開創航空新紀元的噴氣式飛機

從1903 年世界第一架飛機試飛到第二次世界大戰末期,所有飛機都是用活塞式航空發動機作為動力裝置的,所以那時的飛機統稱為活塞式飛機。隨著人類對飛行速度的更高需求,20 世紀40 年代,一種新型發動機——噴氣式發動機被英國航空工程師惠特爾發明出來。噴氣式發動機的出現,使飛機的飛行速度突破了音障,超過了音速,自此噴氣式飛機逐漸取代了活塞式飛機,開啟了航空史的新紀元。

開創航空新紀元的噴氣式飛機
噴氣式轟炸機
開創航空新紀元的噴氣式飛機

轟炸機的發展由活塞式過渡到噴氣式,其結構、氣動佈局、飛行效能等方面都有很大提升,到20世紀60年代,噴氣式轟炸機日趨完善,不但可以超音速飛行,而且飛行高度更高,航程更遠,機載裝置更完善。在氣動佈局方面,這一時期的噴氣式轟炸機開始採用後掠翼和變後掠翼技術,解決了在較大速度範圍和高度範圍內的飛行問題。

開創航空新紀元的噴氣式飛機

早在1940年,德國阿拉多公司就研製出世界上第一架噴氣式轟炸機——Ar234,並於1945年裝備部隊。這種飛機是單座上單翼機,在兩側內翼下各吊裝一臺渦輪噴氣發動機,整個飛機氣動外形呈流線型。駕駛艙在機頭,採用透明增壓式結構。不過,此時由於德國戰敗投降,為避免落入蘇聯人手中,德軍將飛機毀掉了。不論從哪方面說,Ar234的設計在當時都是十分先進的。雖然它在戰爭中沒有發揮很大的作用,但不能因此而忽視它在噴氣式轟炸機發展史上的地位。

第二次世界大戰結束後,航空工業比較發達的幾個國家先後製造出噴氣式轟炸機。美國最早生產的噴氣式轟炸機是B-45C和RB-45C,前者生產了10架,後者生產了33架。蘇聯最早生產的噴氣式轟炸機是伊爾-28。

1947年12月17日,美國第一架後掠翼噴氣式轟炸機XB-47完成首次飛行。1964年1月,美國空軍提出發展一種新型遠端戰略轟炸機,要求其作戰高度在12000米以上,具有洲際飛行航程,能攜帶核彈。美國波音公司根據要求研製出B-52轟炸機。這種飛機生產最多的兩種型號是B-52G和B-52H,這兩種機型改裝了渦輪風扇發動機,航程增加了10%~15%,可攜帶兩枚空對地導彈。蘇聯生產的第一種超音速轟炸機是圖22,它的最大速度為1800千米/時;法國“幻影”Ⅳ也是超音速轟炸機,飛行高度為12000米,最大速度為2695千米/時。

噴氣式運輸機

1946年英國德·哈維蘭公司研製出“彗星Ⅰ”噴氣式運輸機,這是世界上第一架噴氣式運輸機。不過,該機在執行的兩年內,相繼發生四起嚴重飛行事故,經過詳細調查和研究,調查人員確認造成事故的主要原因是飛機結構疲勞強度不夠,因而在1954年該款運輸機全部停飛。

後來,德·哈維蘭公司又進行了一系列試驗。1958年4月,第一架“彗星Ⅵ”,噴氣式運輸機首次試飛,10月正式投入使用,直到1965年才退出主要航線。

這款噴氣式運輸機雖然發生過幾次事故,但在噴氣式運輸機的設計製造方面,確實總結出了許多經驗教訓,為各國發展噴氣式運輸機提供了經驗。在此期間,美蘇等國先後研製出一批噴氣式運輸機,如美國的波音、DC系列運輸機,蘇聯的圖、伊爾系列運輸機等。

