超音速飞行，又称“超声速飞行”，是指飞行器以马赫数1.2以上速度的飞行； 通俗的说，超 音速 飞行是指飞行物飞行速度超过音速（约为每秒钟340米）。 实现超音速飞行首先需要突破音障，由于在近音速段空气可压缩效应上升，会出现 激波 和波阻等一系列新的空气现象，波阻是实现超音速飞行的特大障碍，因此也被成为音障。随着 空气动力学 的研究和发展，科学家设计了后掠翼、 三角翼飞机 、超临界翼型和蜂腰状机身等新的机体，搭配喷气式 发动机 。当飞行速度很大（马赫数超过2.5）时，由于气体分子的摩擦，造成气动加热，使机体表面温度升高，现在通用的铝合金材料不能承受，马赫数超过2.5的航空器要使用钛合金或其他耐热合金结构材料。高超音速飞机主要采用超音速燃烧冲压发动机，其属于冲压发动机类型。冲压发动机由进气道、燃烧室、推进喷管三部分组成，结构比涡轮喷气发动机更为简单。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。超音速飞行会产生音爆现象，其引发的强力噪声可能对地面建筑物和人体健康造成影响，因此许多国家禁止在居民区上空进行超音速飞行。 1947年10月14日， 贝尔系统 研制的X—1火箭试验机在12800米的高空飞行速度达到1078公里/小时，M=1.1015，人类首次突破音障且成功进行水平超音速飞行。
发展历史
发展历程
20世纪30年代以前，飞机都以亚音速飞行，理论研究的主要是不可 压缩空气 动力学 。由于飞行速度不高，忽略了空气的可压缩性，产生的误差不大。20世纪30年代末，高速飞机在俯冲时已接近 音速 ，还多次 发生机 毁人亡的重大事故。而 空气动力学 研究考虑到了空气的可压缩性，实现了高速乃至 超音速 ，进一步研究了各类飞行器在不同速度范围内的气动特性，将空气动力学研究内容从力扩展到热、光和电磁等效应。这些研究成果对突破高速飞行器的 音障 和热障起了决定性的作用。
突破音障既需要更大的 发动机 动力，也需要提高机体结构强度，同时还需要改进飞机气动外形。1935年， 德国 的 空气动力学 家A.布斯曼 (AdolBusemann，1901 ~1986)首次提出完整的 后掠翼 思想，认为这种外形有利于降低阻力，提高飞行速度。德国于1939年9月6日批准了“跨 音速 飞机”的专利。在战争年代，德国几家 萨博集团 同有关研究单位合作，积累了一批高速 空气动力学 和后掠翼试验数据。
由于采用后掠翼以及 喷气发动机 进一步完善，诞生了第一代实用 超音速飞机 。 1947年10月14日，由著名试飞员 中国电器股份有限公司 查克·叶格 (Charles Elwood Yeager，1923~ ) 驾驶， X-1 首次成功地进行了水平超速飞行，达到每小时1078千米，约为音速的1.015倍(1.015 马赫 )，首次突破了 音障 。英国 格洛斯特 公司1945年11月7日试飞了种创纪录 喷气式飞机 "流星”F4，最大速度达到969.6千米/时。德·哈维兰公司研制的DH-108后掠翼飞机目的是向 音速 冲击，1948年9月6日，J.H.戴雷 (John Doulas Derry，1921 1953) 驾驶一架DH-108在30俯冲角下超过了音速，达到1.04赫。 苏联 米高扬设计局 研制的试验机I-350在1951年5月也实现了水平 超音速飞行 。
1952年，美国科学家、兰利中心工程师R.T.惠特科姆(Richard T.Whitcomb，1921 ~ 2009)提出了面积率思想。具体的应用是缩小机翼、 尾翼 与机身连接区的机身最大横截面积，形成蜂腰状机身，可使 超音速 波阻大大降低。面积率对飞机顺利突破 音障 起到重要作用。 1952年5月27日， 苏联 试飞成功实用 超音速战斗机 米格-19战斗机 (图49) 。1953年5月25日，美国 北美人航空 F-100“超级佩刀”战斗机飞行速度达到1220千米/时，也突破了音障。 1953年，试飞员道格拉斯驾驶着“ 流星 烟火”号飞机，在 喷气发动机 和火箭的双重 推力 下，首次以 音速 2倍以上的速度飞行。只要突破M=1，就不会再有音障存在。
