突破“音障”的人類飛行

歷史上的今天：1947年10月14日（美國當地時間），美國試飛員查爾斯·耶格爾駕駛貝爾X—1型飛機，實現人類第一次超音速飛行。

“二戰”烽火呼喚超音速

第二次世界大戰的空中搏殺，催動了各個參戰國在飛機速度記錄方面的新一輪競賽。到戰爭后期，一些優秀的戰斗機的最大平飛速度已經達到每小時750公里，而這也接近了以活塞式發動機和螺旋槳驅動的飛機的極限。

此時，一些試圖以俯沖來獲得更大速度的飛行員發現，他們很可能會在高速飛行中撞上一堵“無形的墻”，使飛機失控甚至墜毀。這種現象后來被稱為“音障”，它出現的原因，就是接近音速的飛機已經快要追上自己發出的聲波。聲波疊加累積的效果，會使飛機前方局部氣流的速度達到音速，產生局部激波，帶來巨大的阻力。激波還會使流經機翼和機身表面的氣流變得非常紊亂，使飛機難以控制。如果想要讓飛機突破“音障”，無疑需要更強勁的動力，但活塞式發動機和螺旋槳已經不可能完成這個任務。高速旋轉的螺旋槳，其尖端的速度已經超過了音速，從而使螺旋槳的效率急劇下降，讓飛機動力不足。

很顯然，突破“音障”的任務只能交給噴氣式飛機來完成。事實上，早在1941年，德國就試圖將Me163打造成一種超音速噴氣式戰斗機。這種“矮胖”的小飛機使用了在當年屬于高科技的火箭發動機，風洞試驗也表明它具有超音速飛行的“潛質”，但機體結構的局限使它同樣遇到了“音障”問題。此后，日益緊迫的戰局，以及火箭發動機驚人的燃料消耗，使德國放棄了超音速計劃。一些未經證實的資料顯示，Me163曾經在俯沖時短暫地超越音速，但代價是飛機幾乎無法操縱。對于續航能力只有大約8分鐘的Me163來說，這樣的“超音速”并沒有什么價值。

面對德國研制成功Me163和另一種噴氣式戰斗機Me262，并將它們投入實戰的局面，盟軍各國也積極進行噴氣式戰斗機的研究，其中也包括超音速項目。1943年，盟軍陣營中噴氣機技術最好的英國開始研制噴氣式超音速試驗機，但在同一年，一些使用活塞式發動機的飛機因為“音障”導致墜機，使英國得出了“超音速飛行太危險”的結論，并停止了相關研究。

X—1突破“音障”

第二次世界大戰結束之后，德國的航空技術資料被美、英、蘇等國瓜分，并與這些國家戰時的科研成果結合起來。豐富的參考資料，讓實現超音速飛行變得觸手可及。1947年，突破“音障”的桂冠就被美國的X—1試驗機摘得。

由美國貝爾公司建造的X—1，是世界上第一種純粹為了試驗目的而設計制造的飛機。它又被稱作XS—1，這個編號，取自英語“試驗超音速（Experimental Supersonic）”的縮寫。為了實現突破“音障”的目標，X—1在機體設計上下了很多工夫：它的機身最大限度地模仿了12.7毫米航空機槍的子彈，因為在當年的天空中，這是為數不多的能以超音速飛行的物體；它的機翼雖然還是和活塞式發動機飛機相似的平直翼，卻盡可能減小翼面厚度，以降低“音障”對飛機的影響。X—1使用了一種有4個燃燒室的火箭發動機以提供足夠的推力，但這也使它的續航能力只有大約5分鐘，因此必須由B—29轟炸機改裝的母機帶到空中，再脫離母機獨自飛行，燃料耗盡后滑翔降落。

