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突破音障（一）
第二次世界大戰(zhàn)后期，戰(zhàn)斗機(jī)的最大速度，已超過(guò)每小時(shí)700公里。要進(jìn)一步提高速度，就碰到所謂"音障"問(wèn)題。聲音在空氣中傳播的速度，受空氣溫度的影響，數(shù)值是有變化的。飛行高度不同，大氣溫度會(huì)隨著高度而變化，因此當(dāng)?shù)匾羲僖膊煌�。在�?guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣情況下，海平面音速為每小時(shí)1227.6公里，在l1000米的高空，是每小時(shí)1065.6公里。時(shí)速700多公里的飛機(jī)，迎面氣流在流過(guò)機(jī)體表面的時(shí)候，由于表面各處的形狀不同，局部時(shí)速可能出700公里大得多。當(dāng)飛機(jī)再飛快一些，局部氣流的速度可能就達(dá)到音速，產(chǎn)生局部激波，從而使氣動(dòng)阻力劇增。
這種"音障"，曾使高速戰(zhàn)斗機(jī)飛行員們深感迷惑。每當(dāng)他們的飛機(jī)接近音速時(shí)，飛機(jī)操縱上都產(chǎn)生奇特的反應(yīng)，處置不當(dāng)就會(huì)機(jī)毀人亡。第二次世界大戰(zhàn)后期，英國(guó)的"噴火"式戰(zhàn)斗機(jī)和美國(guó)的"雷電"式戰(zhàn)斗機(jī)，在接近音速的高速飛行時(shí)，最早感覺(jué)到空氣的壓縮性效應(yīng)。也就是說(shuō)，在高速飛行的飛機(jī)前部。由于局部激波的產(chǎn)生，空氣受到壓縮，阻力急劇增加。"噴火"式飛機(jī)用最大功率俯沖時(shí)，速度可達(dá)音速的十分之九。這樣快的速度，已足以使飛機(jī)感受到空氣的壓縮效應(yīng)。
為了更好地表達(dá)飛行速度接近或超過(guò)當(dāng)?shù)匾羲俚某潭�，科學(xué)家采用了一個(gè)反映飛行速度的重要參數(shù)：馬赫數(shù)。它是飛行速度與當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎�，�?jiǎn)稱M數(shù)。M數(shù)是以?shī)W地利物理學(xué)家伊·馬赫的姓氏命名的。馬赫曾在19世紀(jì)末期進(jìn)行過(guò)槍彈彈丸的超音速實(shí)驗(yàn)，最早發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)源在超音速氣流中產(chǎn)生的波陣面，即馬赫波的存在。M數(shù)小于1，表示飛行速度小于音速，是亞音速飛行；M數(shù)等于1，表示飛行速度與音速相等；M數(shù)大于
1，表示飛行速度大于音速，是超音速飛行。
第二次世界大戰(zhàn)后期，飛行速度達(dá)到了650－750公里/小時(shí)的戰(zhàn)升機(jī)，已經(jīng)接近活塞式飛機(jī)飛行速度的極限。例如美國(guó)的P-5lD"野馬"式戰(zhàn)斗機(jī)，最大速度每小時(shí)765公里，大概是用螺旋槳推進(jìn)的活塞式戰(zhàn)升機(jī)中，飛得最快的了。若要進(jìn)一步提高飛行速度，必須增加發(fā)動(dòng)機(jī)推力但是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)無(wú)能為力。航空科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到，要向音速?zèng)_擊，必須使用全新的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。
二戰(zhàn)末期，德國(guó)研制成功Me-163和 Me-262新型戰(zhàn)斗機(jī)，投入了蘇德前線作戰(zhàn)。這兩種都是當(dāng)時(shí)一般人從未見(jiàn)過(guò)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，具有后掠形機(jī)翼。前者裝有1臺(tái)液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，速度為933公里/小時(shí)；后者裝2臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，最大速度870公里/小時(shí)，是世界上第一種實(shí)戰(zhàn)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。它們的速度雖然顯著超過(guò)對(duì)手的活塞式戰(zhàn)斗機(jī)，但是由于數(shù)量稀少，又不夠靈活，它們的參戰(zhàn)，對(duì)挽救法西斯德國(guó)失敗的命運(yùn)，實(shí)際上沒(méi)有起什么作用。