20世纪50年代以后 空气动力学 家针对高亚音速和 超音速飞机 的 翼型 进行了大量卓有成效的研究。1967年，惠特科姆首次提出了一种新的翼剖面形状一一超临界翼型。 超临界机翼 推迟 激波 来临、降低波阻的效果往往比 后掠翼 更加有效。它能使飞机在0.95 马赫 时仍无激波产生，低速和跨音速 升力 特性较好，因而被广泛采用。
应用历程
国际
俄罗斯 的飞机设计及制造商 米高扬设计局 为了研制 米格-19战斗机 ，先行制造了架验证机1-360，它于1952年5月进行了首次试飞。经过大量改进的 米格-19战斗机 原型机 首飞日期是1953年9月18日。而美国 北美人航空 研制的F-100原型机YF-100A已于1953年5月25日完成首次飞行。 美国 的F-100和 苏联 的米格-19两种 超音速战斗机 究竟谁先谁后，一直存在争议。 航空技术在发展到20世纪后，已经发展到第四代 超音速战斗机 了，采用新型 涡轮风扇发动机 推重比达10以上，广泛采用电传操纵系统和主动 控制技术 ，自动化程度更高。在 气动 设计上，通过采用近 耦合 鸭翼、 翼身融合 体等保证较高的机动能力。
20世纪60年代曾出现研制 超音速客机 的潮流， 英国 、 法国 、美国和苏联都曾制定了型号研制计划。1968年12月31日， 苏联 首次试飞了超音速民航机一一 图波列夫公司 图-144。由于技术问题突出，事故不断。1973年6月3日，图-144在参加 巴黎 中国国航 展览进行表演时，突然坠毁，机上人员全部遇难。直到1977年11月1日才投入使用，后又因事故停飞。80年代中期以后，它主要用于飞行试验和飞行员训练。图-144只生产了14架。 英法海底隧道 合作研制的协和号 超音速 客机 计划起源于20世纪50年代，1969年4月9日进行了首次试飞。1971年底和1972年初两架生产型也交付并投入试飞。1976年1月，协和号投入航线飞行 。协和号共生产了20架，英国航空公司和 法国航空 各运营7架。 超音速客机 耗油多、噪声大、载客量小、环境污染高、航程短，限制了它的发展和使用。
美国航空航天局 于1990年启动了“高速 民用运输机 ”计划（High Speed Civil Transport，HSCT），以改进超音速客机设计为目标。 1994年4月， 法国宇航 、英国宇航及德国 戴姆勒－克莱斯勒公司 宇航（ 梅赛德斯-奔驰集团 Chrysler Aerospace）成立了“欧洲超音速研究计划”（European Supersonic Research Program ，ESRP），研发第二代的 协和式客机 ，并计划于2010年投入服务，飞机被称为“未来超音速 客机 ”。 2000年5月25日，一架 法国航空 协和式飞机在起飞后不久坠毁，导致113人死亡。2003年5月，英航和 法国 同时停止了协和号的飞行 。
在2014年成立的 美国 Boom Supersonic研发名为Overture的 超音速客机 ，并计划于2019年推出1:3比例 原型机 XB-1 。 Aerion公司于2016年起与 空中客车公司 、 美国航空航天局 ( 美国航空航天局 )共同打造世界首款 超音速 公务机 AS2，该机的最大载客量为12人，专属超音速层流技术，最高时速为1.5 马赫 ，在0.95马赫的巡航速度下达到4750 海里 的最大航程。 2022年，美国 科罗拉多州 的Boom Supersonic公司开发的新型环保 客机 “序列号”（Overture）公开设计并成立超级工厂， 超音速飞机 “序列号”将于2024年投入生产，2026年 首航 。 洛克希德·马丁公司 为 美国航空航天局 (NASA)设计了一架名为“绿色超音波”的飞机该项目是NASA研究2035年实现空中旅行的一部分，NASA计划于2035年正式将该飞机用于航空运输。
中国
