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喷气式飞机(Jet Aircraft)是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机。喷气式飞机所使用的喷气发动机靠燃料燃烧时发生的气体向后高速喷射的反冲作用使飞机向前航行,它可使飞机获得更大的推力,飞得更快。1939年8月27日飞机设计师亨克尔和奥海因设计的He-178喷气式战斗机试飞乐成,它标志着人类航空中上喷气航行时代的到来。

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    中 文 名
    喷气式飞机
    英 文 名
    Jet Aircraft
    首次泛起
    1939年8月27日
    燃 料
    煤油
    分 类
    涡轮喷气发动机,涡轮扇发动机等
    原理
    利用牛顿反作用力的第三定律

    1简介

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    喷气式飞机(Jet Aircraft)是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机。螺旋桨飞机是靠螺旋桨旋转时发生的力来使飞机向前航行的。但是当螺旋桨的转速和飞机的航行速度到达一定水平时,就无法再靠加速螺旋桨转速使飞机更快了。而喷气式飞机所使用的喷气发动机靠燃料燃烧时发生的气体向后高速喷射的反冲作用使飞机向前航行,它可使飞机获得更大的推力,飞得更快。特别地在1万─2万米空气比力稀薄的高空,喷气发动机更有着螺旋桨活塞发动机所无法相比的优越性。低空低速性能相比螺旋桨的要差,另有最致命的就是发动机了,喷气机的一切性能最基础照旧发动机,高空高速情况下对发动机依赖很大。一旦发动机故障了就失去动力,而飞机自己比螺旋桨飞机重多了,滑翔性能差,考验航行员的时候到了,弄欠好就得死。喷气式战机,单指战机,空中缠斗酿成是更困难的一种任务,因为开火的最佳时机变得只在一瞬之间。虽然现在有了制导导弹,但是制导导弹会被滋扰,机炮攻击也很重要。

    2分类

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    世界上第一架真正实用化的喷气式飞机,普遍认为是1939年8月27日纳粹德国首度试飞乐成的亨克尔(Heinkel)He 178。今日的喷气式飞机多以75%至85%音速航行,相当于0.75至0.85马赫,它们所使用之推进系统,依照其运作原理的特性差异,通常还可以被大致分类为下面几种:

    涡轮喷气发动机(Turbojet Engine)

    涡轮扇发动机(Turbofan Engine)

    涡轮螺旋桨发动机(Turboprop)

    冲压式喷气发动机(Ramjet Engine,仍在生长阶段尚未实际量产)

    3历史生长

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    随着航空业的不停生长,世界上许多飞机设计师都在探索使飞机飞得更快的措施。他们在实践中发现,活塞式飞机已接近时速750千米,升限12000米的极限。要使飞机飞得更快更高,必须更换发动机。于是,喷气式飞机降生了。世界上最早提出喷气推进理论的是法国的马克尼上尉和罗马尼亚的亨利·康达。康达还在1910年前后试制过最早的喷气式飞机,并制造出一架原型机。20年代末,其时任英国空军教官的弗兰克·惠特尔提出了喷气发动机的设想,并于1930年申请了专利,但是其时惠特尔的设想听起来就象把人送上月球一样难以令人置信,飞机制造商们对此不感兴趣。直到1935年事情才有了转机,惠特尔获得一些空军人士的支持和银行家的资助,得以建设 “动力喷气有限公司”。1935年6月,惠特尔开始设计制造真正的喷气发动机。他和同事们一起从零开始,一个部件一个部件地研制,终于制造出第一台涡轮喷气发动机运转起来。险些与惠特尔同时,德国的冯·奥亨也在研制涡轮喷气发动机,并在1937年9月使发动机第一次运转乐成。由于获得亨克尔飞机公司的支持,装有冯·奥亨研制的Hes3B涡轮喷气发动机的He178飞机于1939年8月27日首次试飞乐成,成为世界上第一架喷气式飞机。

    最早发现喷气式飞机的是德国的飞机设计师。1939年,飞机设计师亨克尔找到研制喷气式发动机屡遭挫折的奥海因寻求相助,两人一拍即合。奥海因是位燃气涡轮专家,他从1934年起就开始研制涡轮发动机,并取得了一定的进展,这次跟亨克尔相助很是兴奋。两位有志青年密切配合,协调事情,一个设计飞机,一个设计燃气涡轮发动机,研究事情进展顺利。1939年8月27日,两人心血的结晶He-178喷气式战斗机试飞乐成,它标志着人类航空中上喷气航行时代的到来。而英国空军在惠特尔的 “U”型喷气发动机运转乐成之后 ,仍认为这种新型发动机只是一个远期设想,不必操之急,因而在喷气式飞机的研制上落在了德国的后面。直到1941年5月15日,英国的第一架喷气式飞机才在一片喧闹声中首次起飞。

