噴氣式飛機

噴氣式飛機（Jet Plane）是一種使用噴氣發動機作為推進力來源的飛機。噴氣式飛機所使用的噴氣發動機靠燃料燃燒時產生的氣體向後高速噴射的反衝作用使飛機向前飛行，它可使飛機獲得更大的推力，飛得更快。

噴氣式飛機由於發動機運作原理的不同，需在10,000米至15,000米的高空中才能達到最佳推進效率。除此之外，為配合高空飛行時的氣壓降低，噴氣客機大部分都配置有加壓艙，而駕駛噴氣軍用機的飛行員，則需要穿戴具有加壓功能的飛行服及飛行面罩。

基本介紹

• 中文名：噴氣式飛機
• 外文名：Jet Plane
• 第一架飛機：He-178
• 原理：反作用力（牛頓第三定律）
• 誕生時間：第二次世界大戰期間
• 推理來源：噴氣式發動機

歷史發展

背景

隨著航空業的不斷發展，世界上許多飛機設計師都在探索使飛機飛得更快的辦法。他們在實踐中發現，活塞式飛機已接近時速750千米，升限12000米的極限。要使飛機飛得更快更高，必須更換髮動機。於是，噴氣式飛機誕生了。

世界上最早提出噴氣推進理論的是法國的馬克尼上尉和羅馬尼亞的亨利·科安達。科安達還在1910年前後試製過最早的噴氣式飛機，並製造出一架原型機。

提出構想

20年代末，當時任英國空軍教官的弗蘭克·惠特爾提出了噴氣發動機的構想，並於1930年申請了專利，但當時惠特爾的構想聽起來就像把人送上月球一樣難以令人置信，飛機製造商們對此不感興趣。直到1935年事情才有了轉機，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 “動力噴氣有限公司”。1935年6月，惠特爾開始設計製造真正的噴氣發動機。他和同事們一起從零開始，一個部件一個部件地研製，終於製造出第一台渦輪噴氣發動機運轉起來。

英國的第一架噴氣式飛機G40型飛機

幾乎與惠特爾同時，德國的馮·奧亨也在研製渦輪噴氣發動機，並在1937年9月使發動機第一次運轉成功。由於得到亨克爾飛機公司的支持，裝有馮·奧亨研製的Hes3B渦輪噴氣發動機的He178飛機於1939年8月27日首次試飛成功，成為世界上第一架噴氣式飛機。

發展沿革

最早發明噴氣式飛機的是德國飛機設計師亨克爾與奧海因。1939年，飛機設計師亨克爾找到研製噴氣式發動機屢遭挫折的奧海因尋求合作，兩人一拍即合。奧海因是位燃氣渦輪專家，他從1934年起就開始研製渦輪發動機，並取得了一定的進展，這次跟亨克爾合作非常興奮。兩位有志青年密切配合，協調工作，一個設計飛機，一個設計燃氣渦輪發動機，研究工作進展順利。1939年8月27日，兩人心血的結晶He-178噴氣式戰鬥機試飛成功，它標誌著人類航空中上噴氣飛行時代的到來。

而英國空軍在惠特爾的 “U”型噴氣發動機運轉成功之後 ，仍認為這種新型發動機只是一個遠期構想，不必操之急，因而在噴氣式飛機的研製上落在了德國的後面。直到1941年5月15日，英國的第一架噴氣式飛機才在一片喧鬧聲中首次起飛。

1942年8月，“彗星”試飛完畢，定型生產。該機使用的噴氣發動機可產生2000千克推力，飛行最大時速可達953千米，裝有2門航炮。“彗星”參戰是在德軍日漸潰敗的1944年的一天，“彗星”便以它獨特的高速優勢一舉擊落了3架美國先進的戰鬥機P-51，緊接著又“幹掉”了2架B-17轟炸機。一時間，“彗星”噴氣式戰鬥機在空中戰場上聲名大噪。

