--(原載1951年10月《開明少年》)
把聲音扔在後頭
國慶節,毛主席站在天安門上,檢閱咱們的解放軍、志願軍和民兵。
正當地面的隊伍在天安門前通過的時候,天空裡隆隆隆的聲音由遠而近。大家抬起頭來看,咱們的空軍飛過來了。帶頭的是雙發動機的重轟炸機,跟著的是單發動機的戰鬥機,排列得整整齊齊,好像一隊又一隊大雁,在天空裡飛過。
隔了一會兒,天空裡掠過一隊隊樣子很特別的飛機。它們的翅膀往後掠,從下面看上去好像燕子。它們的方向舵和升降舵都在向上翹的尾巴上,因而從側面看,好像鯊魚。飛機週身銀灰色,襯著亮藍的天空,像一隊一隊鯊魚在平靜的海水裡游過。
最特別的是這種飛機沒有螺旋槳。它們一邊向後噴氣,一邊直向前竄,比用螺旋槳的飛機快多了。
更奇怪的是:它飛過來的時候沒有一點兒聲音;等到人們聽到聲音,它早已掠過人們的頭頂了。那聲音好像一大張鑌鐵片在半空中振動,跟在飛機後面,隔著很大一段距離。
這種飛機原來飛得比聲音的傳播速度還要快,它能追過它自己的發動機發出來的聲音。
這種飛機就是噴氣戰鬥機。
速度接近極限
聲音傳播的速度是1200千米/小時。要是有人在離我們1千米的地方開槍,我們看見了火光,得隔3秒鐘才聽到槍聲。
3秒鐘1千米,要追上這樣的速度是很不容易的。經過了多少飛機工程師和飛行員的努力,飛機不但追上了,而且超過了聲音,把聲音扔在了後頭。
1903年,世界上第一架飛機離開了地面,它才飛了260米,不到1分鐘就落下來了。即使它能飛1個小時,也不過20千米。
過了10年,飛機的速度增加了4倍多,1小時能飛100多千米了。
又過了10年,飛機的速度又增加了3倍,1小時能飛400千米了。颶風的最高風速,也不過200千米/小時。俗話說「快馬追風」,風真個給飛機追過了。
要使飛機飛得快,只有兩條路可走:一是增加發動機的力量;一是改變飛機的形狀,減少空氣對它的阻力。
可是過了第三個10年,到了1933年,飛機的速度只增加了3/4,一小時能飛709千米。
直到1939年,飛機最快的飛行記錄也不過756千米/小時,再要增加速度已經非常困難了。人們發現,飛機的速度越來越接近它的極限了。
這個極限就是聲音傳播的速度。我們不要忘記了,那時的飛機全是用螺旋槳推進的。
聲音的牆壁
聲音傳播的速度,怎麼會成了飛機飛行速度的極限呢?
要回答這個問題,咱們先得說一說聲音在空氣中是怎麼傳播的。
咱們看來,空氣是空的,好像沒東西一個樣。其實不然,空氣是一粒一粒很小的透明而有彈性的球。這種很小的透明的有彈性的球,就是空氣的分子。
我們打一下鼓,蒙在鼓上的皮就振動起來。鼓皮一振動,就強迫貼近鼓皮的空氣分子也振動起來。貼近鼓皮的空氣分子一振動,又強迫鄰近的空氣分子也發生振動。鼓皮的振動就這樣由近而遠,靠空氣的振動傳開去。
空氣的振動傳到我們耳朵裡,我們耳朵的「鼓膜」也被迫振動起來,我們就聽到了打鼓的聲音。聲音傳播的速度,原來就是振動在空氣的分子之間傳遞的速度,也就是空氣分子受了打擊彈開去的速度。
我們已經知道聲音在空氣中傳播的速度是1200千米/小時。
飛機的速度要是不超過1200千米川。時,情形是怎樣的呢?
飛機一直向前飛,飛機的頭部和兩翼的前緣撞擊了前邊的空氣分子;這些空氣分子就以1200千米川。時的速度彈開去,讓飛機平穩地通過。
假如飛機的速度達到了1200千米川。時,情形又怎樣呢?