    4事情原理

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    牛顿定律

    利用牛顿反作用力的第三定律。第一步,发动机前面装有空气压缩机,现代压缩机分为7--9级,压缩机转子周圈装满叶片,发动机启动后,压缩机旋转吸入外界的空气,外界的空气进入导向器以后,压缩机把气体一级一级向后压,气体的浓度越来越浓,压力也就越来越大,当气体通过最后一级后,气体压力增大许多倍。然后进入燃烧室,在燃烧室里,喷电打火,喷油燃烧,因气体中含有氧气,气体燃烧膨胀,向后喷出,燃烧室后面是涡轮,涡轮轴上装涡轮盘,涡轮盘周圈装满叶片,涡轮分7--13级,通过涡轮旋转再一级一级向后压,气体通过发动机后部的涡轮一级一级压缩,压力再提高几百倍,最后,通过尾部喷口喷出。发生反作用力,使飞机向前飞。

    烧煤油

    许多人都有一种错觉,认为飞机全都烧汽油。事实并不是这样,现代喷气式飞机就是选择煤油作燃料的。喷气式飞机发动机事情原理和活塞式发动机有所差异,它的燃烧历程并不是中断进行的。燃料点燃,以后就可以燃烧到发动机断油。所以,不要求燃料有相当好的蒸发性,烧汽油就显得大材小用了。不光这样,现代喷气式飞机飞得高、而且速度快,于是带来一个很大的问题:处在高空航行的飞机,因为空气相当稀薄,大气压力也小,而且燃料处于低压状态,通常在这种情况下,如果以汽油为燃料,油箱以及油路中的汽油就会马上沸腾,从而发生许多油蒸汽,阻塞油路,造成“气塞”。发动机也会由于得不到燃料而在空中停车,从而造成机毁人亡的严重航行事故。为了防止“气塞”泛起,喷气式飞机也只能接纳沸点比力高、而且不易蒸发的煤油作燃料了。此外,煤油的润滑性要比汽油好得多,而汽油会使发动机各个机件润滑性能变差,极大缩短发动机的使用寿命,因此这也是喷气式飞机烧煤油的另外一个原因。

    5速度纪录

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    喷气式飞机于第二次世界大战期间,在交战各方打得最为猛烈的时刻,英、德两国的喷气式战机相继飞上蓝天。英国的“格洛斯特”E28/39、“梅塞施密特”梅—262等战机在空战中都体现不俗。自那时起,世界航空大国的喷气式飞机在速度上展开了猛烈的较量。

    突破音障,冲刺2000公里时速

    喷气式飞机的问世,将航速一下子提高到900—950公里/小时,使飞机航速乐成地接近音速。但是,要突破音障,实现超音速航行,还必须对飞机的空气动力外形进行一次质的厘革。于是,航空专家们选择了阻力系数最小的箭形翼结构模式。1948年,前苏联拉沃奇金试验设计局研制出第一架超音速飞机拉—176。飞机机翼设计成45°角后掠翼,动力装置系推力22千牛的RD—45F涡轮喷气发动机。1948年12月26日,年轻的苏联航行员奥列格·索科罗夫斯基在试验中心驾驶试验型拉—176前线歼击机进行试飞,在划定的水平航行中,于7000米高空航速到达1105公里/小时,相当于1.021马赫。其航速大大凌驾了其时国际航空联合会挂号在册的世界纪录。1949年1月,试飞员们又连续6次缔造了超音速航行的速度纪录。1953年10月,美国驾驶员伊韦斯特驾驶YF—100A试验型战机,航行速度达1215.298公里/小时,缔造了新的世界纪录;1955年8月,美国航行员汉斯驾驶投入批量生产的F—100C“超级配刀”战斗机,将他的同胞伊韦斯特保持了近两年的纪录刷新成1323.312公里/小时;1956年,英国人特维斯驾驶FD—2试验型飞机将世界航行速度猛提至1821.7公里/小时(1.731马赫)。今后,又轮到美国人露脸了:德柳和欧文驾驶F—101A和F—104A“战斗明星”战斗机在飞越25公里航段时,速度划分到达1943.5公里/小时和2259.538公里/小时。但是,欧文的这一纪录很快被法国人打破了。1958年10月,法国航行员杜卡驾驶试验型“粗毛犬”战斗机(因发动机庞大未投入批量生产)航速到达2330公里/小时。