然而，噴氣式戰鬥機畢竟還是一項嶄新的技術。“彗星”除在速度上占有優勢外，許多方面的性能遠不及當時優秀的活塞式戰鬥機。同盟國在研究了解“彗星”後，很快找到了它的弱點並進行了堅決巧妙的反擊，使“彗星”無法發揮作用，成了“短命鬼”。但勿庸置疑，“彗星”作為世界上最早的噴氣式戰鬥機，在人類的航空史上具有特殊的位置。

1942年，梅塞施米特研製的一種噴氣式戰鬥機Me-262，其性能就有明顯提高。它裝有2台容克公司提供的渦輪噴氣發動機，共產生的推力達1800千克，試飛時速為870千米每小時。世界上最早的實用型噴氣式戰鬥機。1944年6月投入空戰後第一個月就創下了不菲的戰績，使盟軍22架飛機機毀人亡，德國空軍飛行員自豪地稱它為“空中之王”。

ME262

二戰期間，盟軍裝備部隊的噴氣式戰鬥機只有英國製造的“流星”。其實渦輪噴氣式發動機的專利是英國人惠特爾於1930年代獲得的。由於英國當局不夠重視，噴氣戰鬥機的研製工作進展十分緩慢，反被德國人後來居上。直到1943年3月，被命名為“流星”的噴氣戰鬥機才試飛成功。這是世界上繼德國Me-262後第二種實用型噴氣戰鬥機。第一批產品的最大時速為675千米，此後不斷改進，主要是噴氣發動機的技術日趨成熟，使“流星”的最大時速達793千米。

“流星”噴氣戰鬥機

“流星”和Me-262兩種噴氣式戰鬥機，分別裝備了盟軍和德國軍部隊，但它們未能在二戰的空中舞台決出雌雄。

噴發動機的誕生，為人們追求更快、更高的飛行目標提供了可靠的動力。噴氣式飛機一誕生，就接二連三地打破了活塞式創造的飛行速度和高度的記錄。1944年，德國和英國的首批噴氣式戰鬥機投入使用。1949年，第一架噴氣式民航客機──英國的 “彗星”號首次飛行。從此，人類航空史進入了噴氣機時代。到今天，世界上絕大部分作戰飛機和幹線民航客機都早已實現了噴氣化。

分類

世界上第一架真正實用化的噴氣式飛機，普遍認為是1939年8月27日納粹德國首度試飛成功的亨克爾（Heinkel）He 178。

今日的噴氣式飛機多以75%至85%音速飛行，相當於0.75至0.85馬赫，它們所使用之推進系統，依照其運作原理的特性差異，通常還可以被大致分類為下面幾種：

渦輪噴氣發動機（Turbojet Engine）

渦輪扇發動機（Turbofan Engine）

渦輪螺旋槳發動機（Turboprop）

衝壓式噴氣發動機（Ramjet Engine，仍在發展階段尚未實際量產）

工作原理

牛頓定律

利用牛頓反作用力的第三定律。

第一步，發動機前面裝有空氣壓縮機，現代壓縮機分為7--9級，壓縮機轉子周圈裝滿葉片，發動機啟動後，壓縮機旋轉吸入外界的空氣，外界的空氣進入導向器以後，壓縮機把氣體一級一級向後壓，氣體的濃度越來越濃，壓力也就越來越大，當氣體通過最後一級後，氣體壓力增大很多倍。然後進入燃燒室，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，向後噴出，燃燒室後面是渦輪，渦輪軸上裝渦輪盤，渦輪盤周圈裝滿葉片，渦輪分7--13級，通過渦輪旋轉再一級一級向後壓，氣體通過發動機後部的渦輪一級一級壓縮，壓力再提高几百倍，最後，通過尾部噴口噴出。產生反作用力，使飛機向前飛。

