超高音速冲压飞机的突破时限

飞机突破音速时为什么会有雾围绕机身？~

音障是一种物理现象，当物体（通常是航空器）的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波（Shock Wave）的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆（Sonic Boom）。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。
除此之外，由于在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。在比较潮湿的天气，有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点（Dew Point）温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。

飞机低于音速时，飞机前方的空气的压缩效应以音速向前传播，飞机飞到时，空气已经向四周扩散；飞机高于音速时，飞机前方的空气的压缩效应没有飞机快，飞机头部的空气会急剧压缩，形成密集的空气层，阻力急剧上升，这就是人们说的音障。突破音障需要更大推力的发动机，对于螺旋桨式的发动机，要求桨叶超过音速旋转，这是做不到的。直到有了喷气式发动机，超音速飞行才成为了可能。

2002年，澳大利亚昆士兰大学高超音速中心HyShot项目的研究人员创造了历史——他们成功进行了人类历史上第一次超音速冲压发动机飞行试验:使一台小型超音速冲压发动机在5秒钟内达到了7.6倍音速，速度超过了8000千米/小时；并得以在实验室风洞之外，在超高温和超调整下以低成本搜集到了超音速冲压发动机的工作数据。
在那以后，美国军方和昆士兰大学就多个项目展开了合作。尽管到目前为止进行的所有试验中，所有发动机的工作时间都只有几秒钟，但是研究人员仍然取得了重大的技术突破。
2004年，美国航空航天局无人驾驶的X-43A验证机达到了9.6倍音速，创造了喷气式飞机的速度纪录，是超音速冲压发动机工作了10秒钟，使其达到了这个速度。而澳大利亚HyCause项目(HyShot的后续项目)的研究人员在去年夏天进行的一次试验中，试验机的速度达到了10倍音速，但是超音速冲压发动机仅工作了3秒钟。
一台超音速冲压发动机只要能维持工作几分钟，就足以驱动一枚高超音速远程导弹，而这也正是美国军方的最低目标。
然而，要想进入实用阶段，也就是携带有效载荷、由飞行员驾驶飞机在跑道上起飞和降落，超音速冲压发动机的工作时间需要更久，这就是X-51A飞行试验项目的目标。
到目前为止，X-1发动机经受了其他超音速发动机所从未面对的严酷环境的考验。X-1由钢镍合金制造，能够承受1150摄氏度的高温，而且前缘覆盖着能耐更高温度的碳纤维网。
然而，即使这样仍然无法满足发动机工作时的高温环境，于是项目人员从火箭设计师那里借鉴了一项通常用来循环燃料的技术——燃料在进入燃烧室之前，首先在发动机壳体内的管道内循环。这样不仅降低了燃烧室的温度，还能对燃油进行预处理，将其变成高温的蒸气，将燃油提高10%。
X-51A项目的目标是让超音速冲压发动机能不间断地工作5分钟，这是因为目前飞机油箱里装的燃油只够发动机工作这么长时间。假如5分钟的目标能够实现，那么只要换上更大的油箱，发动机的工作时间就能很容易提高到1个小时乃至更长。
X-1目前已经不再处于技术研发阶段。以X-1为基础的下一代发动机已经在PWR位于美国佛罗里达的工厂开始制造。
假如运气好的话，到明年X-51A将打破现有的超音速冲压发动机飞机的一切纪录。按照PWR公司项目人员的试飞构想，X-51A有可能在5分钟时间里加速到6倍音速。最后飞机坠入太平洋，岸上的工程师通过遥测安全地取回所有数据。
这次试飞还将标记一个伟大的时刻:在超音速冲压发动机从实验室里面昙花一现的技术变成了实用的工具。“这是一架飞机。”伯杰说，“而不是随便将超音速冲压发动机绑在什么东西上，点火后看着它能飞到哪儿。在飞机上应用要比用作某种武器复杂得多，我们需要制造出能自由飞行、大小合适的飞行工具。”

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海兴县18599144686： 全世界最快的超高音速飞机是多少马赫 ？
晏印二维： 美打造超高音速冲压发动机飞机形似外星飞船 几十年来,工程师一直在尝试制造出实用的超高音速冲压发动机——让飞机能在两个小时之内从纽约飞到东京.现在,重大的...

