第二次世界大戰(zhàn)后期，戰(zhàn)斗機(jī)的最大速度，已超過每小時(shí)７００公里。要進(jìn)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(shù)值是有變化的。飛行高度不同，大氣溫度會(huì)隨著高度而變化，因此當(dāng)?shù)匾羲僖膊煌�。在國際標(biāo)準(zhǔn)大氣情況下，海平面音速為每小時(shí)１２２７．６公里，在１１０００米的高空，是每小時(shí)１０６５．６公里。時(shí)速７００多公里的飛機(jī)，迎面氣流在流過機(jī)體表面的時(shí)候，由于表面各處的形狀不同，局部時(shí)速可能出７００公里大得多。當(dāng)飛機(jī)再飛快一些，局部氣流的速度可能就達(dá)到音速，產(chǎn)生局部激波，從而使氣動(dòng)阻力劇增。

這種“音障”，曾使高速戰(zhàn)斗機(jī)飛行員們深感迷惑。每當(dāng)他們的飛機(jī)接近音速時(shí)，飛機(jī)操縱上都產(chǎn)生奇特的反應(yīng)，處置不當(dāng)就會(huì)機(jī)毀人亡。第二次世界大戰(zhàn)后期，英國的“噴火”式戰(zhàn)斗機(jī)和美國的“雷電”式戰(zhàn)斗機(jī)，在接近音速的高速飛行時(shí)，最早感覺到空氣的壓縮性效應(yīng)。也就是說，在高速飛行的飛機(jī)前部。由于局部激波的產(chǎn)生，空氣受到壓縮，阻力急劇增加�！皣娀稹笔斤w機(jī)用最大功率俯沖時(shí)，速度可達(dá)音速的十分之九。這樣快的速度，已足以使飛機(jī)感受到空氣的壓縮效應(yīng)。 為了更好地表達(dá)飛行速度接近或超過當(dāng)?shù)匾羲俚某潭�，科學(xué)家采用了一個(gè)反映飛行速度的重要參數(shù)：馬赫數(shù)。它是飛行速度與當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎�，簡稱M數(shù)。M數(shù)是以奧地利物理學(xué)家伊·馬赫的姓氏命名的。馬赫曾在１９世紀(jì)末期進(jìn)行過槍彈彈丸的超音速實(shí)驗(yàn)，最早發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)源在超音速氣流中產(chǎn)生的波陣面，即馬赫波的存在。M數(shù)小于１，表示飛行速度小于音速，是亞音速飛行；M數(shù)等于１，表示飛行速度與音速相等；M數(shù)大于１，表示飛行速度大于音速，是超音速飛行。

第二次世界大戰(zhàn)后期，飛行速度達(dá)到了６５０－７５０公里／小時(shí)的戰(zhàn)升機(jī)，已經(jīng)接近活塞式飛機(jī)飛行速度的極限。例如美國的P－５lD“野馬”式戰(zhàn)斗機(jī)，最大速度每小時(shí)７６５公里，大概是用螺旋槳推進(jìn)的活塞式戰(zhàn)升機(jī)中，飛得最快的了。若要進(jìn)一步提高飛行速度，必須增加發(fā)動(dòng)機(jī)推力但是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)無能為力。航空科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到，要向音速?zèng)_擊，必須使用全新的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。

二戰(zhàn)末期，德國研制成功Me－１６３和 Me－２６２新型戰(zhàn)斗機(jī)，投入了蘇德前線作戰(zhàn)。這兩種都是當(dāng)時(shí)一般人從未見過的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，具有后掠形機(jī)翼。前者裝有１臺(tái)液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，速度為９３３公里／小時(shí)；后者裝２臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，最大速度８７０公里／小時(shí)，是世界上第一種實(shí)戰(zhàn)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。它們的速度雖然顯著超過對(duì)手的活塞式戰(zhàn)斗機(jī)，但是由于數(shù)量稀少，又不夠靈活，它們的參戰(zhàn)，對(duì)挽救法西斯德國失敗的命運(yùn)，實(shí)際上沒有起什么作用。

