基本內容
定義
突破音障原理所謂突破音障就是，人們在實踐中發現，在飛行速度達到音速的十分之九， 即馬赫數MO.9空中時速約950公里時，局部氣流的速度可能就達到音速，產生局部激波， 從而使氣動阻力劇增。要進一步提高速度，就需要發動機有更大的推力。 更嚴重的是，激波能使流經機翼和機身表面的氣流，變得非常紊亂，從而使飛機劇烈抖動，操縱十分困難。同時，機翼會下沉、機頭往下栽;如果這時飛機正在爬升，機身會突然自動上仰。這些討厭的症狀，都可能導致飛機墜毀。這就是所謂"音障"問題。由於聲波的傳遞速度是有限的，移動中的聲源便可追上自己發出的聲波。當物體速度增加到與音速相同時，聲波開始在物體前面堆積。如果這個物體有足夠的加速度，便能突破這個不穩定的聲波屏障，衝到聲音的前面去，也就是突破音障。1947年，查理耶格爾駕駛火箭發動機推進的貝爾X-1機首次突破聲障。
突破音障第一人
1947年10月14日，美國試飛員耶格爾駕駛的X-1實驗飛機(下)在美國加利福尼亞州南部上空脫離B-29母機。隨後，耶格爾駕駛X-1飛機上升到12，000米高空，在此高度上達到1066千米/時的速度，成為人類突破音障的第一人。
1953年，美國人傑奎琳科克倫是第一個突破音障的女性。
發展狀況
技術與條件
突破音障重要的是技術因素，不是一味的提高發動機推力，而在於通過改變飛機外形便於突破音障，大多數機型都能突破音障飛行了，甚至達到三個馬赫數，即三倍音速。
超音速飛機的機體結構，同亞音速飛機相當不同：機翼必須薄得多； 關鍵因素是相對厚度，即機翼最大厚度處厚度與翼弦的比率。以亞音速的活塞式飛機來說，轟炸機的相對厚度為17
突破音障由上可以知道，根據一架飛機的外形， 我們就基本上可以判斷出它是超音速還是亞音速的飛機了。飛行器在速度達到聲速左右時，會有一股強大的阻力，使飛行器產生強烈的振盪，速度衰減。這一現象被俗稱為音障。當飛行器突破這一障礙後，整個世界都安靜了，一切聲音全被拋在了身後！
那個白色的東西被稱為音錐，是由於先前堆積的衝擊波造成物體前端壓力過大，又在物體突破了音障（sonic barrier）之後，堆積於機身前的巨大壓力頓時消失，瞬間引起的壓力驟減，導致空氣中的水氣凝結溫度瞬間降低，於是水蒸氣便凝結成小水滴，肉眼看來便像是雲霧般的狀態，其特徵是一個以飛機為中心軸、從機翼前段開始向四周后方均勻擴散的圓錐狀雲團。
突破音障發展
第二次世界大戰後期，戰鬥機的最大速度，已超過每小時700公里。要進一步提高速度，就碰到所謂“音障”問題。聲音在空氣中傳播的速度，受空氣溫度的影響，數值是有變化的。飛行高度不同，大氣溫度會隨著高度而變化，因此當地音速也不同。在國際標準大氣情況下，海平面音速為每小時1227.6公里，在11000米的高空，是每小時1065.6公里。時速700多公里的飛機，迎面氣流在流過機體表面的時候，由於表面各處的形狀不同，局部時速可能出700公里大得多。當飛機再飛快一些，局部氣流的速度可能就達到聲速，產生局部激波，從而使氣動阻力劇增。
突破音障第二次世界大戰後期，飛行速度達到了650－750公里/小時的戰升機，已經接近活塞式飛機飛行速度的極限。例如美國的P-5lD“野馬”式戰鬥機，最大速度每小時765公里，大概是用螺鏇槳推進的活塞式戰升機中，飛得最快的了。若要進一步提高飛行速度，必須增加發動機推力但是活塞式發動機已經無能為力。航空科學家們認識到，要向聲速衝擊，必須使用全新的航空發動機，也就是噴氣式發動機。
二戰末期，德國研製成功Me-163和 Me-262新型戰鬥機，投入了蘇德前線作戰。這兩種都是當時一般人從未見過的噴氣式戰鬥機，具有後掠形機翼。前者裝有1台液體燃料火箭發動機，速度為933公里/小時；後者裝2台渦輪噴氣發動機，最大速度870公里/小時，是世界上第一種實戰噴氣式戰鬥機。它們的速度雖然顯著超過對手的活塞式戰鬥機，但是由於數量稀少，又不夠靈活，它們的參戰，對挽救法西斯德國失敗的命運，實際上沒有起什麼作用。
德國噴氣式飛機的出現，促使前反法西斯各國加快了研製本國噴氣式戰鬥機的步伐。英國的“流星”式戰鬥機很快也飛上藍天，蘇聯的著名飛機設計局，例如米高揚、拉沃奇金、蘇霍伊和雅科夫列夫等飛機設計局，都相繼著手研製能與德國新式戰鬥機相匹敵的飛機。
