什么是超声速巡航
从第二代战斗机开始,世界各国的主力战斗机均已经实现了超声速飞行。超声速飞行这个概念很容易理解,也就是飞机能够以高出声速的速度飞行。
从第一代战斗机开始,战斗机的飞行速度已经很接近声速,但由于发动机性能的原因,想要突破声速却是一个大问题。一般来说,喷气发动机的涡轮前温度越高,发动机的推力就越大,但是由于涡轮工作环境的原因,它既要承受极高的温度又要承受巨大的推力,这显然是矛盾的,因此无法达到超声速的要求。后来,科学家们为喷气式发动机加入了一个附加装置——加力燃烧室。加力燃烧室可以通过在发动机喷出的气流中加入燃料,令燃料即时燃烧、膨胀而产生额外推力,短时间内可以让发动机推力提高1.5倍,从而突破声速。
通常喷气式飞机在飞行中会喷出高温气流作为飞行的动力,在开启加力燃烧室后,会出现明显的“喷火”。图为对发动机加力燃烧室的性能测验。
由于必须开启加力燃烧室才能维持超声速,燃料耗损极为巨大,可达一般状态的数十倍之多,非常不经济。一般战斗机在加力燃烧室全开下,大多数不到十分钟就会耗尽所有燃料。
在了解喷气式飞机实现超声速飞行的过程之后,不禁要问,超声速巡航又是指什么呢?
超声速巡航强调的是飞机能在不开启加力燃烧室的情况下持续在平飞状态下进行超声速飞行。
到了20世纪80年代,由于发动机技术的提升,令不开加力燃烧室进行超声速巡航成为可能。在美国空军于1987年提出的“先进战术战斗机计划”中,即将超声速巡航列为新一代战斗机必备要求之一。
目前世界上能够进行超声速巡航的军用飞机有俄罗斯的米格-31战斗机,美国的F-22战斗机和F-35战斗机,英国、德国、意大利、西班牙等国合作研发的台风战斗机,法国的阵风战斗机以及瑞典的JAS 39NG型战斗机。
米格-31战斗机,苏联于20世纪70年代研制的战斗机,目前主要装备在俄罗斯空军,最高速度可达3倍声速,是目前世界上飞行速度最快的战斗机。
军用飞机小知识
什么是声障?
在飞行速度接近声速时,会出现阻力剧增、操纵性能变坏等现象,飞行速度也不能再提高,因此人们曾以为声速是飞机速度不可逾越的障碍,故有此名。在飞机突破声障时,会产生巨大的声爆和冲击波。
美国的F-22战斗机是目前世界上唯一服役的第五代战斗机,具备超声速巡航能力、隐身能力等特征,被认为是当今最强的战斗机。
台风战斗机欧洲战机公司生产的多用途战斗机,也是少数能够进行超声速巡航的战斗机之一。
阵风战斗机是如今法国空军的主力战斗机,在更换了动力更强的M88型引擎后,该机可以在不打开加力燃烧室的情况下达到1.4倍声速,具备了超声速巡航能力。
JAS 39NG型是瑞典JAS 39战斗机的改进型,换装了F-414G型发动机,可以在不打开加力燃烧室的情况下实现1.2倍声速的超声速巡航。