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噴氣式飛機(jī)
來源:互聯(lián)網(wǎng)

噴氣式飛機(jī)又叫噴射式飛機(jī),它是一種使用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)作為推進(jìn)力來源的飛機(jī)。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)通過燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后高速噴射的反沖作用推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn),使其獲得更大的推力,飛得更快。噴氣式飛機(jī)由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作原理的不同,需在10000米至15000米的高空中才能達(dá)到最佳推進(jìn)效率。除此之外,為配合高空飛行時(shí)的氣壓降低,噴氣客機(jī)大部分都配置有加壓艙,而駕駛噴氣軍用機(jī)的飛行員,則需要穿戴具有加壓功能的飛行服及飛行面罩。

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生,為人們追求更快、更高的飛行目標(biāo)提供了可靠動(dòng)力。噴氣式飛機(jī)的誕生,就接二連三地打破了活塞式飛機(jī)所創(chuàng)造的飛行速度和高度紀(jì)錄。1944年,德國英國的首批噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)投入使用。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,英國人將噴氣技術(shù)用于民用飛機(jī)。1949年,第一架噴氣式民航客機(jī)──英國的“彗星”號首次飛行(英國的德·哈維蘭公司此前已開始設(shè)計(jì)該機(jī)型)。這種客機(jī)是第一種以噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的民用客機(jī),當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是革命性的技術(shù)。從此,人類航空史進(jìn)入了噴氣機(jī)時(shí)代。目前為止,世界上絕大部分作戰(zhàn)飛機(jī)和干線民航客機(jī)都早已實(shí)現(xiàn)了噴氣化。

噴氣式飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有飛得快;飛得高;燃油便宜,供應(yīng)方便;振動(dòng)小;制造、駕駛和維護(hù)都比較容易等,而主要缺點(diǎn)是耗油量大;受有所帶的油量的限制,不能像普通飛機(jī)飛得那么遠(yuǎn)。

歷史發(fā)展

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生

世界上最早提出噴氣推進(jìn)理論的是法國的馬克尼上尉和羅馬尼亞的亨利·科安達(dá)。科安達(dá)還在1910年前后試制過最早的噴氣式飛機(jī),并制造出一架原型機(jī)。

20世紀(jì)20年代末,時(shí)任英國空軍教官的弗蘭克·惠特爾(FrankWhittle)提出了渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)想,并于1930年申請了專利,但當(dāng)時(shí)惠特爾的設(shè)想聽起來就像把人送上月球一樣難以令人置信,飛機(jī)制造商們對此不感興趣。直到1935年,惠特爾得到一些空軍人士的支持和銀行家的資助,得以成立“動(dòng)力噴氣有限公司”。6月,惠特爾開始設(shè)計(jì)制造真正的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。他和同事們一起從零開始,一個(gè)部件一個(gè)部件地研制,終于制造出第一臺“U”型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),并于1937年4月12日使世界上第一臺渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來。幾乎同時(shí),德國的亨克爾與奧海恩(HansvonOhain)也在研制渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),并在1937年9月使發(fā)動(dòng)機(jī)第一次運(yùn)轉(zhuǎn)成功。

早期的噴氣式飛機(jī)

1939年8月27日,由德國著名的飛機(jī)設(shè)計(jì)師恩斯特·亨克爾(EHeinkel)設(shè)計(jì)的裝有奧海恩新研制的推力為380公斤的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的單翼機(jī)He178首次升空,成為世界上第一架真正實(shí)用化的噴氣式飛機(jī),標(biāo)志著噴氣式飛機(jī)時(shí)代的開始。而英國皇家空軍弗蘭克·惠特爾的“U”型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)成功后,空軍部沒有很重視,直到1938年3月,空軍部才簽訂了一份合同,訂購一臺改進(jìn)型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),準(zhǔn)備作為一架飛機(jī)的動(dòng)力裝置。1941年5月15日黃昏,英國空軍中尉塞耶駕駛著英國的第一架噴氣式飛機(jī)沖上了天空。