米高揚設計局研製出了伊-250試驗型高速戰鬥機，它採用複合動力裝置，由一台活塞式發動機和一台衝壓噴氣發動機組成。在高度7000米時，這種發動機產生的總功率為2800馬力，可使飛行速度達到825公里/小時。1945年3月3日，試飛員傑耶夫駕駛伊-250完成了首飛。伊250在蘇聯戰鬥機中，是飛行速度率先達到825公里/小時的第一種飛機。它進行了小批量生產。
突破音障渦輪噴氣發動機的研製成功，衝破了活塞式發動機和螺鏇漿給飛機速度帶來的限制。不過，儘管有了新型的動力裝置，在向聲速邁進的道路上，也是障礙重重。當時，人們在實踐中發現，在飛行速度達到音速的十分之九，即馬赫數M0.9空中時速約950公里時，出現的局部激波會使阻力迅速增大。要進一步提高速度，就需要發動機有更大的推力。更嚴重的是，激波能使流經機翼和機身表面的氣流，變得非常紊亂，從而使飛機劇烈抖動，操縱十分困難。同時，機翼會下沉、機頭往下栽；如果這時飛機正在爬升，機身會突然自動上仰。這些討厭的症狀，都可能導致飛機墜毀。
空氣動力學家和飛機設計師們密切合作。進行了一系列飛行試驗，結果表明：要進一步提高飛行速度，飛機必須採用新的空氣動力外形，例如後掠形機翼要設法減薄。前蘇聯中央茹科夫斯基流體動力研究所的專家們，曾對後掠翼和後掠翼飛機的配置型式，進行了大量的理論研究和風洞試驗。由奧斯托斯拉夫斯基領導進行的試驗中，曾用飛機在高空投放裝有固體火箭加速器的模型小飛機。模型從飛機上投下後，在滑翔下落過程中，火箭加速器點火，使模型飛機的速度超過聲速。專家們據此探索超音速飛行的規律性。蘇聯飛行研究所還進行了一系列研究，了解在空氣可壓縮性和氣動彈性作用增大下，高速飛機所具有的空氣動力特性。這些基礎研究，對超音速飛機的誕生，都起到了重要作用。
美國對超音速飛機的研究，主要集中在貝爾X-1型“空中火箭”式超音速火箭動力研究機上。研製X-l最初的意圖，是想製造出一架飛行速度略微超過音速的飛機。X-l飛機的翼型很薄，沒有後掠角。它採用液體火箭發動機做動力。由於飛機上所能攜帶的火箭燃料數量有限，火箭發動機工作的時間很短，因此不能用X-1自己的動力從跑道上起飛，而需要把它掛在一架B-29型“超級堡壘”重型轟炸機的機身下，升入天空。
飛行員在升空之前．已經在X-l的座艙內坐好。轟炸機飛到高空後，象投炸彈那樣，把X-l投放開去。X-l離開轟炸機後，在滑翔飛行中，再開動自己的火箭發動機加速飛行。X-1進行第一次空中投放試驗，是在1946年1月19日；而首次在空中開動其火箭動力試飛，則要等到當年12月9日才進行，使用的是X-l的2號原型機。
又過了大約一年，X-l的首次超音速飛行才獲得成功。完成人類航空史上這項創舉的，是美國空軍的試飛員查爾斯．耶格爾上尉。他是在1947年10月14日完成的。24歲的查爾斯·耶格爾從此成為世界上第一個飛得比聲音更快的人，使他的名字載入航空史冊。那是一次很艱難的飛行。耶格爾駕駛X-l在12800米的高空，使飛行速度達到1078公里/小時，相當於M1.015。
在人類首次突破“音障”之後，研製超音速飛機的進展就加快了。美國空軍和海軍在競創速度記錄方面展開了競爭。1951年8月7日，美國海軍的道格拉斯 D.558-II型“空中火箭”式研究機的速度，達到M1.88。有趣的是，X-l型和D.558-II型，都被稱為“空中火箭”。 D.558-II也是以火箭發動機為動力，由試飛員威廉·布里奇曼駕駛。8天之後，布里奇曼駕駛這架研究機，飛達22721米的高度，使他成為當時不但飛得最快，而且飛得最高的人。接著，在1953年，“空中火箭”的飛行速度，又超過了M2.0，約合2172公里/小時。
突破音障超音速飛機的機體結構，同亞音速飛機相當不同：機翼必須薄得多；關鍵因素是相對厚度，即機翼最大厚度處厚度與翼弦的比率。以亞音速的活塞式飛機來說，轟炸機的相對厚度為17%，殲擊機是14%；但對超音速飛機來說，相對厚度就很難超過5%，即機翼厚度只有翼弦的二十分之一或更小，機翼的最大厚度處厚度可能只有十幾個厘米。超音速飛機的翼展（即機翼兩端的使離）不能太大，而是趨向於較寬較短，翼弦增大。設計師們想出的辦法之一，是將機翼做成三角形，前緣的後掠角較大，翼根很長，從機頭到機尾同機身相接（如幻影-2000）。另一個辦法，把超音速機翼做得又薄又短，可以不用後掠角（如F-104）。
由上可以知道，根據一架飛機的外形，我們就基本上可以判斷出它是超音速還是亞音速的飛機了。
