的振荡,速度衰减.这一现象被俗称为音
障.当飞行器突破这一障碍后,整个世界都安静了,一切声音全被抛在了身后!那个白的东西,就是在突破音障的一瞬
间,由于空气气流的不均衡搅动产生的,一般情况下是看不到的,所以才珍贵.

新中国制造飞机的艰难历程：建设空中长城　李富春告诉段子俊：中央决定成立航空工业局
　　1950年12月，东北邮电总局党组书记段子俊一见面，李富春就告诉段子俊："中央决定成立航空工业局，要调你去工作，而且马上就组团到莫斯科，进行苏联援助我国建设航空工业的谈判。"
　　志愿军赴朝后，时有因不掌握制空权，地面部队和交通线总处在美军的空中威胁之下，边境地区领空常遭袭扰的消息传来。毛泽东指...

全部展开

新中国制造飞机的艰难历程：建设空中长城　李富春告诉段子俊：中央决定成立航空工业局
　　1950年12月，东北邮电总局党组书记段子俊一见面，李富春就告诉段子俊："中央决定成立航空工业局，要调你去工作，而且马上就组团到莫斯科，进行苏联援助我国建设航空工业的谈判。"
　　志愿军赴朝后，时有因不掌握制空权，地面部队和交通线总处在美军的空中威胁之下，边境地区领空常遭袭扰的消息传来。毛泽东指出："我们打了几十年的仗，建立了很强大的陆军。但是，我们没有空军对付头上的敌机，就是凭不怕死，凭勇敢，凭敢于牺牲的精神。今天，我们有了建立海、空军的条件，应当着手建立一支强大的海军和一支强大的空军。尤其是空军，对于国防极其重要，应当赶快建立。"
　　根据毛泽东的指示，周恩来、陈云、李富春、聂荣臻等随即着手研究筹划创建中国航空工业事宜。
　　段子俊匆匆赶到北京，就参加了在西花厅连续两次召开的会议。会议由周恩来主持。参加的人有代总参谋长聂荣臻、空军司令员刘亚楼、重工业部代部长何长工、段子俊、中央财政经济委员会的沈鸿。
　　会议中心议题，是中国航空工业的创建和发展道路的问题，在那次会议上，周恩来指出：中国航空工业的建设道路，要从中国的实际出发。我们是先有空军，而且正在朝鲜打仗，大批作战飞机需要修理，这是首先要解决的。
　　针对中国先有空军，后有航空工业的特殊情况，周恩来叙述了由毛泽东审定的先修理后制造，再自行设计的航空工业建设方针。周恩来在总结发言时说："我国是拥有960万平方公里的国土，五六亿人口的国家，靠买人家的飞机，搞搞修理是不行的。"
　　会议还商定了组团赴苏联的事宜。关于谈判，周恩来已代表中国政府和苏联政府打了招呼。会上定下谈判代表团由何长工、段子俊、沈鸿三人组成，何长工担任代表团团长。
　　周恩来向代表团成员们交代说：我国的航空工业没有什么基础，因此同苏联谈判，原则上是依靠他们，道路是由修理走向制造。"开始时规模要搞得小一些，主要解决修理的需要，保证朝鲜战场打仗。这主要是因为我们刚刚建国，底子薄，还很穷，搞大的没有力量。"
　　苏联外长维辛斯基带着几分狡黠说：这笔生意不太容易做呀1951年1月1日，何长工、段子俊、沈鸿三人，带着周恩来"要谦虚、谨慎，要向苏联同志说明我国航空工业没有基础，希望他们帮助"的一再嘱咐，从北京前往莫斯科。
　　在正式谈判前，何长工先单独约见了苏方的谈判主持人、苏共中央政治局委员、苏联外长维辛斯基。何长工法语讲得很好，所以常用法语、英语、德语同维辛斯基交谈。维见何长工能操数国语言，很奇怪："你是干什么的，是位将军吗？"将军，对率兵打仗几十年的何长工来说当之无愧，但他想活跃一下气氛，就用俄语答道："我是个游击队员。"
　　当何长工把话题引到此次来访的主要目的时，对方带着几分狡黠说："关于创建航空工业，你们的困难是很多的。看来这笔生意不太容易做呀。"
　　何长工说："这有什么难的！毛泽东主席一个电报，斯大林元帅一批准就解决了。你真是个外交部长啊！可中、苏之间，大概应该讲内政，不应该讲外交吧？新中国刚建立不久，工业基础薄弱，搞航空工业，没有苏联的帮助就寸步难行......"