德國(guó)噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)，促使前反法西斯各國(guó)加快了研制本國(guó)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的步伐。英國(guó)的"流星"式戰(zhàn)斗機(jī)很快也飛上藍(lán)天，蘇聯(lián)的著名飛機(jī)設(shè)計(jì)局，例如米高揚(yáng)、拉沃奇金、蘇霍伊和雅科夫列夫等飛機(jī)設(shè)計(jì)局，都相繼著手研制能與德國(guó)新式戰(zhàn)斗機(jī)相匹敵的飛機(jī)。
米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局研制出了伊-250試驗(yàn)型高速戰(zhàn)斗機(jī)，它采用復(fù)合動(dòng)力裝置，由一臺(tái)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)組成。在高度7000米時(shí)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的總功率為2800馬力，可使飛行速度達(dá)到825公里/小時(shí)。1945年3月3日，試飛員杰耶夫駕駛伊-250完成了首飛。伊250在蘇聯(lián)戰(zhàn)斗機(jī)中，是飛行速度率先達(dá)到825公里/小時(shí)的第一種飛機(jī)。它進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。
蘇霍伊設(shè)計(jì)局研制出蘇-5試驗(yàn)型截?fù)魴C(jī)，也采用了復(fù)合動(dòng)力裝置。1945年4月，蘇-5速度達(dá)到800公里/小時(shí)。另一種型號(hào)蘇-7，除活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)外，還加裝了液體火箭加速器（推力300公斤），可短時(shí)間提高飛行速度。拉沃奇金和雅科夫列夫設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)，也安裝了液體火箭加速器。但是，用液體火箭加速器來(lái)提高飛行速度的辦法并不可靠，其燃料和氧化劑僅夠使用幾分鐘；而且具有腐蝕性的硝酸氧化劑，使用起來(lái)也十分麻煩，甚至?xí)l(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸事故。試飛員拉斯托爾古耶夫，就在一次火箭助推加速器爆炸事故中以身殉職。在這種情況下，蘇聯(lián)航空界中止了液體火箭加速器在飛機(jī)上的使用，全力發(fā)展渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功，沖破了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋漿給飛機(jī)速度帶來(lái)的限制。不過(guò)，盡管有了新型的動(dòng)力裝置，在向音速邁進(jìn)的道路上，也是障礙重重。當(dāng)時(shí)，人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在飛行速度達(dá)到音速的十分之九，即馬赫數(shù)MO.9空中時(shí)速約950公里時(shí)，出現(xiàn)的局部激波會(huì)使阻力迅速增大。要進(jìn)一步提高速度，就需要發(fā)動(dòng)機(jī)有更大的推力。更嚴(yán)重的是，激波能使流經(jīng)機(jī)翼和機(jī)身表面的氣流，變得非常紊亂，從而使飛機(jī)劇烈抖動(dòng)，操縱十分困難。同時(shí)，機(jī)翼會(huì)下沉、機(jī)頭往下栽；如果這時(shí)飛機(jī)正在爬升，機(jī)身會(huì)突然自動(dòng)上仰。這些討厭的癥狀，都可能導(dǎo)致飛機(jī)墜毀。
空氣動(dòng)力學(xué)家和飛機(jī)設(shè)計(jì)師們密切合作。進(jìn)行了一系列飛行試驗(yàn)，結(jié)果表明：要進(jìn)一步提高飛行速度，飛機(jī)必須采用新的空氣動(dòng)力外形，例如后掠形機(jī)翼要設(shè)法減薄。前蘇聯(lián)中央茹科夫斯基流體動(dòng)力研究所的專家們，曾對(duì)后掠翼和后掠翼飛機(jī)的配置型式，進(jìn)行了大量的理論研究和風(fēng)洞試驗(yàn)。由奧斯托斯拉夫斯基領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行的試驗(yàn)中，曾用飛機(jī)在高空投放裝有固體火箭加速器的模型小飛機(jī)。模型從飛機(jī)上投下后，在滑翔下落過(guò)程中，火箭加速器點(diǎn)火，使模型飛機(jī)的速度超過(guò)音速。專家們據(jù)此探索超音速飛行的規(guī)律性。蘇聯(lián)飛行研究所還進(jìn)行了一系列研究，了解在空氣可壓縮性和氣動(dòng)彈性作用增大下，高速飛機(jī)所具有的空氣動(dòng)力特性。這些基礎(chǔ)研究，對(duì)超音速飛機(jī)的誕生，都起到了重要作用。
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