德國噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)，促使前反法西斯各國加快了研制本國噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的步伐。英國的“流星”式戰(zhàn)斗機(jī)很快也飛上藍(lán)天，蘇聯(lián)的著名飛機(jī)設(shè)計(jì)局，例如米高揚(yáng)、拉沃奇金、蘇霍伊和雅科夫列夫等飛機(jī)設(shè)計(jì)局，都相繼著手研制能與德國新式戰(zhàn)斗機(jī)相匹敵的飛機(jī)。

米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局研制出了伊－２５０試驗(yàn)型高速戰(zhàn)斗機(jī)，它采用復(fù)合動(dòng)力裝置，由一臺(tái)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)組成。在高度７０００米時(shí)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的總功率為２８００馬力，可使飛行速度達(dá)到８２５公里／小時(shí)。１９４５年３月３日，試飛員杰耶夫駕駛伊－２５０完成了首飛。伊２５０在蘇聯(lián)戰(zhàn)斗機(jī)中，是飛行速度率先達(dá)到８２５公里／小時(shí)的第一種飛機(jī)。它進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。

蘇霍伊設(shè)計(jì)局研制出蘇－５試驗(yàn)型截?fù)魴C(jī)，也采用了復(fù)合動(dòng)力裝置。１９４５年４月，蘇－５速度達(dá)到８００公里／小時(shí)。另一種型號(hào)蘇－７，除活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)外，還加裝了液體火箭加速器（推力３００公斤），可短時(shí)間提高飛行速度。拉沃奇金和雅科夫列夫設(shè)計(jì)的戰(zhàn)斗機(jī)，也安裝了液體火箭加速器。但是，用液體火箭加速器來提高飛行速度的辦法并不可靠，其燃料和氧化劑僅夠使用幾分鐘；而且具有腐蝕性的硝酸氧化劑，使用起來也十分麻煩，甚至?xí)�發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸事故。試飛員拉斯托爾古耶夫，就在一次火箭助推加速器爆炸事故中以身殉職。在這種情況下，蘇聯(lián)航空界中止了液體火箭加速器在飛機(jī)上的使用，全力發(fā)展渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功，沖破了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋漿給飛機(jī)速度帶來的限制。不過，盡管有了新型的動(dòng)力裝置，在向音速邁進(jìn)的道路上，也是障礙重重。當(dāng)時(shí)，人們在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在飛行速度達(dá)到音速的十分之九，即馬赫數(shù)MO．９空中時(shí)速約９５０公里時(shí)，出現(xiàn)的局部激波會(huì)使阻力迅速增大。要進(jìn)一步提高速度，就需要發(fā)動(dòng)機(jī)有更大的推力。更嚴(yán)重的是，激波能使流經(jīng)機(jī)翼和機(jī)身表面的氣流，變得非常紊亂，從而使飛機(jī)劇烈抖動(dòng)，操縱十分困難。同時(shí)，機(jī)翼會(huì)下沉、機(jī)頭往下栽；如果這時(shí)飛機(jī)正在爬升，機(jī)身會(huì)突然自動(dòng)上仰。這些討厭的癥狀，都可能導(dǎo)致飛機(jī)墜毀。

空氣動(dòng)力學(xué)家和飛機(jī)設(shè)計(jì)師們密切合作。進(jìn)行了一系列飛行試驗(yàn)，結(jié)果表明：要進(jìn)一步提高飛行速度，飛機(jī)必須采用新的空氣動(dòng)力外形，例如后掠形機(jī)翼要設(shè)法減薄。前蘇聯(lián)中央茹科夫斯基流體動(dòng)力研究所的專家們，曾對(duì)后掠翼和后掠翼飛機(jī)的配置型式，進(jìn)行了大量的理論研究和風(fēng)洞試驗(yàn)。由奧斯托斯拉夫斯基領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行的試驗(yàn)中，曾用飛機(jī)在高空投放裝有固體火箭加速器的模型小飛機(jī)。模型從飛機(jī)上投下后，在滑翔下落過程中，火箭加速器點(diǎn)火，使模型飛機(jī)的速度超過音速。專家們據(jù)此探索超音速飛行的規(guī)律性。蘇聯(lián)飛行研究所還進(jìn)行了一系列研究，了解在空氣可壓縮性和氣動(dòng)彈性作用增大下，高速飛機(jī)所具有的空氣動(dòng)力特性。這些基礎(chǔ)研究，對(duì)超音速飛機(jī)的誕生，都起到了重要作用。