　　见维辛斯基还是一付外交家的审慎，何长工继续说道："你们不要担心我们搞不起来。我们的红军就是从无到有的。大革命失败上井冈山时，我们有什么呢？都让蒋介石搞光了，一片白色恐怖。我们还不是星火燎原，由弱变强，最后打垮了蒋介石的800万军队？"
　　"你不要担心帮我们搞起的航空工业，会被帝国主义从我们手里拿走。"何长工接着说，"我们会用生命牢牢捍卫胜利的果实，你难道不相信吗？""我相信。"维辛斯基答道，"嗳，你这个人真够‘调皮'的。"
　　"我算什么调皮吆，真正调皮的还没来哩！如果没有这些‘调皮'的坚持革命，蒋介石的政权能推翻吗？"何长工进一步说服道："维辛斯基同志，你仔细想想，我们经过几十年艰苦奋斗，好容易夺取了全国性胜利，我们是带着胜利的旗帜，胜利的成果来跟你们谈判的。你们应该有信心帮助我们，你们不能老当‘总后勤部长'。从莫斯科到西伯利亚一万多公里的单线铁路，打起仗来，你们支援得上吗？你们能保障铁路线畅通无阻吗？帮我们搞起来，你们的负担就减轻了。"
　　听了何长工的话，维辛斯基诚恳地说："何同志，我接受你的意见，我先召集几个部来商量一下。既然客人进了门，不能不谈，可是你们也要有个思想准备，谈判可能成功，也可能不成功。"
　每逢谈判涉及一些关键数字或需要拍板时，代表团都要致电周恩来
　　苏联方面对谈判还是相当重视的，组成了由维辛斯基负责的七人委员会，成员来自外贸部、国防部、航空工业部、航空工业总设计院等单位。主持日常谈判的是苏外贸部副部长考瓦里，航空工业部是主管发动机的副部长，总设计院是院长波依佐夫。
　　谈判的第一个问题，是中国建设航空工业的道路和原则。开始时，苏方对中方提出的由修理到制造的方针不理解。他们认为先谈修理的问题，制造是以后的事，此次不必考虑。何长工、段子俊反复解释了要有长远观点的意义。经过力争，苏方接受了中方的意见。
　　第二个问题，是修理的规模，谈得比较顺利。双方议定当年修理发动机1500台、飞机300架，主要机型是米格－9、15。雅克－Ⅱ、18，拉－9、Ⅱ等。建设规模为年修理量，发动机3000台、飞机600架。
　　最费周折的是第三个问题，即工厂的设计在哪里进行。苏方一再坚持在莫斯科设计，送图纸到中国依照施工。何、段则反复指出这样难以符合中国具体国情，因为基本建设很复杂，要在选点、水文地质勘探的基础上进行设计。我们不能为修改与现实脱离的图纸，整天乘飞机往苏联跑。最后，苏方放弃了在其国内设计的原设想。
　　每逢谈判涉及一些关键数字或需要拍板时，代表团都要致电周恩来、陈云、李富春、刘亚楼等请示。
　　谈判达成协议。在签字的前一天，何长工与北京通了电话。周恩来接到电话就急切地询问："长工，怎么样？"何回答："谈判顺利成功，明天可以签字。"周恩来随即叮嘱："要算账，他们是一个卢布都不舍的。""苏外贸部长米高扬都到场了。""外贸部长到了也还是要钱的。"
　　根据周恩来的指示，代表团又对准备签约的协议草案做了修改。谈判结束，苏联外长维辛斯基亲自主持举行了丰盛的宴会，为中国代表团饯行。他风趣地对何长工说："何同志，下一次见面时，希望你带两个空军团到莫斯科来，在红场上降落，请斯大林同志来检阅。"何长工笑着回答："那不成问题，说不定还要多一些，带三个团哪。"引得席间笑声不断。
　　苏联总顾问说：我们政府交给我的任务是修理飞机，对制造飞机无权发表意见
　　中国航空工业终于艰难地起步了。但段子俊却无法心安理得地搞修理，周恩来那"中国的航空工业要由修理走向制造"的指示，始终让他魂牵梦萦。