大型噴氣式運輸機

20世紀60年代以來,大型運輸機和超音速飛機開始登上歷史舞臺。比較出名的大型運輸機有蘇聯的安-22、伊爾-76、伊爾-86;美國的C-141、C-5A、波音747、波音787;法國的空客系列等。超音速運輸機最出名的當數英、法聯合研製的協和式運輸機和蘇聯生產的圖-144運輸機。

協和式超音速飛機共有四臺渦輪噴氣發動機,單臺推力達169320牛。這種發動機具備了一般在超音速戰鬥機上才使用的加力燃燒室,最大飛行速度可達2499千米/時,巡航速度達到2150千米/時,巡航高度為18000米,具有先進的電子裝置,能夠達到Ⅲ級自動降落和起飛,即完全能按照程式和指令,在無飛行員操縱下自動起飛與降落。

開創航空新紀元的噴氣式飛機
開創航空新紀元的噴氣式飛機

值得一提的是,協和式飛機的機形獨特,機頭細長下垂,頗具辨識度。不過,這樣的設計有利有弊,好處在於可以獲得較高的低速仰角升力,有利於起降,又可以降低超音速飛行時產生的阻力。但不利在於,由於機頭過於細長,飛行員在起降時的高仰角導致視線會被機頭擋住,為了改善起降視野,機頭設計成可下垂式,在起降時可以下垂5度至12度,巡航時再調回正常狀態,這樣龐大的機頭角度調整裝置增加了飛機的重量,佔用了飛機的寶貴空間。

目前噴氣式運輸機的發展狀況

目前,在各國民用航空中,普遍執行的機型大多是歐洲的空客系列和美國的波音系列。如A-380是歐洲空中客車公司於1996年4月研製生產的四引擎、555座級超大型遠端寬體客機,航程為15200千米,有空中巨無霸之稱。不只機體大、航程遠,A-380還採用了新一代發動機和先進的機翼,起落架也採用了新的技術,飛行起來十分安靜。

與歐洲空客勢均力敵的是美國波音公司,波音公司擁有非常成功的民用運輸機產品系列,包含波音737、波音747、波音757、波音767、波音777、波音787等眾多耳熟能詳的型號。其中,波音737自1964年推出以來頗受讚譽,衍生出737MAX7、737MAX8等14個型號。不過,今年對於波音公司來說可謂多事之秋,波音737系列中的737MAX8先後發生多起墜機事件,造成重大傷亡。2019年3月13日,波音公司宣告737MAX8全部停飛。接連發生的事故以及此次叫停,為波音飛機未來的發展蒙上了一層陰影,也使人們重新反思飛機的發展與安全問題。

中國的大型噴氣式運輸機

近年來,中國在研製大型噴氣式運輸機方面也有重大突破,如2008年開始研製、2017年成功首飛的C919大型客機就是中國首款按照最新國際適航標準,具有自主智慧財產權的大型噴氣式幹線民用飛機。C是China的首字母,也是中國商飛英文縮寫COMAC的首字母,第一個“9”寓意“天長地久”,“19”代表的是中國首款中型客機最大載客量為190座。除此之外,中國第一次完全自主設計製造的噴氣式支線客機ARJ21-700也於2017年完成首飛,並交付使用。

除了大型民用運輸機,我國還設計製造了新型軍用運輸機——運-20。該機作為大型多用途運輸機,可在複雜氣象條件下,執行各種物資和人員的長距離航空運輸任務。超大的載重量、優良的效能、圓潤的身形使得運-20一經面世便獲得青睞,很多人將它親切地稱為“胖妞”。C919、“胖妞”都是引領我國大型飛機發展的排頭兵,在我國的航空史上留下了極為重要的一筆。

開創航空新紀元的噴氣式飛機
開創航空新紀元的噴氣式飛機

介紹了這麼多噴氣式飛機,我們不難看出20世紀40年代以後的航空史基本上就是由噴氣式發動機書寫的。 因為有了更強勁的“心臟”,飛機變得更大,飛得更高、更遠了!

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