美國對(duì)超音速飛機(jī)的研究，主要集中在貝爾X－１型“空中火箭”式超音速火箭動(dòng)力研究機(jī)上。研制X－l最初的意圖，是想制造出一架飛行速度略微超過音速的飛機(jī)。X－l飛機(jī)的翼型很薄，沒有后掠角。它采用液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)做動(dòng)力。由于飛機(jī)上所能攜帶的火箭燃料數(shù)量有限，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間很短，因此不能用X－１自己的動(dòng)力從跑道上起飛，而需要把它掛在一架B－２９型“超級(jí)堡壘”重型轟炸機(jī)的機(jī)身下，升入天空。

飛行員在升空之前．已經(jīng)在X－l的座艙內(nèi)坐好。轟炸機(jī)飛到高空后，象投炸彈那樣，把X－l投放開去。X－l離開轟炸機(jī)后，在滑翔飛行中，再開動(dòng)自己的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)加速飛行。X－１進(jìn)行第一次空中投放試驗(yàn)，是在１９４６年１月１９日；而首次在空中開動(dòng)其火箭動(dòng)力試飛，則要等到當(dāng)年１２月９日才進(jìn)行，使用的是X－l的２號(hào)原型機(jī)。

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(xiàng)創(chuàng)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(gè)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(dá)到１０７８公里／小時(shí)，相當(dāng)于M１．０１５。

在人類首次突破“音障”之后，研制超音速飛機(jī)的進(jìn)展就加快了。美國空軍和海軍在競創(chuàng)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(jī)的速度，達(dá)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(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，由試飛員威廉·布里奇曼駕駛。８天之后，布里奇曼駕駛這架研究機(jī)，飛達(dá)２２７２１米的高度，使他成為當(dāng)時(shí)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(shí)。

人們通過理論研究和一系列研究機(jī)的飛行實(shí)踐，包括付出了血的代價(jià)，終于掌握了超音速飛行的規(guī)律。高速飛行研究的成果，首先被用于軍事上，各國競相研制超音速戰(zhàn)斗機(jī)。１９５４年，前蘇聯(lián)的米格－１９和美國的F－１００“超佩刀”問世，這是兩架最先服役的僅依靠本身噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)即可在平飛中超過音速的戰(zhàn)斗機(jī)；很快，１９５８年F－１０４和米格－２１又將這一記錄提高到了M２．０。盡管這些數(shù)據(jù)都是在飛機(jī)高空中加力全開的短時(shí)間才能達(dá)到，但人們對(duì)追求這一瞬間的輝煌還是樂此不疲。將“高空高速”這一情結(jié)發(fā)揮到極致的是兩種“雙三”飛機(jī)，米格－２５和SR－７１，它們的升限高達(dá)３００００米，最大速度則達(dá)到了驚人的M３．０，已經(jīng)接近了噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的極限。隨著近年來實(shí)戰(zhàn)得到的經(jīng)驗(yàn)，“高空高速”并不適用，這股熱潮才逐漸冷卻。

超音速飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)，同亞音速飛機(jī)相當(dāng)不同：機(jī)翼必須薄得多；關(guān)鍵因素是寬高比，即機(jī)翼厚度與翼弦的比率。以亞音速的活塞式飛機(jī)來說，轟炸機(jī)的寬高比為１７％，殲擊機(jī)是１４％；但對(duì)超音速飛機(jī)來說，厚弦比就很難超過５％，即機(jī)翼厚度只有翼弦的二十分之一或更小，機(jī)翼的最大厚度可能只有十幾個(gè)厘米。超音速飛機(jī)的翼展（即機(jī)翼兩端的使離）不能太大，而是趨向于較寬較短，翼弦增大。設(shè)計(jì)師們想出的辦法之一，是將機(jī)翼做成三角形，前緣的后掠角較大，翼根很長，從機(jī)頭到機(jī)尾同機(jī)身相接（如幻影－２０００）。另一個(gè)辦法，把超音速機(jī)翼做得又薄又短，可以不用后掠角（如F－１０４）。

由上可以知道，根據(jù)一架飛機(jī)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(jī)了。