任何一个曾经在高空跳水时腹部下垂的人都可以告诉你,当你碰到流体而没有给它让路的时间时,它往往会反击。潜水员通过更流线型的跳水击败物理,而速度更快的汽车和飞机则通过更具空气动力学的形状来做到这一点。但在靠近声屏障的地方,流线型在这里g是不够的——在这个速度下,让飞机保持在高空的空气开始以看似无法克服的阻力、牙齿嘎嘎作响的湍流和残酷的冲击波冲击你。事实上,许多人认为这个声屏障是牢不可破的,直到1947年10月14日,查克·叶格的火箭-动力钟X-1证明他们错了。
但如果你能把堆积的空气变成你的优势呢?如果你不用螺旋桨来搅动它,也不用火箭来燃烧它,而是把它装进一个特殊形状的管子里,用爆炸把它泵起来,然后在没有主要运动部件的情况下,以超音速的速度从喷嘴里喷出来,会怎么样?你会有一种非常特别的喷气发动机,一种“飞舞的火炉管”,适合以每小时数千英里的速度划过天空冲压喷气.
广告
但冲压式喷气发动机表面上的简单性是具有欺骗性的;它需要尖端的航空工程、现代材料和精密制造才能成功——这在一定程度上解释了为什么一个几乎和动力飞行一样古老的想法在冷战期间获得有限的成功之前被反复接受和抛弃了几十年。
与主要的速度竞赛不同,火箭使用机载氧化剂(如硝酸铵、氯酸钾或氯酸铵)燃烧燃料,冲压式喷气发动机呼吸空气。因此,虽然火箭可以在接近真空的太空中运行,但冲压式喷气机必须在大气层中飞行。它们也必须以非常高的速度飞行——大约2.5-3.0或3马赫倍音速——因为冲压式喷气发动机是靠闸板压力,飞机高速飞行所带来的自然空气压缩。换句话说,冲压式喷气发动机是曾经反对高速飞行的冲击波和压缩力的盟友;他们真的随波逐流[来源:百科全书;美国国家航空航天局].
冲压发动机在长距离飞行中比火箭效率更高,但也有一个明显的缺点:在低速飞行时毫无用处。因此,它们依靠助推器火箭或其他运载工具来提高速度。独立冲压发动机通常使用混合动力发动机[来源:美国国家航空航天局].
如果这个解释以超音速飞过你身边,那可能是因为我们跳过了很多很酷很有趣的东西。让我们看看喷气式发动机是如何发展来制造这个现代奇迹的。
广告