    再创辉煌,向3000公里时速进军

    美、法航行员相继突破2000公里/小时的速度大关,苏联也不甘落后。50年代后期,米高扬设计局研制出米格—21三角翼飞机。1959年10月,试飞员格·英索洛夫驾驶标号为E—66的米格—21试验型样机飞机,时速高达2388公里。不久,美国人便打破了这项世界纪录。1959年年末,美国航行员罗杰斯驾驶F—106A“三角标枪”三角翼无尾截击机缔造了2455.7公里/小时的新纪录。两年后,美国航行员罗宾逊驾驶装配大加力推力式发动机的“巫毒”多用途战斗机又将航速提高到2585公里/小时。1962年年中,前苏联航行员格—莫索洛夫驾驶新式三角翼试验型飞机E—166再次凌驾美国人,其航速到达2681公里/小时。1965年5月1日,罗伯特·史蒂文斯上校和武器操作手安德列·达尼威尔中校驾驶YE—12A在25公里航段的航行期间取得3320.45公里/小时(3.17马赫)的平均的、速度。这是喷气式飞机的一项绝对纪录。另一位空军航行员华尔特·戴尼泽尔少校与武器操作手詹姆斯·库尼大尉、诺艾里·沃尔纳少校轮流驾驶,以2644.22公里/小时和2718.06公里/小时的航速划分打破了500公里和1000公里闭式航线上的航行速度纪录。此外,美国人还获取了负载1000或2000公斤航行1000公里闭式航线的最高航速。1967年10月5日,前苏联航行员米·科马罗夫驾驶E—266飞机(米格—25的原型机)从美国人手中夺回一项纪录:他在航行200公里闭式航线时的速度到达2981.5公里/小时。这项世界纪录一直保持到今天。

    1976年7月27日,艾多福斯·布赖索乌少校和操作手约翰·费勒少校驾驶该机缔造了3367.221公里/小时的1000公里闭式航线航行速度纪录。同一天, 罗伯特·赫尔博大尉和操作手莱里·艾利奥特则以25929.031米打破了平飞高度的世界纪录。翌日,航行员艾顿·约斯大尉和操作手莫汉少校驾驶SR—71由加利福尼亚的比尔空军基地起飞,在25公里航段神奇般地创下一项时速3529.56公里的绝对速度纪录。虽然在那些年中,也并非SR—71“黑鸟”一枝独秀,在一次航空速度节上苏制米格—25歼击机就曾是升起的一颗耀眼的新星。除了它的“法定继续者”米格—31之外,米格—25是世界上速度最快的作战飞机。北约情报机关曾经为米格—25作过极为精彩的广告宣传:经雷达测定:“孤蝠”—B侦察机(北约对米格—25的称谓)航行时速高达3395公里(3.2马赫),“孤蝠”歼击机挂带4枚“狠毒”空对空导弹时航速仍可高达2969公里/小时。由米高扬设计局研制的米格—25截击机,不愧为喷气式战斗机的佼佼者。它是世界上投入批量生产的第一架航速高达3000公里/小时的喷气式战斗机。美国军方对苏联作战飞机在质量上的突破深感焦虑不安。为此,美国国会还专门举行了一次听证会。1972年,米格—25进行了现代化革新。装备了最大加力推力达132.4千牛的R—15BF—2—300型大功率发动机,在携带全部导弹的情况下,航行速度仍然可达3马赫。以米格—25为基础研制的E—266M试验型飞机,在1975—1977年短短两年内就缔造了多项航空纪录;E—266A试验型飞机的升限接近38000米。

    蓝天巾帼,创下骄人纪录

    在喷气式飞机的速度较量中,巾帼同样不让须眉。美国女航行员扎克琳·科克兰和俄罗斯女性斯韦特兰娜·萨维茨卡娅都创下了骄人的世界纪录。1961年8月、1963年4月和1964年5月,扎克琳·科克兰先后驾驶T—38、TF—104G、F—104G飞机在15—25公里航段上连续3次缔造了女性世界航行速度纪录,其航程划分到达1358.6公里/小时、2048.875公里/小时和2300.234公里/小时。1975年6月,苏联功勋运动健将斯韦特兰娜·萨维茨卡娅驾驶米格—25,时速到达2683公里,凌驾扎克琳383公里/小时。培养萨维茨卡娅完成创纪录航行的教官是功勋试飞员、苏联英雄亚历山大·菲奥多托夫。在教官眼里,斯韦特兰娜思维敏捷、刻苦耐劳、求知欲极强,能够迅速掌握教授给她的一切知识。而学生确实没有辜负教官的培养和期望,很快就成为一名杰出的女航行员。她以凌驾音速2倍的航速创下了女性航行速度的世界纪录。

    6意义

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    喷发动机的降生,为人们追求更快、更高的航行目标提供了可靠的动力。喷气式飞机一降生,就接二连三地打破了活塞式缔造的航行速度和高度的纪录。1944年,德国和英国的首批喷气式战斗机投入使用。1949年,第一架喷气式民航客机──英国的 “彗星”号首次航行。今后,人类航空史进入了喷气机时代。到今天,世界上绝大部门作战飞机和干线民航客机都早已实现了喷气化。

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    参考资料

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    [1].中国第一架喷气式飞机降生记

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    标签: 飞机 航空 科技

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    • 浏览次数: 5637 次
    • 更新时间:2014-12-18
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