飛機一直向前飛,它前邊的空氣分子仍舊以1200千米/小時的速度彈開去。可是飛機以同樣的速度趕上了它們,使它們來不及讓路。這時候,空氣的分子在飛機的前面越積越多,成了一道看不見的卻又非常堅固的牆壁。咱們管它叫「音障」——聲音的牆壁。
要衝破這一道看不見的「音障」,非得用更大的力量不可。螺旋槳推進器是完成不了這個任務的。
螺旋槳轉動的時候,也得推開空氣的分子。螺旋槳旋轉的速度比飛機前進的速度快得多得多。飛機還遠沒有達到音速,它的螺旋槳已經碰上了聲音的牆壁。
這個衝破「音障」的艱巨任務,只好讓新一代的飛機來完成了。這種新一代的飛機,就是用噴氣發動機來推進的飛機。
鑽天和火箭
噴氣推進的原理,人們早就知道了。
過春節的時候,孩子們都歡喜放煙花鞭炮。有一種煙花叫「鑽天」,又叫「九龍」。把「鑽天」的引線點著了,它就噴出一小股火星,嗤的一聲,竄上天空。
「鑽天」裡頭裝的是火藥,火藥燒著了,變成大量氣體,打後邊衝出來,「鑽天」就直向前竄。據說八九百年前,咱們中國已經應用噴氣推進的原理,製造出了好些種當時的新式武器。
在第二次世界大戰中,也出現了好些種用噴氣推進的新式武器。
蘇聯在大舉反攻的時候,使用了一種叫做喀秋莎的火箭。那種細長的火箭,前半部分實際上是個炮彈,後半部分是個裝滿火藥的噴氣推進器。火箭成排地放在發射架上,一按電鈕,後半部分的火藥一點著,只見無數道火光一齊向德軍陣地飛去,速度比聲音還快,把希特勒的法西斯匪軍打得心驚膽戰,無處藏身。
希特勒匪幫用來轟炸英國倫敦的飛彈,其實是個大型的火箭。飛彈的頭部是個大炸彈,肚子裡有兩個鋼筒。一個裝液體燃料——汽油或酒精,一個裝壓縮氧氣。液體燃料和氧氣混合在一起,燃燒時,生成大量的氣體,從飛彈尾部的噴氣口噴出來,飛彈就立刻竄向天空。只消1分鐘,飛彈就竄到了離地面40千米的高空中,速度達到5000千米/小時,比聲音快多了。這時候,飛彈帶的燃料差不多燒完了,就憑著這樣高的速度繼續向前衝,衝過了英吉利海峽,落在倫敦市區。
希特勒妄想用飛彈來摧毀英國人民的鬥志,結果適得其反,更增強了英國人民對德國法西斯的仇恨。希特勒的第三帝國終究沒逃出最後滅亡的命運。
噴氣發動機
蘇聯的喀秋莎火箭和德國的飛彈都是靠向後噴氣來推進的,飛行速度都超過了聲音傳播的速度。證實了噴氣推進可以衝破「音障」——這看不見的聲音的牆壁。
現在的噴氣戰鬥機跟飛彈一個樣,也用汽油作燃料,可是它不帶壓縮氧氣。希特勒的飛彈帶的壓縮氧氣,份量比燃料重得多;免去了這一負擔,飛機就可以多帶成倍的燃料,就可以延長飛行時間,飛得更遠。
汽油燃燒需要氧氣,不帶氧氣,汽油怎麼會燃燒呢?
不打緊,空氣中有的是用不完的氧氣,只要想法子充分地利用起來就成了。
工程師在設計噴氣發動機的時候,給它裝上了兩套「渦輪」,兩套「渦輪」裝在同一根軸上,中間隔了個燃燒室。
油箱裡的汽油用管子送進燃燒室。汽油和燃燒室裡的空氣相混合,燃燒生成的氣體向後噴去;後邊那套「渦輪」就像風車那樣旋轉起來,帶動了前邊那套「渦輪」;前邊那套「渦輪」就把吸進來的空氣壓進燃燒室裡,使汽油不停地燃燒。
噴氣戰鬥機的頭上有個進氣的大窟窿,它好像張大了嘴,盡量吸進更多的空氣。
噴氣發動機有足夠的力量使飛機衝破「音障」;但是飛機本身,撞在這看不見的牆壁上還可能粉身碎骨。怎麼辦呢?一是選用更加堅固的材料,一是加強各部分的結構;最最重要的是改變飛機的外形,盡一切可能減輕「音障」對它的撞擊。噴氣戰鬥機的形狀跟用螺旋槳的樣子所以這樣不同,原因就在於此。
空中巡邏隊
前邊已經說過,聲音傳播的速度是1200千米/小時。在國慶節那天,我們親眼看到咱們的噴氣戰鬥機已經追過了聲音。
從北京到上海,直線距離只1400千米左右。我們的噴氣戰鬥機,不消一個小時就能從北京飛到上海。
咱們的祖國多麼遼闊廣大。噴氣戰鬥機就是最有力的空中巡邏隊。誰要是膽敢從空中侵犯咱們的祖國,一定逃不脫機毀人亡的可恥下場。
|
|