《物理异想》课程论文 电子信息与电气工程学院 计算机科学与工程系 F1003031 夏元防 5100309874
《物理异想》课程论文 电子信息与电气工程学院 计算机科学与工程系 F1003031 夏元昉 5100309874
超音速飞行的昨天、今天与明天 美国海军“蓝天使”飞行表演队的一架F-18在水面上超低空超音速飞行，激波在水面留下一条航 迹，这要是地面，单薄一点的房子都可能被震倒 视频在此：http:l.youku.com/v_show/id_XMjE3NjY4NTIw.html “十大超低空飞行”排名第一（大陆的P才能看哦！） 自从莱特兄弟制造出了人类史上第一架飞机，人们一直梦想着飞得更高更 快。在1942年，英国的迈尔斯飞机公司开始设计人类史上第一架超音速飞机。 由于战事紧张，英国政府下令将所有设计数据移交给美国，贝尔飞机公司接手 之后将其命名为X-1,X-1实验机于1947年10月14日在Chuck Yeager 操纵下首次在平飞中突破音速。 历史上首次在平飞中突破音障的有人驾驶飞机Bel山X-1 Chuck Yeager(耶格尔) 人们很早就知道光有强大的推力是无法实现超音速飞行的。物体以接近音 速飞行时对前方空气产生压缩，形成的压力波以音速传播。亚音速飞行时，压 力波跑在飞机前面，在一定程度上起到把前方空气推开的作用；但以音速飞行
超音速飞行的昨天、今天与明天 美国海军 蓝天使 飞行表演队的一架 “ ” F-18 在水面上超低空超音速飞行，激波在水面留下一条航 迹，这要是地面，单薄一点的房子都可能被震倒 视频在此：http://v.youku.com/v_show/id_XMjE3NjY4NTIw.html “ ” 十大超低空飞行 排名第一（大陆的 IP 才能看哦！） 自从莱特兄弟制造出了人类史上第一架飞机，人们一直梦想着飞得更高更 快。在 1942 年，英国的迈尔斯飞机公司开始设计人类史上第一架超音速飞机。 由于战事紧张，英国政府下令将所有设计数据移交给美国，贝尔飞机公司接手 之后将其命名为 X-1，X-1 实验机于 1947 年 10 月 14 日在 Chuck Yeager 操纵下首次在平飞中突破音速。 历史上首次在平飞中突破音障的有人驾驶飞机 Bell X-1 Chuck Yeager(耶格尔) 人们很早就知道光有强大的推力是无法实现超音速飞行的。物体以接近音 速飞行时对前方空气产生压缩，形成的压力波以音速传播。亚音速飞行时，压 力波跑在飞机前面，在一定程度上起到把前方空气推开的作用；但以音速飞行
时，前方的压力波会叠在一起使阻力急剧增加至亚音速时的3倍，这就是“音 障”。 Pressure Waves Shock Wave Supersonic in Subsonic Flight at Mach One Shock Cone 随着飞机速度的增加，飞机对前方空气压缩形成的压力波不断被压紧，在音速的时候被压到 一起，阻力急剧增加。超过音速后，飞机把压力波甩到身后，阻力反而减小 Tho“Sound Barrie' Due to wave drag coefficient 标平票年一 -Drag divergence Mach number 1.0 Mach number 阻力在音速达到最高 当速度继续增加至1.2倍音速以上时，飞机“跑”到压力波前面去了，这时 的速度是原来的一倍，阻力却只增加30-50%。这样看来，音速显然是一道坎， 跨过去了，超音速阻力反而下降。 为了减小跨音速激波阻力的影响，NASA物理学家Richard Whitcombe 于1955年提出跨音速面积率-为了避免跨音速时额外的阻力，飞行器沿前进 轴线的截面积应该均匀改变，这就是著名的跨音速面积率，也是超音速飞机“蜂 腰"的来源。在运用了超音速面积率后，战斗机的最大速度从Mach1提升到了 Mach2甚至Mach3,超音速飞行再也不是一件困难的事情