海兴县18599144686： 超音速飞机的最快速度是多少 - ？
晏印二维： 音速:音速约为每秒钟340米.马赫:超高速单位,物体运动的速度与音速的比值为马赫或马赫数.亚音速:速度小于1马赫.超音速:速度在1至5马赫间.高超音速:速 超音速战斗机突破音障瞬间 度在5马赫以上.

海兴县18599144686： 美国超音速飞机飞行时速是多少??? - ？
晏印二维： 本报讯 一架无人驾驶的喷气试验机日前打破了世界喷气飞机最高飞行速度纪录.这架由美国航空和宇宙航行局(NASA)研制的X-43A飞机采用超音速冲压喷射引擎技术,在太平洋上空的试验飞行达到了7000英里(合11260公里)的时速. 据...

海兴县18599144686： 飞机最高时速达到多少? - ？
晏印二维： 美国国家航空航天局于3月27日,成功地试飞了X-43A试验型无人驾驶超音速冲压式喷气飞机.该机以每小时约8000公里,相当于7倍音速的速度创造了喷气飞机速度的世界新纪录

海兴县18599144686： 超音速飞机到底有多快 - ？
晏印二维： 目前最快的飞机,应该是美国X43A技术验证机,最高速度达到 8,000 公里/小时,相当于 7 马赫,如果使用冷却氢气燃料的双模式超音速冲压喷气发动机,X-43D 的速度增加至 15 马赫.不过是无人驾驶的.目前有人驾驶,且服役过的最快飞机是美国SR-71“黑鸟”超音速侦察机,最快3.5马赫,此飞机创造纽约飞往伦敦1小时54分56.4的记录,最高时速可达3529公里.最快的战斗机,米格25,最大飞行速度马赫数3.感谢monicaguo的指正.1马赫=1224千米每小时.

海兴县18599144686： 突破音障时,飞机的速度大概有多少? - ？
晏印二维： 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...

海兴县18599144686： 目前为止人类制造出最快的飞行器叫什么? - ？
晏印二维： 在空气当中飞的最快的飞行器是美国正在研制的X43A飞机,它在一次试飞时速度达到9点8马赫,也就是11265公里每小时. 飞向遥远冥王星的美国“新地平线”号探测器是人类历史上速度最快的探测器.也许是因为要飞到最远,“新地平线”号的起飞速度将达每小时5.79万公里.也就是说,一秒钟就飞越16公里

海兴县18599144686： 超音速飞机真的会在一秒钟飞超过340米吗? - ？
晏印二维： 不一定.超音速飞机是指速度达到1Ma以上的飞机.Ma(马赫)是绝对速度与当地音速的比值.而当地音速会随温度的变化而变化.我们说音速是340m/s是说在20摄氏度时的大气中的速度.而大气温度又随高度的变化而变化(对流层内)(关...

海兴县18599144686： 什么是超音速飞机 - ？
晏印二维： 音速是指声音在空气中传播的速度.高度不同,音速也就不同.在海平面,音速约为1224公里/小时.在航空上,通常用M(即马赫)来表示音速,M=1即为音速的1倍;M=2即为音速的2倍. 当飞机飞行速度接近音速时,周围的流动态会发生变...

海兴县18599144686： 世界上最快的飞机km/h?？
晏印二维： 无人驾驶的高超音速试验飞机X-43A.X-43A试验飞机飞上了太平洋上空,飞行速度为每小时1万多公里,此时飞行马赫数为9.6,即飞行速度为音速的9.6倍,从而打破了今年3月一架同样型号的X-43A试验飞机创造的马赫数为7的纪录,再次创造...