德國率先制成了世界上第一架噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)He280,但由于德國空軍和政府的猶豫不決并未投人生產(chǎn)。最先于1943年底投批量生產(chǎn)的噴氣式飛機(jī)是德國梅塞施密特設(shè)計(jì)的Me262飛機(jī);它使用了兩臺最大推力達(dá)900公斤的“約莫”004發(fā)動(dòng)機(jī)。這種飛機(jī)采用了后掠式單翼,最大時(shí)速比反法西斯同盟戰(zhàn)斗機(jī)約高160公里。到戰(zhàn)爭結(jié)束時(shí),總共生產(chǎn)了1400架讓盟國感到幸運(yùn)的是,阿道夫·希特勒下令將其改成戰(zhàn)斗轟炸機(jī),使其未能充分發(fā)揮空戰(zhàn)的優(yōu)異性能。

在戰(zhàn)爭結(jié)束前,德國人還生產(chǎn)了令同盟國深感棘手的Ar234上單翼轟炸和高空偵察機(jī)以及He162小型單座戰(zhàn)斗機(jī)。德國在1945年甚至研制了三角翼式加力式后掠翼式變后掠翼式沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)式等各種原型機(jī)。相比之下,戰(zhàn)爭結(jié)束時(shí),英國和美國僅研制了平直機(jī)翼的飛機(jī)。

噴氣式飛機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展

突破音障

戰(zhàn)后,人們開始利用噴氣技術(shù)向飛行的極限-音障沖擊1946年9月6日英國試飛員哈維蘭駕駛DH-108無尾單翼噴氣式飛機(jī)從12000米高空向9000米俯沖,就在突破音障的一剎那轟的一聲巨響,飛機(jī)連同飛行員一起成為碎片。為了突破音障,美國一連損失了18名試飛員。直到1947年10月14日,美僅24歲的試飛員格爾駕駛動(dòng)力的X-1研究機(jī)在12800米的高空突破了音障。后來,他的飛行速度曾達(dá)到音速的1.6倍。

在20世紀(jì)50年代像美國的F-00和蘇聯(lián)的格-19殲擊機(jī)的最高飛行速度都為音速的1倍多。在20世紀(jì)60年代,幾個(gè)國家都擁有了速度為音速2倍多的戰(zhàn)斗機(jī)如米格-21戰(zhàn)斗機(jī)蘇-11F-4B等。后來,超過音速3倍的飛機(jī)如米格-25戰(zhàn)斗機(jī)SR-71偵察機(jī)等飛機(jī)也出現(xiàn)了。

應(yīng)用于運(yùn)輸機(jī)

噴氣技術(shù)在大型飛機(jī)上也獲得廣泛應(yīng)用。1952年投人使用的英國子爵式客機(jī),由于采用了合適的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),不僅速度大大提高,而且每噸公里的運(yùn)費(fèi)比先前的DC-3飛機(jī)下降了5%驚動(dòng)了整個(gè)航空界。不久,世界上第一架噴氣式客機(jī)投人使用這種載客120人的飛機(jī),時(shí)速可達(dá)800公里。但不,在1954年1月10日,因材料疲勞斷裂,落到海中。蘇聯(lián)的圖-104亞音速客機(jī)于1956年投入使用但也多次發(fā)生事故。不久被使用渦輪螺的圖-114等飛機(jī)取代。美國對噴氣客機(jī)比較慎重,1959年才用波音707展開洲際客運(yùn)業(yè)務(wù)。在20世60年代,美國發(fā)展了效率更高的輪風(fēng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),取得了領(lǐng)先地位。在20世紀(jì)六七十年代,英法海底隧道兩國合作研制超音速2倍的大型協(xié)和式客機(jī),但由于噪音巨大等原因并未在世界上廣泛應(yīng)用。

構(gòu)造特點(diǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)

