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喷气飞机


——(原载1951年10月《开明少年》)

   
把声音扔在后头

  国庆节,毛主席站在天安门上,检阅咱们的解放军、志愿军和民兵。
  正当地面的队伍在天安门前通过的时候,天空里隆隆隆的声音由远而近。大家抬起头来看,咱们的空军飞过来了。带头的是双发动机的重轰炸机,跟着的是单发动机的战斗机,排列得整整齐齐,好像一队又一队大雁,在天空里飞过。
  隔了一会儿,天空里掠过一队队样子很特别的飞机。它们的翅膀往后掠,从下面看上去好像燕子。它们的方向舵和升降舵都在向上翘的尾巴上,因而从侧面看,好像鲨鱼。飞机周身银灰色,衬着亮蓝的天空,像一队一队鲨鱼在平静的海水里游过。
  最特别的是这种飞机没有螺旋桨。它们一边向后喷气,一边直向前窜,比用螺旋桨的飞机快多了。
  更奇怪的是:它飞过来的时候没有一点儿声音;等到人们听到声音,它早已掠过人们的头顶了。那声音好像一大张镔铁片在半空中振动,跟在飞机后面,隔着很大一段距离。
  这种飞机原来飞得比声音的传播速度还要快,它能追过它自己的发动机发出来的声音。
  这种飞机就是喷气战斗机。
   
速度接近极限

  声音传播的速度是1200千米/小时。要是有人在离我们1千米的地方开枪,我们看见了火光,得隔3秒钟才听到枪声。
  3秒钟1千米,要追上这样的速度是很不容易的。经过了多少飞机工程师和飞行员的努力,飞机不但追上了,而且超过了声音,把声音扔在了后头。
  1903年,世界上第一架飞机离开了地面,它才飞了260米,不到1分钟就落下来了。即使它能飞1个小时,也不过20千米。
  过了10年,飞机的速度增加了4倍多,1小时能飞100多千米了。
  又过了10年,飞机的速度又增加了3倍,1小时能飞400千米了。飓风的最高风速,也不过200千米/小时。俗话说“快马追风”,风真个给飞机追过了。
  要使飞机飞得快,只有两条路可走:一是增加发动机的力量;一是改变飞机的形状,减少空气对它的阻力。
  可是过了第三个10年,到了1933年,飞机的速度只增加了3/4,一小时能飞709千米。
  直到1939年,飞机最快的飞行记录也不过756千米/小时,再要增加速度已经非常困难了。人们发现,飞机的速度越来越接近它的极限了。
  这个极限就是声音传播的速度。我们不要忘记了,那时的飞机全是用螺旋桨推进的。
   
声音的墙壁

  声音传播的速度,怎么会成了飞机飞行速度的极限呢?
  要回答这个问题,咱们先得说一说声音在空气中是怎么传播的。
  咱们看来,空气是空的,好像没东西一个样。其实不然,空气是一粒一粒很小的透明而有弹性的球。这种很小的透明的有弹性的球,就是空气的分子。
  我们打一下鼓,蒙在鼓上的皮就振动起来。鼓皮一振动,就强迫贴近鼓皮的空气分子也振动起来。贴近鼓皮的空气分子一振动,又强迫邻近的空气分子也发生振动。鼓皮的振动就这样由近而远,靠空气的振动传开去。
  空气的振动传到我们耳朵里,我们耳朵的“鼓膜”也被迫振动起来,我们就听到了打鼓的声音。声音传播的速度,原来就是振动在空气的分子之间传递的速度,也就是空气分子受了打击弹开去的速度。
  我们已经知道声音在空气中传播的速度是1200千米/小时。
  飞机的速度要是不超过1200千米川。时,情形是怎样的呢?
  飞机一直向前飞,飞机的头部和两翼的前缘撞击了前边的空气分子;这些空气分子就以1200千米川。时的速度弹开去,让飞机平稳地通过。
  假如飞机的速度达到了1200千米川。时,情形又怎样呢?
  飞机一直向前飞,它前边的空气分子仍旧以1200千米/小时的速度弹开去。可是飞机以同样的速度赶上了它们,使它们来不及让路。这时候,空气的分子在飞机的前面越积越多,成了一道看不见的却又非常坚固的墙壁。咱们管它叫“音障”——声音的墙壁。
  要冲破这一道看不见的“音障”,非得用更大的力量不可。螺旋桨推进器是完成不了这个任务的。
  螺旋桨转动的时候,也得推开空气的分子。螺旋桨旋转的速度比飞机前进的速度快得多得多。飞机还远没有达到音速,它的螺旋桨已经碰上了声音的墙壁。
  这个冲破“音障”的艰巨任务,只好让新一代的飞机来完成了。这种新一代的飞机,就是用喷气发动机来推进的飞机。
   