燒煤油

許多人都有一種錯覺，認為飛機全都燒汽油。其實並不是這樣，現代噴氣式飛機就是選擇煤油作燃料的。

噴氣式飛機發動機工作原理和活塞式發動機有所不同，它的燃燒過程並不是間斷進行的。燃料點燃，以後就可以燃燒到發動機斷油。所以，不要求燃料有相當好的蒸發性，燒汽油就顯得大材小用了。不但這樣，現代噴氣式飛機飛得高、而且速度快，於是帶來一個很大的問題：處在高空飛行的飛機，因為空氣相當稀薄，大氣壓力也小，而且燃料處於低壓狀態，通常在這種環境下，假如以汽油為燃料，油箱以及油路中的汽油就會馬上沸騰，從而產生許多油蒸汽，阻塞油路，造成“氣塞”。發動機也會由於得不到燃料而在空中停車，從而造成機毀人亡的嚴重飛行事故。為了防止“氣塞”出現，噴氣式飛機也只能採用沸點比較高、而且不易蒸發的煤油作燃料了。

此外，煤油的潤滑性要比汽油好得多，而汽油會使發動機各個機件潤滑性能變差，極大縮短發動機的使用壽命，因此這也是噴氣式飛機燒煤油的另外一個原因。

優缺點

優勢

螺旋槳飛機是靠螺旋槳旋轉時產生的力來使飛機向前飛行的。但是當螺旋槳的轉速和飛機的飛行速度達到一定程度時，就無法再靠加快螺旋槳轉速使飛機更快了。

劣勢

低空低速性能相比螺旋槳的要差，還有最致命的就是發動機了，噴氣機的一切性能最根本還是發動機，高空高速情況下對發動機依賴很大。一旦發動機故障了就失去動力，而飛機本身比螺旋槳飛機重多了，滑翔性能差，考驗飛行員的時候到了，弄不好就得失去生命。

噴氣式戰機，尤指戰機，空中戰鬥變成是更困難的一種任務，因為開火的最佳時機變得只在一瞬之間。雖然有了制導飛彈，但是制導飛彈會被干擾，機炮打擊也很重要！

速度記錄

噴氣式飛機於第二次世界大戰期間，在交戰各方打得最為激烈的時刻，英、德兩國的噴氣式戰機相繼飛上藍天。英國的“格洛斯特”E28/39、德國的“亨克爾”He—280、“梅塞施密特”梅—262等戰機在空戰中都表現不俗。自那時起，世界航空大國的噴氣式飛機在速度上展開了激烈的較量。

突破

突破音障，衝刺2000公里時速

噴氣式飛機的問世，將航速一下子提高到900—950公里/小時，使飛機航速成功地接近音速。但是，要突破音障，實現超音速飛行，還必須對飛機的空氣動力外形進行一次質的變革。於是，航空專家們選擇了阻力係數最小的箭形翼結構模式。

1948年，前蘇聯拉沃奇金試驗設計局研製出第一架超音速飛機拉—176。飛機機翼設計成45°角後掠翼，動力裝置系推力22千牛的RD—45F渦輪噴氣發動機。1948年12月26日，年輕的蘇聯飛行員奧列格·索科羅夫斯基在試驗中心駕駛試驗型拉—176前線殲擊機進行試飛，在規定的水平飛行中，於7000米高空航速達到1105公里/小時，相當於1.021馬赫。其航速大大超過了當時國際航空聯合會登記在冊的世界記錄。1949年1月，試飛員們又連續6次創造了超音速飛行的速度記錄。

突破音障，實現超音速飛行的成功之舉使航空設計師和試飛員們信心倍增，決心突破2000公里/小時的速度大關。不久，米高揚設計局研製出世界上首架投入批量生產的超音速飛機—米格—19前線殲擊機。這種機翼後掠角為55度的戰機最大飛行速度可達1450公里/小時。1952年5月24日，前蘇聯試飛員格里格里·謝多夫駕駛試驗型樣機創造出當時世界最高速度記錄1.19馬赫。但是，由於某種原因，謝多夫的成績並未列入正式記錄。