噴氣式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)有好多種目前探用的多半是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。它是一個(gè)前后都開口的大圓筒,是用一種特制的合金鋼造成的。裹面有三個(gè)主要的部分:空氣壓縮機(jī),燃燒室和一架小型的渦輪(又叫透平,又叫氣輪機(jī))。當(dāng)開動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候空氣從發(fā)動(dòng)機(jī)頭部流進(jìn)來,經(jīng)過空氣壓縮被壓縮,通到后邊的燃燒室里去。在燃燒室里空氣和燃料混合燃燒起來,體積和壓力大大地增加,于是沖過渦輪,使渦輪轉(zhuǎn)動(dòng),以后就從尾部以高速度噴射出去渦輸跟空氣壓縮機(jī)安裝在一渦輸噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造圓根軸上。它的主要作用是帶著空氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。它也供給輸送燃料和操縱其他附設(shè)機(jī)械的動(dòng)力。渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)得很快,每分鐘一萬多轉(zhuǎn)。在空氣壓縮機(jī)上還連著一架小型電動(dòng)機(jī),在起飛前先要用小型電動(dòng)機(jī)開動(dòng)空氣壓縮機(jī)鼓進(jìn)空氣,在燃燒室里燃燒以后,渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來,小型電動(dòng)機(jī)這就可以停止使用了。

其他

發(fā)動(dòng)機(jī)之外噴氣式飛機(jī)在構(gòu)造上還有些地方和普通飛機(jī)不同。普通飛機(jī)用螺旋漿擊動(dòng)空氣向后流動(dòng)飛機(jī)本身則利用空氣的反作用力向前推進(jìn)。噴氣式飛機(jī)用了像渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)之類的發(fā)動(dòng)機(jī)就用螺旋槳了。在普通單發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳多半靠在一起,安裝在機(jī)身的頭部,駛室在機(jī)身中部。在噴氣式飛機(jī)上螺旋漿取消了發(fā)動(dòng)機(jī)就可以移到后面去駕駛室就可以股到前面來。發(fā)動(dòng)機(jī)往后安裝,又可以使機(jī)頭的外形改尖,因而減少了在高速飛行時(shí)飛機(jī)頭部聽受的阻力。此外,噴氣式飛機(jī)的機(jī)翼短而寬;尾舵較大;這些也是噴氣式飛機(jī)在構(gòu)造上的特點(diǎn)。

工作原理

牛頓第三定律

牛頓第三定律指出,兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力,總是同時(shí)在同一條直線上,大小相等,方向相反。噴氣式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的前面裝有空氣壓縮機(jī),現(xiàn)代壓縮機(jī)分為7~9級,壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子周圍裝滿葉片。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后,壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)吸入外界的空氣。外界的空氣進(jìn)入導(dǎo)向器以后,壓縮機(jī)把氣體一級一級向后壓,氣體的密度越來越大,壓力也就越來越大。當(dāng)氣體通過最后一級后,氣體壓力增大很多倍。然后進(jìn)入燃燒室,在燃燒室里,噴電打火,噴油燃燒。因氣體中含有氧氣,氣體燃燒膨脹,向后噴出,燃燒室的后面是渦輪,渦輪軸上裝渦輪盤,渦輪盤周圈裝滿葉片,渦輪分7~13級,通過渦輪旋轉(zhuǎn)再一級一級向后壓,氣體通過發(fā)動(dòng)機(jī)后部的渦輪一級一級壓縮,壓力再提高幾百倍,最后,通過尾部噴口噴出,產(chǎn)生反作用力,使飛機(jī)向前飛。

燃油過程

現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)就是選擇煤油作燃料的。噴氣式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)有所不同,它的燃燒過程并不是間斷進(jìn)行的。燃料點(diǎn)燃以后就可以燃燒到發(fā)動(dòng)機(jī)斷油。所以,不要求燃料有相當(dāng)好的蒸發(fā)性,燒汽油就顯得大材小用了。現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)飛得高,而且速度快,處在高空飛行的飛機(jī),因?yàn)榭諝庀喈?dāng)稀薄,大氣壓力也小,而且燃料處于低壓狀態(tài),通常在這種環(huán)境下,假如以汽油為燃料,油箱以及油路中的汽油就會馬上沸騰,從而產(chǎn)生許多油蒸汽,阻塞油路,造成“氣塞”。發(fā)動(dòng)機(jī)也會由于得不到燃料而在空中停止運(yùn)行,從而造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重飛行事故。為了防止“氣塞”出現(xiàn),噴氣式飛機(jī)也只能采用沸騰溫度十分高且不易蒸發(fā)的煤油作燃料了。此外,煤油的潤滑性要比汽油好得多,而汽油會使發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)機(jī)件的潤滑性能變差,極大縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命,因此這也是噴氣式飛機(jī)燒煤油的另外一個(gè)原因。