　　朝鲜战场战事炽热，飞机修理当然是第一位的；可如何从修理向制造过渡？生产建设上应如何安排？分几个步骤？创造怎样的条件？必须从此刻就开始考虑。这些对初涉航空工业的段子俊来说是力所不及的，只有求教于苏联顾问。
　　然而，苏联驻中国航空工业局的总顾问波斯别霍夫，听了段子俊的询问一个劲儿地摇头："我们政府交给我的任务就是搞飞机修理，修理出了问题，我负责任。但对飞机制造，我无权发表意见，那是需要提请两国政府商定的事。"
　　波斯别霍夫封了口，段子俊并未因此而放弃努力，他想到了基建计划处的苏联专家组组长瓦西列夫。瓦西列夫对中国的航空工业建设非常热心，他读过毛泽东的《矛盾论》和《实践论》，称之为伟大的马克思主义思想家。段子俊预想从他那里能得到些有益的帮助。
　　瓦西列夫毫无保留地告诉段子俊，根据他对中国实际情况的了解，飞机修理厂与飞机制造厂的建设最初不应分开，而应结合起来一体考虑，这样可使从修理到制造的过程加快三至四年。
　　在谈到中国航空工业发展条件时，瓦西列夫认为关键是熟练工人和技术人员的培养。他最后对段子俊说："今天只谈了一个大概的轮廓，我随后就可以提供一份图表，注明详细的数据，或许对你考虑问题和拟定规划有帮助。"
　　40余年后，段子俊在回顾这段往事时，感慨地说："瓦西列夫对中国航空工业起步是功不可没的。他的成套建议，对落实周恩来由修理到制造的指示，做出了具体的设计。特别是他根据中国国情提出的先修造结合，再修造分离的步骤，既满足了彼时战争对飞机修理的需要，又大大缩短了向制造过渡的时间。"
李富春亲自与波斯别霍夫作了交谈
　　根据瓦西列夫提交的图表，段子俊对中国航空工业发展计划又进行了一番思考后，再次找到波斯别霍夫，诚恳地希望他能为中国航空工业的发展献策。
　　波斯别霍夫在一番沉思后说："如果两国政府下决心的话，在中国制造雅克－18教练机，我想是很快能实现的。至于进一步搞米格飞机的事，我实在不好讲。"
　　经与苏联顾问几次交谈，段子俊对航空工业从修理转向制造的步骤和时间，已有了较清晰的思路。他同何长工商议后，召开了部党组会议，在会上议定了航空工业3-5年计划，目标是1953年试制出雅克－18及米格飞机；1955年试制出米格－15；有可能的话，争取在此后试制出轻型轰炸机图－2。
　　3-5年计划首先报到李富春处，了解到苏联总顾问对中国准备在较短时间内完成从修理转向制造的过程有异议，李富春便亲自与波斯别霍夫作了交谈。他坦诚地摆出了一些客观存在的困难，但同时表明了中国政府和人民有能力克服这些困难的决心。
　　波斯别霍夫被说服了，他最后对计划表示赞同，并说："只要中国政府把自己的要求和拟建工厂的地点、任务与发展规模等实际情况向苏联政府提出，我估计苏联政府一定会同意的。"他随即专程回莫斯科汇报此事，得到了苏联政府的认可。
　　跑道起飞线上，3架军绿色的飞机翘首待飞
　　1954年7月26日清晨，在江西省南昌市附近，平素显得有些荒凉的国营320厂试飞站，突然人声鼎沸。第二机械工业部部长赵尔陆、江西省省长邵式平、省委副书记白栋材、二机部四局的负责人、总顾问，以及空军、海军的领导，汇集在这里临时搭架的主席台上。
　　在简陋的飞机跑道起飞线上，3架军绿色的飞机翘首待飞。赵尔陆为飞机剪彩后，绿色的信号弹划破长空，3架飞机振翼腾空，在试飞站上空变换编队，做着种种特技表演。
　　这3架飞机，就是3-5年计划中预定于1955年第二、三季度试制出的雅克－18教练机。
　　两年后的同月，米格－17喷气式战斗机也制造了出来，并试飞成功，比预定计划又提前了一年。

收起