钻天和火箭

  喷气推进的原理,人们早就知道了。
  过春节的时候,孩子们都欢喜放烟花鞭炮。有一种烟花叫“钻天”,又叫“九龙”。把“钻天”的引线点着了,它就喷出一小股火星,嗤的一声,窜上天空。
  “钻天”里头装的是火药,火药烧着了,变成大量气体,打后边冲出来,“钻天”就直向前窜。据说八九百年前,咱们中国已经应用喷气推进的原理,制造出了好些种当时的新式武器。
  在第二次世界大战中,也出现了好些种用喷气推进的新式武器。
  苏联在大举反攻的时候,使用了一种叫做喀秋莎的火箭。那种细长的火箭,前半部分实际上是个炮弹,后半部分是个装满火药的喷气推进器。火箭成排地放在发射架上,一按电钮,后半部分的火药一点着,只见无数道火光一齐向德军阵地飞去,速度比声音还快,把希特勒的法西斯匪军打得心惊胆战,无处藏身。
  希特勒匪帮用来轰炸英国伦敦的飞弹,其实是个大型的火箭。飞弹的头部是个大炸弹,肚子里有两个钢筒。一个装液体燃料——汽油或酒精,一个装压缩氧气。液体燃料和氧气混合在一起,燃烧时,生成大量的气体,从飞弹尾部的喷气口喷出来,飞弹就立刻窜向天空。只消1分钟,飞弹就窜到了离地面40千米的高空中,速度达到5000千米/小时,比声音快多了。这时候,飞弹带的燃料差不多烧完了,就凭着这样高的速度继续向前冲,冲过了英吉利海峡,落在伦敦市区。
  希特勒妄想用飞弹来摧毁英国人民的斗志,结果适得其反,更增强了英国人民对德国法西斯的仇恨。希特勒的第三帝国终究没逃出最后灭亡的命运。
   
喷气发动机

  苏联的喀秋莎火箭和德国的飞弹都是靠向后喷气来推进的,飞行速度都超过了声音传播的速度。证实了喷气推进可以冲破“音障”——这看不见的声音的墙壁。
  现在的喷气战斗机跟飞弹一个样,也用汽油作燃料,可是它不带压缩氧气。希特勒的飞弹带的压缩氧气,分量比燃料重得多;免去了这一负担,飞机就可以多带成倍的燃料,就可以延长飞行时间,飞得更远。
  汽油燃烧需要氧气,不带氧气,汽油怎么会燃烧呢?
  不打紧,空气中有的是用不完的氧气,只要想法子充分地利用起来就成了。
  工程师在设计喷气发动机的时候,给它装上了两套“涡轮”,两套“涡轮”装在同一根轴上,中间隔了个燃烧室。
  油箱里的汽油用管子送进燃烧室。汽油和燃烧室里的空气相混合,燃烧生成的气体向后喷去;后边那套“涡轮”就像风车那样旋转起来,带动了前边那套“涡轮”;前边那套“涡轮”就把吸进来的空气压进燃烧室里,使汽油不停地燃烧。
  喷气战斗机的头上有个进气的大窟窿,它好像张大了嘴,尽量吸进更多的空气。
  喷气发动机有足够的力量使飞机冲破“音障”;但是飞机本身,撞在这看不见的墙壁上还可能粉身碎骨。怎么办呢?一是选用更加坚固的材料,一是加强各部分的结构;最最重要的是改变飞机的外形,尽一切可能减轻“音障”对它的撞击。喷气战斗机的形状跟用螺旋桨的样子所以这样不同,原因就在于此。
   
空中巡逻队

  前边已经说过,声音传播的速度是1200千米/小时。在国庆节那天,我们亲眼看到咱们的喷气战斗机已经追过了声音。
  从北京到上海,直线距离只1400千米左右。我们的喷气战斗机,不消一个小时就能从北京飞到上海。
  咱们的祖国多么辽阔广大。喷气战斗机就是最有力的空中巡逻队。谁要是胆敢从空中侵犯咱们的祖国,一定逃不脱机毁人亡的可耻下场。


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