时，前方的压力波会叠在一起使阻力急剧增加至亚音速时的 3 倍，这就是 音“ 障 。” 随着飞机速度的增加，飞机对前方空气压缩形成的压力波不断被压紧，在音速的时候被压到 一起，阻力急剧增加。超过音速后，飞机把压力波甩到身后，阻力反而减小 阻力在音速达到最高 当速度继续增加至 1.2 倍音速以上时，飞机 跑 到压力波前面去了，这时 “ ” 的速度是原来的一倍，阻力却只增加 30-50%。这样看来，音速显然是一道坎， 跨过去了，超音速阻力反而下降。 为了减小跨音速激波阻力的影响， NASA 物理学家 Richard Whitcombe 于 1955 年提出跨音速面积率--为了避免跨音速时额外的阻力，飞行器沿前进 轴线的截面积应该均匀改变，这就是著名的跨音速面积率，也是超音速飞机“蜂 腰”的来源。在运用了超音速面积率后，战斗机的最大速度从 Mach1 提升到了 Mach2 甚至 Mach3， 超音速飞行再也不是一件困难的事情
"Supersonic area rule"(M 1.0) Cross-section Cross-section area area Smoother area progression Lower maximum cross-section wing Wing Fuselage Fuselage 左为不用面积律设计的气动外形，右为利用面积律设计的气动外形，注意其特征性的“蜂腰” Indent fuselage Bulges at rear- at wing Ideal Actual Ideal Actual Nose Body station Tail Nose Body station Tail (a)YF-102A before area ruling.(b)F-102A after area ruling. YF102战斗机在用面积律修行之前（左）和之后（右），修形后的YF102轻松突破了音速，最大 空速Mach1.25 请参见F-l02的研发史http:len.wikipedia.org/wiki/Convair F-l02 Delta_Dagger
左为不用面积律设计的气动外形，右为利用面积律设计的气动外形，注意其特征性的“ ” 蜂腰 YF102 战斗机在用面积律修行之前（左）和之后（右）,修形后的 YF102 轻松突破了音速，最大 空速 Mach 1.25 请参见 F-102 的研发史 http://en.wikipedia.org/wiki/Convair_F-102_Delta_Dagger
人类史上第一架M2一级的战斗机-F-104 Upload to AFWing.com plauded DefeaceTalk.com 著名的MiG-25一史上第一种实用M3一级的战斗轰炸机 关于MiG-25的趣闻：1971年秋，第四次中东战争爆发前夕，MiG-25的侦察型跑到以色列上 空猛拍照片，恨得牙痒的以色列空军派当时以空军中最好的机种美国「-4鬼怪式上去企图拦截。 却见那MG-25尾部喷出红烟两道，加力燃烧室一阵轰鸣即绝尘而去，把吃了满嘴灰的F-4远远 撇在后面。以色列地面场站的看着仪器的记录目瞪口呆，乖乖，能飞马赫3.2的家伙 随着科技的发展，60年代初，英国布里斯托尔飞机公司和法国南方飞机公 司分别提出超音速客机的方案，在欧洲合作的大潮之下，两家公司的方案合并 为“协和”式计划一著名的“协和”式客机诞生了
人类史上第一架 M2 一级的战斗机—F-104 著名的 MiG-25—史上第一种实用 M3 一级的战斗轰炸机 关于 MiG-25 的趣闻：1971 年秋，第四次中东战争爆发前夕，MiG-25 的侦察型跑到以色列上 空猛拍照片，恨得牙痒的以色列空军派当时以空军中最好的机种美国 F-4 鬼怪式上去企图拦截。 却见那 MiG-25 尾部喷出红烟两道，加力燃烧室一阵轰鸣即绝尘而去，把吃了满嘴灰的 F-4 远远 撇在后面。以色列地面场站的看着仪器的记录目瞪口呆，乖乖，能飞马赫 3.2 的家伙 随着科技的发展，60 年代初，英国布里斯托尔飞机公司和法国南方飞机公 司分别提出超音速客机的方案，在欧洲合作的大潮之下，两家公司的方案合并 为“ ” — “ ” 协和 式计划 著名的 协和 式客机诞生了