超音速飞行的速度究竟有多快？它的工作原理是什么？

声速，即声波穿过的速度来自其源头的空气在海平面上的速度约为每小时 768 英里。直到第二次世界大战之后，地球上的任何飞机，无论是火箭动力还是其他方式，都没有突破过音障。即使是有史以来第一架喷气式战斗机 Messerschmitt Me 262，也能达到每小时 540 英里的最高速度。1947 年 10 月 14 日，查克·耶格尔准将登上他的贝尔 X-1 火箭飞机，被称为“迷人的格伦尼斯”，成为第一个打破音障并以超过音速飞行的人。

Yeager 和 X-1 在 43,000 英尺（声音在更高的高度以不同的速度传播）以每小时 700 英里的速度飞行，从而在人类历史上首次实现“超音速”。最终，这架飞机在 1950 年退役之前的多次飞行测试中达到了每小时 957 英里，当时它被捐赠给了史密森尼博物馆。这架飞机现在在弗吉尼亚州的 Udvar-Hazy 中心公开展示。

根据 美国航天局 的说法，超音速速度有一个马赫数。1马赫是音速。2 马赫是音速的两倍，依此类推。像 McDonnell-Douglas F-15 Eagle 这样的战斗机能够以每小时 1,875 英里或大约 2.5 马赫的速度飞行。冷战时期的侦察机 SR-71 黑鸟可以达到超过 3 马赫的速度。

至于真正达到这些速度，它需要一点空气动力学的独创性和大量的动力。第一架喷气式战斗机是第三帝国的 Me 262，由双容克 Jumo 004 发动机提供动力，总推力为 3,940 磅。这使它能够达到每小时 540 英里。另一方面，Bell X-1 的火箭发动机可产生 6,000 磅的推力。

还有空气阻力的问题。在风平浪静的日子里站在外面，周围的空气似乎并不是什么大障碍，但一旦你开始达到每小时 700 英里以上的速度，空气就更像是一堵砖墙了。Bell X-1 通过直接切入空气克服了这个问题。它被设计成子弹的形状，在这种情况下，是勃朗宁机枪 .50 口径子弹。它的形状，加上当时闻所未闻的推力，使飞机真正突破了音障。

与汽车一样，大多数与速度相关的问题都可以通过增加动力来解决。这就是为什么像 F/A-18 超级大黄蜂这样的超现代喷气式飞机可以达到高达 1.6 马赫的速度。它的形状不仅可以切开空气，而且 34,000 磅的推力也有很大帮助。

当飞机突破超音速时，它通常会发出响亮的爆裂声（也称为“音爆”），因为飞机穿过空气剧烈地置换空气分子。这形成了电影中经常描绘的冲击波，当事情发展得非常快时。这种响亮的爆裂声也是大多数弹药以超音速飞行时枪声如此响亮的原因。

尽管像协和式飞机及其苏联表亲图波列夫 Tu-144 这样的客机在运送乘客时通常会超音速（协和式飞机可以以 1.8 马赫的速度巡航）。现在到 2023 年，像波音 737-800 这样的普通客机只能以每小时 525 英里的速度巡航，与二战时期喷气式战斗机的最高速度相差不远。近年来，军用飞机（主要是战斗机）是唯一经常突破音障的飞机。