分類

噴氣式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)可分為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)等類型。最新式的沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)尚在發(fā)展階段,已經(jīng)進(jìn)行了試驗(yàn)飛行,但還沒有實(shí)際應(yīng)用。

噴氣式飛機(jī)按類型可分為以下幾種:

噴氣式轟炸機(jī)

轟炸機(jī)的發(fā)展由活塞式過渡到噴氣式,其結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)布局、飛行性能等方面都有很大提升,到20世紀(jì)60年代,噴氣式轟炸機(jī)日趨完善,不但可以超音速飛行,而且飛行高度更高,航程更遠(yuǎn),機(jī)載設(shè)備更完善。在氣動(dòng)布局方面,這一時(shí)期的噴氣式轟炸機(jī)開始采用后掠翼和變后掠翼技術(shù),解決了在較大速度范圍和高度范圍內(nèi)的飛行問題。

蘇聯(lián)及歐美國家

1940年,德國阿拉多公司就研制出世界上第一架噴氣式轟炸機(jī)——Ar234,并于1945年裝備部隊(duì)。這種飛機(jī)是單座上單翼機(jī),在兩側(cè)內(nèi)翼下各吊裝一臺渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),整個(gè)飛機(jī)氣動(dòng)外形呈流線型。駕駛艙在機(jī)頭,采用透明增壓式結(jié)構(gòu)。雖然它在戰(zhàn)爭中沒有發(fā)揮很大的作用,但不能因此而忽視它在噴氣式轟炸機(jī)發(fā)展史上的地位。

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,航空工業(yè)比較發(fā)達(dá)的幾個(gè)國家先后制造出噴氣式轟炸機(jī)。美國最早生產(chǎn)的噴氣式轟炸機(jī)是B-45C和RB-45C,前者生產(chǎn)了10架,后者生產(chǎn)了33架。蘇聯(lián)最早生產(chǎn)的噴氣式轟炸機(jī)是伊爾-28轟炸機(jī)

1947年12月17日,美國第一架后掠翼噴氣式轟炸機(jī)XB-47完成首次飛行。1964年1月,美國空軍提出發(fā)展一種新型遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī),要求其作戰(zhàn)高度在12000米以上,具有洲際飛行航程,能攜帶核彈。波音公司根據(jù)要求研制出B-52轟炸機(jī)。這種飛機(jī)生產(chǎn)最多的兩種型號是B-52G和B-52H,這兩種機(jī)型改裝了渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),航程增加了10%~15%,可攜帶兩枚空對地導(dǎo)彈蘇聯(lián)生產(chǎn)的第一種超音速轟炸機(jī)是圖-22,它的最大速度為1800千米/時(shí);法國“幻影”IV也是超音速轟炸機(jī),飛行高度為12000米,最大速度為2695千米/時(shí)。

真正的噴氣機(jī)對噴氣機(jī)的空戰(zhàn)發(fā)生在朝鮮戰(zhàn)場。1950年11月8日,中國人民志愿軍的4架米格飛機(jī)與美國的4架F80“流星”式戰(zhàn)斗機(jī)相遇。

中國

1956年7月19日,中國生產(chǎn)的第一型噴氣式殲擊機(jī)(又稱戰(zhàn)斗機(jī))殲-5沈陽市首飛成功,各項(xiàng)戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同年6月2日,為其配套的中國第一臺渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)一一渦噴5通過國家鑒定驗(yàn)收轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。

殲5飛機(jī)是中國引進(jìn)蘇聯(lián)米格-17中飛機(jī)試制的一種高亞聲速殲擊機(jī),初期代號“56”式殲擊機(jī)(“東風(fēng)”101),主要用于爭奪戰(zhàn)場制空權(quán),也可用于近距對地攻擊。該機(jī)性能先進(jìn),技術(shù)難度大,配套關(guān)系復(fù)雜,全機(jī)25萬多個(gè)零組件,使用2000多種原材料。試制中,沈陽松陵機(jī)械廠(現(xiàn)為沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司)和黎明機(jī)械廠(現(xiàn)為黎明公司)采取“四個(gè)階段平行作業(yè)”強(qiáng)化治金技術(shù)力量,并著手建立各項(xiàng)規(guī)章制度,還創(chuàng)造了“先鋒批””做法的經(jīng)驗(yàn)等。