1953年10月，美國駕駛員伊韋斯特駕駛YF—100A試驗型戰機，飛行速度達1215.298公里/小時，創造了新的世界記錄；1955年8月，美國飛行員漢斯駕駛投入批量生產的F—100C“超級配刀”戰鬥機，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；1956年，英國人特維斯駕駛FD—2試驗型飛機將世界飛行速度猛提至1821.7公里/小時（1.731馬赫）。此後，又輪到美國人露臉了：德柳和歐文駕駛F—101A和F—104A“戰鬥明星”戰鬥機在飛越25公里航段時，速度分別達到1943.5公里/小時和2259.538公里/小時。但是，歐文的這一記錄很快被法國人打破了。1958年10月，法國飛行員杜卡駕駛試驗型“粗毛犬”戰鬥機（因發動機複雜未投入批量生產）航速達到2330公里/小時。

F—100C戰鬥機

發展

再創輝煌，向3000公里時速進軍

美、法飛行員相繼突破2000公里/小時的速度大關，蘇聯也不甘落後。50年代後期，米高揚設計局研製出米格—21三角翼飛機。1959年10月，試飛員格·英索洛夫駕駛標號為E—66的米格—21試驗型樣機飛機，時速高達2388公里。

不久，美國人就打破了這項世界記錄。1959年年末，美國飛行員羅傑斯駕駛F—106A“三角標槍”三角翼無尾截擊機創造了2455.7公里/小時的新記錄。兩年後，美國飛行員羅賓遜駕駛裝配大加力推力式發動機的“巫毒”多用途戰鬥機又將航速提高到2585公里/小時。

1962年年中，前蘇聯飛行員格—莫索洛夫駕駛新式三角翼試驗型飛機E—166再次超過美國人，其航速達到2681公里/小時。

在以後的數年中，美國的“黑鳥”飛機占了上風。SR—71“黑鳥”於1962年4月首次升空。此型飛機的最初3架樣機系遠程截擊機，其標號為YE—12A，而投入批量生產的則是SR—71A型戰略偵察機。

1965年5月1日，羅伯特·史蒂文斯上校和武器操作手安德列·達尼威爾中校駕駛YE—12A在25公里航段的飛行期間取得3320.45公里/小時（3.17馬赫）的平均的、速度。這是噴氣式飛機的一項絕對記錄。另一位空軍飛行員華爾特·戴尼澤爾少校與武器操作手詹姆斯·庫尼大尉、諾艾里·沃爾納少校輪流駕駛，以2644.22公里/小時和2718.06公里/小時的航速分別打破了500公里和1000公里閉式航線上的飛行速度記錄。此外，美國人還獲取了負載1000或2000公斤飛行1000公里閉式航線的最高航速。

兩年後，羅伯特·史蒂文斯再創佳績。1967年4月17日， 他以3馬赫的速度飛完22400公里。這是當時航程最遠的一次飛行，為此他與偵察設備操作手肯尼特·赫利中校均榮獲國際航空聯合會頒發的金質獎章。

1967年10月5日，前蘇聯飛行員米·科馬羅夫駕駛E—266飛機（米格—25的原型機）從美國人手中奪回一項記錄：他在飛行200公里閉式航線時的速度達到2981.5公里/小時。這項世界記錄一直保持到今天。

70年代，美國“黑鳥”再創輝煌。1971年4月，飛行員托馬斯·艾斯蒂斯上校和操作手德溫·維克上校往返穿越整個美國上空，爾後環繞西部各州飛行一周，在不到10個小時的時間內，共飛行24000公里。