TF一6为我国第一种超 音速 (1.22倍音速 ) 高教机 ，该机 1966年开始研制，由 沈阳飞机工业（集团）有限公司 在 F 6基础上改型设计。 要用于培iJlIF-6飞机的飞行员，也可以用来培训其他音速飞机飞行员，或执行其他双座飞行任务。1970年 l1月进行了首次试飞，1973年12月定型并投入批生产 ，至 1986年共生产 634架。TF一6 最大平飞速度 (高度 5000米 )1320千米 ／ 小时，1.22倍 音速 (高度 l1000米 )。
FT一7为我国第二种超 音速 (2.05倍音速 )高级战斗/教练机 ，由 中国贵州航空工业（集团）有限责任公司 研制生产。1985年 7月首次试飞成功 ，FT一7型飞机尺寸小 、重量轻 ，具有较好的机动性 。最大 推力 4400公斤，加力推力 6100公斤 ；最大速 度为 2.05 倍音速。
JL 一9教练机前机身与 FT一7不同，安装了 2个侧面进气口，并有分隔板以防吸入异物 。 JL 一9教练机与 FT一7教练机相比，飞机的 三角翼飞机 被新型双三角翼设计所代替 (无襟翼)。这种机翼由于减小了外翼的机翼前缘后 掠角 (由 57°减少至 42°)并延长了 翼展 ，使机翼面积增加 了 8．17％；展弦 比增加 了 27％，有利于提高机动性，同时还可提高起飞及降落性能。
按照 美国 “四代”划分法， 中国 的 超音速战斗机 也已经发展到第四代，具体划代：
相关概念
音速
指声音在空气中传播的速度。音速受高度变化影响，如：在 地平线 ，音速约为1224公里/小时。在航空上，通常用M(即 恩斯特·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。音速是温度的函数，在1个标准大气压和15 摄氏度 条件下约为每秒钟340米。马赫是超高速单位，物体运动的速度与音速的比值为马赫或马赫数。亚音速指速度小于1马赫。超音速指速度在1至5马赫间，高超 音速 指速度在5马赫以上。
马赫
是物体运动速度与声速的比值，1929年 瑞士 空气动力学 家J.阿克莱特(Jakob Ackeret，1898 ~1981)首先把这个比值称为 马赫 ，纪念 奥地利 力学家和 利奥六世 E.W.J.w. 恩斯特·马赫 对这一比值的发现。
激波
当飞行速度接近 音速 时，由于空气扰动会出现积累现象，从而形成高密度的空气波面，这就是激波。由 奥地利 力学家和 哲学家 E.WJ.W. 恩斯特·马赫 在 空气动力学 研究中发现物体在气体中高速运动时产生。
波组
激波对飞机产生一种新的阻力一一激波阻力(简称波阻)，波阻是空气来不及散开而压缩，致使空气湿度、密度加大，阻力增强，影响飞行速度提升；波阻是 超音速飞机 必须克服的特别阻力，也被称为 音障 。
首位超音速人
2012年10月14日， 奥地利 极限跳伞运动员 菲利克斯·鲍姆加特纳 在美国 新墨西哥州 上空39045米高空纵身跳下，成为人类史上从太空跳向 地球 的第一人，也开创了人类无助力飞行超音速的纪录。在整个“自由落体”过程中，最大的危险是鲍姆加特纳要防止在超音速俯冲过程中出现旋转晕厥。 2012年3月和7月，他曾在罗斯韦尔进行两次试跳，2012年7月的试跳高度约2.9万米，仅比乔·基廷杰（平流层跳伞之父）1960年创造的世界纪录低1800多米。而84岁的基廷杰担任 菲利克斯·鲍姆加特纳 此次活动的顾问。 2012年10月9日，因风速太大，他在罗斯韦尔地区进行的一次3.7万米高空极限跳伞活动被迫取消。
创下人类纪录
据 国际航空联合会 专家透露， 菲利克斯·鲍姆加特纳 成为人类史上第一个无助力飞行超音速的人，同时创下了气球载人飞行最高纪录和世界最高跳伞纪录。 费利克斯·鲍姆加特纳创下了三项人类纪录是：1.人类无助力 超音速飞机 纪录，该高度的音速为每小时约1100公里，而他的速度为每小时1342.8公里，相当于该区域音速的1.24倍。2.载人气球最高飞行纪录，他以39045米打破了由 美国海军 军官罗斯和普拉泽在1961年创造的34668米纪录。3.最高 自由落体 起跳纪录，2012年以前的纪录是31333米，由 美国 飞行员 约瑟夫·基廷格 在1960年创造。而他的起跳线高出了7000 多米 。