在1946年和1947年里，通體橘紅色的X—1進行了數十次試飛，按照循序漸進的原則逐漸逼近“音障”，以避免機毀人亡的危險。可是到了1947年10月14日，擔任試飛員的查爾斯·耶格爾再也等不及了。這或許是因為他在12日夜間縱馬狂奔取樂時，撞在木欄上摔斷了2根肋骨，故而擔心失去重返藍天的機會。

按照原定計劃，耶格爾在14日只要飛到0.97馬赫，也就是當地音速的0.97倍就算完成任務；但這天當地時間早上8點，他坐進X—1的駕駛艙之后，便自作主張沖擊“音障”。由于肋骨受傷，他甚至無力關上X—1的艙門，只得由B—29上的同事協助。X—1在大約6000米高度脫離母機，并迅速爬升到13000米的高空。此時，地面上聽到遠方傳來了雷聲一般的巨響，實際上這是X—1突破“音障”時產生的音爆。這一次超音速飛行只持續了20秒，最高速度達到1.06馬赫，大約相當于每小時1120公里。但就是這20秒，讓人類航空史翻開了新的一頁。

超音速飛行大展宏圖

成功突破“音障”之后，人們很快發現“音障”只有一道。也就是說，只要實現超音速，那么以1.5馬赫或者2馬赫飛行也不再是難題。到20世紀50年代中期，戰斗機已經步入了2馬赫時代。但在人類向3馬赫挑戰時，高速飛行摩擦生熱導致的機體強度下降，也就是所謂“熱障”問題開始顯現出來。

為此，美國使用鈦合金來制造SR—71偵察機和XB—70轟炸機，使它們具備克服“熱障”，突破3馬赫的能力；鈦合金加工技術比較落后的蘇聯，則使用不銹鋼制成米格—25戰斗機作為應對。但這樣的高速度不僅成本過于高昂，而且在戰爭中并不實用。因此，在戰斗機領域，保證2馬赫的速度，而且突出機動性能的機型最終成為主流，并且向著追求超音速巡航，也就是連續超音速飛行半小時以上的方向發展。而3馬赫的轟炸機和偵察機，則分別被導彈和衛星所取代。

超音速帶來的狂熱也蔓延到民用客機領域。20世紀60年代末，英法合作的“協和”和蘇聯的圖—144相繼開始研制，并在70年代中期投入商業運營。但巨大的噪音和燃料消耗，使這些超音速客機都在商業上遭遇慘敗。美國波音公司見勢不妙，也將研制中的波音SST超音速客機下馬。但直到今天，在航空工業較為發達的美國和西歐，依然不時會響起研制更經濟的新一代超音速客機的呼聲。

至于親自開啟了人類超音速時代的耶格爾，則在1997年10月14日，也就是自己首次超音速飛行50年后，在愛德華空軍基地做了最后一次超音速飛行。這一天，74歲的他駕駛著當時美國空軍最先進的F—15D戰斗機向藍天告別。第二天，在美國的黑石沙漠里，由英國人制造的“突擊”號超音速汽車（Thrust SSC），由安迪·格林駕駛，在陸地上首次突破“音障”。人類向超音速沖擊的歷史，又翻開了新的一章。

自從馴服牲畜、發明車輪以來，人類就在尋找更快捷的前往遠方的方法。進入蒸汽時代之后，追求速度的進程被大大加快。突破“音障”則又是一個重要的里程碑，憑借機械的力量，人類的行進速度不僅超過了鳥獸，甚至連聲音都無法企及。

據說，每當“協和”號客機在大西洋上空加速到2馬赫的時候，機艙里都會響起一陣熱烈的掌聲。“協和”號的乘客大多是來自上流社會的顯貴，他們不僅衣食無憂，對穿洲越洋也早就習以為常；能讓他們感到敬畏的，或許唯有科技的力量。

將超音速比作技術時代的圖騰，可以說并不過分。“協和”號離開了藍天，卻把超音速旅行的美好記憶永留人間；在千千萬萬的人向往超音速飛行的背后，是在現代社會中似乎褪色，其實卻早已深入人類骨髓的冒險精神。