超音速飞机是怎么发明的？
飞机在二战战场上发挥了重要作用，它的速度直接影响其作战能力。当时战斗机最高时速约700公里。这个速度已经接近活塞式飞机飞行速度的极限。比如美国的P-51D野马战斗机，最大时速765公里，可能是螺旋桨推进的活塞式战斗机中最快的。需要增加发动机推力来进一步提高飞行速度，活塞发动机却无能为力。
二战末期，德国成功研制出新型战斗机Me-262和Me-163，并投入苏德战场。这两种战斗机在当时一般人是没见过的。前者装备两台涡轮喷气发动机，最大速度870公里/小时，是世界上第一架实战型战斗机。后者装备1液体燃料火箭发动机，最大速度933 km/h。
随后前苏联米哈伊尔设计局迅速研制出I -250实验型高速战斗机。它由活塞发动机和冲压发动机组成。海拔7000米，飞行速度可达825 km/h，1945年3月3日，试飞员A.N .德耶夫驾驶I -250完成首飞。随后，I -250迅速小批量生产。
苏霍伊设计局研制的苏-3实验拦截弹上也安装了同样的复合动力装置。1945年4月，苏-5再次出现，时速800 km/h，另一型号苏-7除了活塞发动机外，还装有液体火箭加速器，可以在短时间内提高飞行速度。Lavochkin和Jakovleff设计的战斗机也装有液体火箭加速器。而使用液体火箭加速器提高飞行速度的方法并不可靠，其燃料和氧化剂只够用几分钟，而且腐蚀性强的硝酸氧化剂使用起来也很麻烦，甚至会发生发动机爆炸事故。在这种情况下，前苏联的航空工业暂停了液体火箭加速器在飞机上的使用，全力发展涡轮喷气发动机。
提高飞机的速度还是很难的。最大的障碍是“音障”问题。当飞机的速度接近音速时，就开始出现所谓的音障。此时飞机的空气阻力急剧增加，操纵飞机会产生奇怪的反应，甚至会导致飞机死亡。涡喷发动机的研制成功，突破了活塞发动机和螺旋桨带来的速度限制，但过不了“音障”。
奥地利物理学家I·马赫在19世纪末进行了子弹和弹丸的超音速实验，首次发现扰动源是马赫波的存在，马赫波是由超音速气流产生的。他还将飞行速度与局部声速之比定义为马赫数，简称M数。m小于1，表示飞行速度小于音速，是亚音速飞行；m等于1，表示飞行速度等于音速；m数大于1，表示飞行速度大于音速，是超音速飞行。
声音在空气中传播的速度会受到空气温度的影响，数值是变化的。飞行高度不同，大气温度会随高度变化，所以声速也不同。在标准大气压下，海平面的声速是1227.6km/h，在海拔11000m的高度是1065.6km/h，所以科学家用马赫数来表示飞行速度接近或超过当地声速的程度。
当速度接近或超过音速时，作用在各种形状的飞行物上的力有哪些？许多空气动力学家和飞行设计师致力于解决这个问题。
我国著名空气动力学家、中国科学院院士、北京航空航天大学名誉校长沈源教授，在探索亚音速到超音速的道路上做出了突出贡献。
1945年夏天，沈渊通过了博士论文《大马赫数下圆柱绕流可压缩性的理论探讨》的答辩，获得伦敦大学博士学位。本文用速度图法证明了在高亚音速流下圆柱体附近极限线的存在性。他从理论上和计算结果上证实，在高亚音速流下，在圆柱表面附近可能出现正常流动的局部超音速区。
这意味着只有当气流的马赫数增加到一定值时，圆柱体表面某处的流线才开始出现来回转折的尖点，然后正常流动就不复存在了。这项研究表明，在物体(如机翼)周围的高亚音速流中，如果马赫数不超过某个值，就有可能维持一个无激波且包含局部超音速区的跨音速流。针对当时高速飞行接近音速时产生激波的问题，从理论上揭示了跨音速无激波流动的可能性。
在这项研究中，沈远首次从理论上获得了高亚音速绕圆柱流动的流线图，并得到了其速度分布，以及在某一临界马赫数以下，流动可以加速到超音速而没有激波的可能性。通过这项研究，可以掌握高速气流的规律，了解飞机机身、机翼的形状与抗冲击能力之间的关系，探索是否有可能使飞机在没有激波的情况下接近音速，从而为设计新型高速飞机奠定理论基础。这是一项开创性的成果，对当时航空科学在高亚音速、跨音速领域的发展起到了一定的推动作用。
面对许多困难，科学家们进行了无数的讨论和实验。结果表明，超音速飞机的机身结构与亚音速飞机有很大不同:机翼必须薄得多；关键因素是厚弦比，即机翼厚弦比(机翼前缘到后缘的距离)。对于超音速飞机来说，厚度与弦长的比值很难超过5%，即机翼的厚度只有弦长的1/20以下，机翼的最大厚度可能只有十几厘米。亚音速活塞式飞机的厚弦比约为17%。
超音速飞机的设计者必须设计新的机翼。这种机翼的翼展(即机翼两端之间的距离)不能太大，而趋向于更宽更短，机翼弦长增大。设计师们想出的一个办法是把超音速机翼做得又薄又短，这样就不需要后掠角了。另一种方法是将机翼做成三角形，前缘后掠角大，翼根长，从机头到机尾与机身相连。
美国对超音速飞机的研究集中在贝尔X-1“空中火箭”超音速火箭动力研究机。X-1飞机的翼型很薄，没有后掠角。它由液体火箭发动机提供动力。由于飞机可携带的火箭燃料量有限，火箭发动机的工作时间很短，因此X-1飞机无法依靠自身动力从跑道上起飞，而需要挂在一架B-29“超级堡垒”重型轰炸机的机身下，然后X-1飞机在空中飞行后被扔下。X-1飞机离开轰炸机后，在滑翔飞行中启动了自己的火箭发动机加速飞行。
1946 65438+2月9日，X-1首次在空中进行了火箭动力试飞。
1947 10 10月14日，美国空军试飞员查尔斯·耶格尔(Charles yeager)机长驾驶X-1完成了人类航空史上的这一创举，耶格尔成为世界上第一个飞行速度超过音速的人。耶格尔驾驶X-1在12800米高空飞行，使得飞行速度达到1078 km/h，相当于M1.015。
人类首次突破“音障”后，加速了研制超音速飞机的进程。以美国和前苏联为代表，各国竞相创下速度纪录。
历史在发展，社会在进步。随着世界大战的结束和国际关系的缓和，超音速飞行技术越来越多地应用到各种非军事方面。比如英法联合研制的协和式超音速客机，已经在跨大西洋航线上运行了十几年，可以以M2.04的最大巡航速度飞行，前苏联也研制生产过超音速客机，但由于技术问题，只在航线上飞行了一段时间，就退出了客运市场。美国和前苏联也分别研制了超音速轰炸机。1997 10 05年10月15日，英国一名设计师研发的超音速汽车首次实现了超音速旅行的创举。
展望未来，超音速飞机将以超音速的速度载着人类走向和平的彼岸和幸福的明天。