1956年9月8日,殲5飛機(jī)通過國家鑒定驗(yàn)收,轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。由于試制質(zhì)量良好殲-5飛機(jī)參加了1956年中華人民共和國國慶節(jié)閱兵。殲5飛機(jī)及其配套發(fā)動(dòng)機(jī)的試制成功,標(biāo)志著新中國航空工業(yè)跨入了噴氣時(shí)代,也標(biāo)志著中國空海軍航空裝備開始立足于國內(nèi)生產(chǎn)。殲5飛機(jī)列裝后,成為20世紀(jì)五六十年代中國空海軍航空兵的主力裝備,在福建省前線和廣西壯族自治區(qū)擊落擊傷多架入侵?jǐn)硻C(jī),屢立戰(zhàn)功。

噴氣式運(yùn)輸機(jī)

1946年英國德·哈維蘭公司研制出“彗星I”噴氣式運(yùn)輸機(jī),這是世界上第一架噴氣式運(yùn)輸機(jī)。不過,該機(jī)在運(yùn)行的兩年內(nèi),相繼發(fā)生四起嚴(yán)重飛行事故,經(jīng)過詳細(xì)調(diào)查和研究,調(diào)查人員確認(rèn)造成事故的主要原因是飛機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度不夠,因而在1954年該款戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)全部停飛。后來,德·哈維蘭公司又進(jìn)行了一系列試驗(yàn)。1958年4月,第一架“彗星VI”噴氣式運(yùn)輸機(jī)首次試飛,10月正式投入使用,直到1965年才退出主要航線。

大型噴氣式運(yùn)輸機(jī)

20世紀(jì)60年代以來,大型運(yùn)輸機(jī)超音速飛機(jī)開始登上歷史舞臺。比較出名的大型運(yùn)輸機(jī)有蘇聯(lián)安-22運(yùn)輸機(jī)伊爾-76伊爾-86;美國的C-141、C-5A、波音747波音787;法國的空中客車公司系列等。超音速客機(jī)最出名的當(dāng)數(shù)英、法聯(lián)合研制的協(xié)和式運(yùn)輸機(jī)和蘇聯(lián)生產(chǎn)的圖-144運(yùn)輸機(jī)。

在各國民用航空中,普遍運(yùn)行的機(jī)型大多是歐洲的空客系列和美國的波音公司系列。如A-380是歐洲空中客車公司于1996年4月研制生產(chǎn)的四引擎、555座級超大型遠(yuǎn)程寬體客機(jī),航程為15200千米,有空中巨無霸之稱。不只機(jī)體大、航程遠(yuǎn),A-380還采用了新一代發(fā)動(dòng)機(jī)和先進(jìn)的機(jī)翼,起落架也采用了新的技術(shù),飛行起來十分安靜。

與歐洲空中客車公司勢均力敵的是美國波音公司,波音公司擁有非常成功的民用運(yùn)輸機(jī)產(chǎn)品系列,包含波音737波音747波音757波音767波音777波音787等眾多耳熟能詳?shù)男吞枴F渲校ㄒ?37自1964年推出以來頗受贊譽(yù),衍生出波音737MAX7、737MAX8等14個(gè)型號。不過,對于波音公司來說可謂多事之秋,波音737系列中的737MAX8先后發(fā)生多起墜機(jī)事件,造成重大傷亡。2019年3月13日,波音公司宣告737MAX8全部停飛。接連發(fā)生的事故以及此次叫停,也使人們重新反思飛機(jī)的發(fā)展與安全問題。