米格—29

1974年，美國一架戰略偵察機又創佳績：英國皇家海軍的一架F—4K“鬼怪”戰鬥機於1969年創造了由紐約飛抵倫敦用4小時40分的記錄，而飛行員詹姆斯·薩利溫少校和偵察設備操作手諾艾爾·威迪菲爾德少校駕駛機號為64—17972的SR—71A戰略偵察機，僅僅用1小時55分42秒就輕鬆飛完這條全長5570.80公里的航線，平均時速達2908.026公里；該機在法恩伯勒航空博覽會上展示一周之後由倫敦飛往洛杉嘰時，哈羅德·亞當斯大尉和偵察設備操作手威廉·馬丘勒克用了3小時47分鐘飛完全長9032公里的航程，平均時速為2387公里。

風光了10年之後，1976年7月27日，艾多福斯·布賴索烏少校和操作手約翰·費勒少校駕駛該機創造了3367.221公里/小時的1000公里閉式航線飛行速度記錄。同一天， 羅伯特·赫爾博大尉和操作手萊里·艾利奧特則以25929.031米打破了平飛高度的世界記錄。翌日，飛行員艾頓·約斯大尉和操作手莫漢少校駕駛SR—71由加利福尼亞的比爾空軍基地起飛，在25公里航段神奇般地創下一項時速3529.56公里的絕對速度記錄。

當然在那些年中，也並非SR—71“黑鳥”一枝獨秀，在一次航空速度節上蘇制米格—25殲擊機就曾是升起的一顆耀眼的新星。除了它的“法定繼承者”米格—31之外，米格—25是世界上速度最快的作戰飛機。北約情報機關曾經為米格—25作過極為出色的廣告宣傳：經雷達測定：“孤蝠”—B偵察機（北約對米格—25的稱呼）飛行時速高達3395公里（3.2馬赫），“孤蝠”殲擊機掛帶4枚“毒辣”空對空飛彈時航速仍可高達2969公里/小時。

由米高揚設計局研製的米格—25截擊機，不愧為噴氣式戰鬥機的佼佼者。它是世界上投入批量生產的第一架航速高達3000公里/小時的噴氣式戰鬥機。美國軍方對蘇聯作戰飛機在質量上的突破深感焦慮不安。為此，美國國會還專門舉行了一次聽證會。

1972年，米格—25進行了現代化改造。裝備了最大加力推力達132.4千牛的R—15BF—2—300型大功率發動機，在攜帶全部飛彈的情況下，飛行速度仍然可達3馬赫。以米格—25為基礎研製的E—266M試驗型飛機，在1975—1977年短短兩年內就創造了多項航空記錄；E—266A試驗型飛機的升限接近38000米。

美國中央情報局千方百計獵取這種超級性能戰鬥機的情報。他們首先將目標對準蘇聯防空軍飛行員威克托·別連科上尉。

1976年9月6日，別連科上尉在美國中央情報局間諜人員的策動下駕駛米格—25截擊機叛逃日本。

世界記錄

藍天巾幗，創下驕人記錄

在噴氣式飛機的速度較量中，巾幗同樣不讓鬚眉。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·科克蘭先後駕駛T—38、TF—104G、F—104G飛機在15—25公里航段上連續3次創造了女性世界飛行速度記錄，其航程分別達到1358.6公里/小時、2048.875公里/小時和2300.234公里/小時。

1975年6月，蘇聯功勳運動健將斯韋特蘭娜·薩維茨卡婭駕駛米格—25，時速達到2683公里，超過扎克琳383公里/小時。培養薩維茨卡婭完成創記錄飛行的教官是功勳試飛員、蘇聯英雄亞歷山大·菲奧多托夫。他僅帶幾次後，就發現了斯韋特蘭娜的天才。在教官眼裡，斯韋特蘭娜思維敏捷、吃苦耐勞、求知慾極強，能夠迅速掌握傳授給她的一切知識。而學生確實沒有辜負教官的培養和期望，很快就成為一名傑出的女飛行員。她以超過音速2倍的航速創下了女性飛行速度的世界記錄。