超音速飞机发展史，为何退出历史舞台？

超音速飞机是指飞机速度能超过音速的飞机。1947年10月14日，美国空军上尉查尔斯·耶格驾驶X—1在12800米的高空飞行速度达到1278公里/小时，M=1.1015，人类首次突破了音障。超音速飞机按照功能分为超音速战斗机、超音速轰炸机、超音速运输机、超音速客机、超音速侦察机、超音速教练机等。民用超音速客机的代表是英法联合研制的协和超音速飞机以及苏联的图-144，美国即将服役的Boom客机（计划2023年投入运营）。

发展历史

音速是指声音在空气中传播的速度。高度不同，音速也就不同。在海平面，音速约为1224公里/小时。在航空上，通常用M(即马赫)来表示音速，M=1即为音速的1倍；M=2即为音速的2倍。当飞机飞行速度接近音速时，周围的流动态会发生变化，出现激波或其它效应，会使机身抖动、失控，甚至空中解体，并且还可产生极大的阻力，使难以突破M=1的速度。人们把这种现象称之为音障。

经过了近二十年的努力，目前只有两种超音速客机在航线上使用过。这就是英法联合研制的协和号和前苏联的图-144客机。

1973年6月3日，图-144在参加巴黎国际航空展览时，突然坠毁，机上人员全部遇难。根据当时的报道，参展的图-144已经试飞过100余次，飞行时间约300小时。在此次航展上，该机共进行了两次飞行表演，且都是在协和号表演之后进行的。6月2日进行的第一次表演是专门为专业人员举行的，6月3日的则是为35万观众进行的公开表演。

图-144的坠毁是超音速客机第一次发生的重大事故。这一事件使前苏联推迟了该机交付民航使用的时间表。直到1976年12月，图-144才开始在国内航线上使用，主要是用来进行货运和邮运。1977年11月，图-144在莫斯科到阿拉木图的航线上定期运载旅客。大约在百余次飞行之后，又因发生事故而暂停了飞行。1979年前苏联生产出图-144的改进型图-144D，采用涡轮风扇发动机。它在经济性、噪音等方面都有很大改进，在1981年投入航线使用。但后来因苏联民航当局认为运行收益不大，没有继续发展使用。

工作原理

音速：音速约为每秒钟340米。马赫：超高速单位，物体运动的速度与音速的比值为马赫或马赫数。亚音速：速度小于1马赫。超音速：速度在1至5马赫间。高超音速：速度在5马赫以上。 高超音速飞机采用的是超音速燃烧冲压发动机，它类属于冲压发动机。冲压发动机的原理由法国人雷恩洛兰于1913年提出。冲压发动机由进气道、燃烧室、推进喷管三部分组成，它比涡轮喷气发动机简单得多。冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。该过程不需要高速旋转的、复杂的压气机。高速气流经扩张减速，气压和温度升高后，进入燃烧室与燃油混合燃烧，温度为2000—2200℃，甚至更高，经膨胀加速，由喷口高速排出，产生推力。

与喷气机的区别

今天喷气式飞机使用的最普通的喷气发动机是涡扇喷气发动机。带有外涵道的喷气发动机的早期设计出现在20世纪30年代。40和50年代，人们对早期的涡扇发动机进行了试验。然而，由于对风扇叶片设计制造的要求非常高，因此直到60年代，人们才得以制造出符合涡扇发动机要求的风扇叶片，从而揭开了涡扇发动机实用化的阶段。涡扇喷气发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，发动机利用气压机先对进入发动机的空气进行压缩，压缩的空气和燃料混合并被点燃，随后气体爆炸推动飞机前进，后面的涡扇和前面的压缩机处在同一根轴上。

超音速燃烧发动机同涡扇喷气发动机存在不同。其实，它也有别于火箭发动机。虽然，多级火箭的速度极高，可达20多马赫，但是它携带着全部的燃料，因而在相同体积的情况下，其有效负载低于安装有超音速燃烧冲压发动机的飞行器。

首架超音速飞机

协和式飞机（Concorde）是一种由法国宇航和英国飞机公司联合研制的中程超音速客机，它和苏联图波列夫设计局的图-144同为世界上少数曾投入商业使用的超音速客机。1976年1月，协和飞机投入商业运营。2003年5月31日，法航的协和客机进行了最后一次商业飞行。2003年10月24日，英航的协和客机结束了最后一次飞行。

协和式外形

协和奇特的外形是它引人注目的亮点：它不像普通客机那样使用后掠翼，而是使用三角翼；细长的机身旨在把飞行产生的阻力减到最小，纵向设计的油箱系统飞机更能很好地适合高速飞行。为了避免细长的机头在起降时挡住飞行员的视线，在设计时专家让“协和”头部下垂，这使其在空中的飞行姿态犹如鲲鹏展翅。

协和式飞机缺憾

协和客机超音速的特点让人垂涎三尺，但协和惊人的票价却让人不敢问津。造成协和昂贵票价的是协和的高制造成本和高油耗，这是协和自身致命的弱点，让许多航空公司敬而远之。此外，协和还有许多无法克服的毛病，如载客量小、噪音大等。在新形势下，协和渐渐地失去了市场。

协和式飞机退役

协和这个“空中骄子”生来就命运多舛。

1973年爆发第一次石油危机，飞机燃料价格猛涨3倍，外国订单几乎被全部取消。1979年第二次石油危机爆发，协和飞机再遭重创。1981年，从巴黎直飞华盛顿的协和航线被迫取消，其征服拉丁美洲的梦想也随之成为泡影。“9·11”事件使世界航空业遭受重创，伊拉克战争又使民航运输业雪上加霜。在这种情况下，乘坐协和的富翁们出行明显减少，他们开始关注每分钟近40美元的协和超音速运价。2000年7月25日，法航一架协和客机发生空难，机上114名乘客和机组人员全部遇难，这使人们对协和的畏惧大大增加。据报道，伊拉克战争爆发后，协和的上座率顿时从约50%下滑到20%。据统计，在近30年的商业运营中，英法两国的协和机群共运送乘客400万人左右，但这只是全球所有波音747客机几周的运量。

中国制造

2009年6月，由中国自主研发的新一代超音速教练机“猎鹰03”号，在南昌首飞成功。“猎鹰03”是一种融合了多项最新航空技术的新一代超音速教练机，它具有第三代战斗机的大迎角机动飞行能力和高敏捷性，可用于飞行学员的基础改装训练或作为伴随教练机进行战术训练。

技术门槛

一般来说，高超音速飞行器的研究方式、方法，技术途径都不同于传统飞行器。要实现飞行器高超音速飞行，必须突破高超音速发动机技术和一体化设计技术，如飞行器机体和推进系统设计一体化、气动设计一体化、结构设计一体化等技术，以及材料与结构技术、高超音速空气动力技术、燃料高超音速推进系统、高超音速地面模拟和飞行试验技术等。

本文参考资料：媒体报道、百度文库、百科等平台