近年來,中國在研制大型噴氣式運(yùn)輸機(jī)方面也有重大突破,如2008年開始研制、2017年成功首飛的C919大型客機(jī)就是中國首款按照最新國際適航標(biāo)準(zhǔn),具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式干線民用飛機(jī)。C是China的首字母,也是中國商飛英文縮寫COMAC的首字母,第一個(gè)“9”寓意“天長地久”,“19”代表的是中國首款中型客機(jī)最大載客量為190座。除此之外,中國第一次完全自主設(shè)計(jì)制造的噴氣式支線客機(jī)ARJ21-700也于2017年完成首飛,并交付使用。除了大型民用運(yùn)輸機(jī),中國還設(shè)計(jì)制造了新型軍用運(yùn)輸機(jī)——運(yùn)-20。該機(jī)作為大型多用途運(yùn)輸機(jī),可在復(fù)雜氣象條件下,執(zhí)行各種物資和人員的長距離航空運(yùn)輸任務(wù)。超大的載重量、優(yōu)良的性能、圓潤的身形使得運(yùn)-20一經(jīng)面世便獲得青睞,很多人將它親切地稱為“胖妞”。C919、“胖妞”都是引領(lǐng)我國大型飛機(jī)發(fā)展的排頭兵,在我國的航空史上留下了極為重要的一筆。

協(xié)和式超音速飛機(jī)

協(xié)和式超音速飛機(jī)共有四臺渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),單臺推力達(dá)169320牛。這種發(fā)動(dòng)機(jī)具備了一般在超音速戰(zhàn)斗機(jī)上才使用的加力燃燒室,最大飛行速度可達(dá)2499千米/時(shí),巡航速度達(dá)到2150千米/時(shí),巡航高度為18000米,具有先進(jìn)的電子設(shè)備,能夠達(dá)到Ⅲ級自動(dòng)降落和起飛,即完全能按照程序和指令,在無飛行員操縱下自動(dòng)起飛與降落。協(xié)和式飛機(jī)的機(jī)形獨(dú)特,機(jī)頭細(xì)長下垂,頗具辨識度。不過,這樣的設(shè)計(jì)有利有弊,好處在于可以獲得較高的低速仰角升力,有利于起降,又可以降低超音速飛行時(shí)產(chǎn)生的阻力。但不利在于,由于機(jī)頭過于細(xì)長,飛行員在起降時(shí)的高仰角導(dǎo)致視線會被機(jī)頭擋住,為了改善起降視野,機(jī)頭設(shè)計(jì)成可下垂式,在起降時(shí)可以下垂5度至12度,巡航時(shí)再調(diào)回正常狀態(tài),這樣龐大的機(jī)頭角度調(diào)整設(shè)備增加了飛機(jī)的重量,占用了飛機(jī)的寶貴空間。

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

飛得快

普通飛機(jī)用螺旋槳推進(jìn),當(dāng)飛行速度達(dá)到每小時(shí)六七百公里的時(shí)候,周圍有一部分空氣就產(chǎn)生一種特殊現(xiàn)象叫做“壓縮激波”,也就是一種很大的阻力使螺旋槳失去作用。因此普通飛機(jī)的飛行速度最多不過每小時(shí)500公里左右。噴氣式飛機(jī)不用螺旋槳沒有壓縮激波的影響就可以比普通飛機(jī)飛的快得多。噴氣式飛機(jī)的飛行速度可以接近甚至超過普速(昔速就是聲晉傳播的速度每小時(shí)約1224公里)。理論上估計(jì)可以達(dá)到音速的1.6倍左右。因此又有人把噴氣式飛機(jī)叫做超音速飛機(jī)。噴氣式飛機(jī)的飛行速度和普速差不多,甚至還要快,所以往往在我們聽到機(jī)聲的時(shí)候它已經(jīng)飛到我們頭頂?shù)纳峡眨踔烈呀?jīng)飛過去了。不像普通飛機(jī)那樣先聽到聲音然后才看到飛機(jī)慢慢飛過來。

飛得高

普通飛機(jī)飛到高空以后,發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力要降低螺旋槳也會因?yàn)榭諝庀”《АR虼耍鼈冏罡咧荒茱w到15,000公尺左右。普通到10,000公尺高空就算很不錯(cuò)了。而噴氣式飛機(jī)飛到高空,因?yàn)楦呖諝鉁販p低使空氣壓縮機(jī)的效率提高;因?yàn)楦呖湛諝饷芏葴p低使機(jī)尾噴管內(nèi)外的壓力差增大,在一定耗油量的情況下噴射速度反會增加;又因?yàn)楦呖湛諝庀”∈癸w行阻力大為減低;所以噴氣式飛機(jī)的飛行高度可以大大地超過普通飛機(jī)。一般的大約可以到17,000-20,000公尺左右。因?yàn)轱w得高,就可以不受地面上地理?xiàng)l件和風(fēng)、云、雨、雪等氣候條件的影響。

燃油便宜,供應(yīng)方便

普通飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)所用的燃料:需要高度精煉的汽油,價(jià)錢很貴,大量供應(yīng)有困雉。噴氣式飛機(jī)可以用普通點(diǎn)燈用的煤油,也可以用柴油或者其他液體燃料。因此,供應(yīng)方便,價(jià)錢也便宜得多。

振動(dòng)小

普通飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造很復(fù)雜,主要是靠汽缸裹燃燒氣體的力量推動(dòng)活塞,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)而使機(jī)軸旋轉(zhuǎn),這種運(yùn)動(dòng)是不連續(xù)的,所以飛行時(shí)振動(dòng)得很厲害,不僅使人感覺不舒服,而且消耗力量;損傷機(jī)件。噴氣式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的,因此振動(dòng)很小,沒有這些毛病。

制造、駕駛和維護(hù)都比較容易

普通飛機(jī)因?yàn)?a href="/hebeideji/7202805507471032324.html">發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳的關(guān)系制造技術(shù)比較復(fù)雜成本也高;又因儀表較多操縱復(fù)雜,所以訓(xùn)練駕駛員需要較長的時(shí)間,維護(hù)和修理也需要較多的人。噴氣式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造比較簡單,附裝的零件較少,因此,制造起來就簡單一些,成本較低維護(hù)和修理也比較容易,所需的人員也較少。噴氣式飛機(jī)的儀表較少,操縱容易,駕駛員在較短時(shí)間內(nèi)就可以學(xué)會駕駛技術(shù),并且因?yàn)轳{駛室設(shè)到機(jī)身的頭部,又沒有螺旋槳,所以駕駛員視察飛機(jī)前面的空間不受什么遮掩,要比普通飛機(jī)方便得多。

缺點(diǎn)

主要缺點(diǎn)是耗油量大;受有所帶的油量的限制,不能像普通飛機(jī)飛得那么遠(yuǎn)。普通戰(zhàn)略轟炸機(jī)的航程可以達(dá)到一萬公里以上,普通戰(zhàn)斗機(jī)也能達(dá)到三四千公里。噴氣式飛機(jī)只能夠飛行一千多公里就是裝置了特殊儲油設(shè)備的最大的噴氣式轟炸機(jī),也只能飛行三四千公里。

噴氣式飛機(jī)低空低速性能相比螺旋槳的要差,高空高速情況下對發(fā)動(dòng)機(jī)依賴很大,一旦發(fā)動(dòng)機(jī)故障了就失去動(dòng)力,而飛機(jī)本身比螺旋槳飛機(jī)重多了,滑翔性能差,弄不好飛行員就得失去生命。

速度角逐

1948年,蘇聯(lián)拉沃奇金試驗(yàn)設(shè)計(jì)局研制出第一架超音速飛機(jī)拉一176。飛機(jī)機(jī)冀設(shè)計(jì)成450角后掠冀,動(dòng)力裝置系推力22千牛的RD一45F渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。1948年12月26日,年輕的蘇聯(lián)飛行員奧列格·索科羅夫斯基在試驗(yàn)中心駕駛試驗(yàn)型拉一176前線殲擊機(jī)進(jìn)行試飛,在規(guī)定的水平飛行中,于7側(cè)刃米高度航速達(dá)到1105公里/小時(shí),相當(dāng)于1.021馬赫。1949年1月,試飛員們又連續(xù)6次創(chuàng)造了超音速飛行的速度記錄。

米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局研制出世界上首架投人批量生產(chǎn)的超音速飛機(jī)米格-19戰(zhàn)斗機(jī)前線殲擊機(jī)。這種機(jī)翼后掠角為55度的戰(zhàn)機(jī)最大飛行速度可達(dá)1450公里/小時(shí)。1952戰(zhàn)斗機(jī),將他的同胞伊韋斯特保持了近兩年的記錄刷新成1323.312公里/小時(shí);1956年,英國人特維斯駕駛FD-2試驗(yàn)型飛機(jī)將世界飛行速度猛提至1821.7公里/小時(shí)(1.731馬赫)。此后,又輪到美國人露臉了:德柳和歐文駕駛F-101A和F-104A“戰(zhàn)斗明星”戰(zhàn)斗機(jī)在飛越25公里航段時(shí),速度分別達(dá)到1943.5公里/小時(shí)和2259.538公里/小時(shí)。但是,歐文的這一記錄很快被法國人打破。1958年10月,法國飛行員杜卡駕駛試驗(yàn)型“粗毛犬”戰(zhàn)斗機(jī)(因發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜未投入批量生產(chǎn))航速達(dá)到2330公里/小時(shí)。

美、法飛行員相繼突破2000公里/小時(shí)的速度大關(guān),蘇聯(lián)也不甘落后。50年代后期,米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局研制出米格-21戰(zhàn)斗機(jī)三角翼飛機(jī)。1959年10月,試飛員格·英索洛夫駕駛標(biāo)號為E-66的米格-21試驗(yàn)型樣機(jī)飛行,時(shí)速高達(dá)2388公里。不久,美國人就打破了這項(xiàng)世界記錄。1959年年末,美國飛行員羅杰斯駕駛F-106A“三角標(biāo)槍”三角翼無尾截?fù)魴C(jī)創(chuàng)造了2455.7公里/小時(shí)的新記錄。兩年后,美國飛行員羅賓遜駕駛裝配大加力推力式發(fā)動(dòng)機(jī)的“巫毒”多用途戰(zhàn)斗機(jī)又將航速提高到2585公里/小時(shí)。1962年年中,蘇聯(lián)飛行員格·莫索洛夫駕駛新式三角翼試驗(yàn)型飛機(jī)E-166再次超越美國人,其航速達(dá)到2681公里/小時(shí)。先前的噴氣機(jī)最快飛行速度紀(jì)錄是SR-71“黑鳥”偵察機(jī)在1964年創(chuàng)下的,每小時(shí)達(dá)到3529千米,即3.2馬赫美國航空航天局過去也以X-15試驗(yàn)機(jī)創(chuàng)下6.7馬赫的高超聲速飛行紀(jì)錄。

在噴氣式飛機(jī)的速度較量中,巾幗同樣不讓須眉。美國女飛行員扎克琳·科克蘭和俄羅斯女性斯韋特蘭娜·薩維茨卡婭都創(chuàng)下了驕人的世界記錄。1961年8月、1963年4月和1964年5月,扎克琳·科克蘭先后駕駛T-38、TF-104G、F-104G飛機(jī)在15~25公里航段上連續(xù)3次創(chuàng)造了女性世界飛行速度記錄,其航速分別達(dá)到1358.6公里/小時(shí)、2048.875公里/小時(shí)和2300.234公里/小時(shí)。1975年6月,蘇聯(lián)功勛運(yùn)動(dòng)健將斯韋特蘭娜·薩維茨卡婭駕駛米格-25戰(zhàn)斗機(jī),時(shí)速達(dá)到2683公里,超過扎克琳383公里/小時(shí)。她以超過音速2倍的航速創(chuàng)下了女性飛行速度世界記錄。

2004年3月27日美國航空航天局宣布,一架X-43A實(shí)驗(yàn)機(jī)在加州愛德華空軍量地的試飛中,達(dá)到每小時(shí)7700千米(約7馬赫)、刷新噴氣機(jī)的飛行速度最快紀(jì)錄。這次試飛成功不但大舉擴(kuò)充吸氣式飛行的領(lǐng)域,也可能將改變來來人類在大氣層內(nèi)飛行基至太空飛行的形態(tài)。

參考資料 >

..2023-12-10

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..2023-12-14

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