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超高速赛车GaryStix“喷气式汽车”力求达到超音速.

GaryStix*

“喷气式汽车”力求达到超音速

在硷兜’耶格尔于1947年以X—I试验型飞机突破音障之前，工程师们曾经预言，超音速激波所产生的颤振会把他那坚固的飞机撕成碎片。当两辆定制的超音速汽车的驾驶员(也可以称为飞行员)最近准备突破1马赫时，工程界又发出了同样的担忧，这一次他们或许有较多的理山这样说。得克萨斯农业与机械大学的一位机械工程教授梅克’麦克德莫特说：“任何会打翻时速在600英里(约合965公里)以上的汽车的事物都会使之处于一种你不愿亲身经历的境况。气体动力会使地面的车辆不再是地面的车辆，会使它试图飞起来。”

随着本期杂志的付印，今年9月和10月初，在内华达州雷诺城东北部的布莱克罗克沙漠——美国最大的干湖床，预计人们将作出有史以来以地面车辆突破音速的最为严肃的尝试。这一争取达到1马赫(即音速，在布莱克罗克沙漠的温度条件下约为每小时750英里)的尝试有可能成为两个队之间引人注目的面对面的竞争，这两个队曾在不同的时问宣称，自己拥有地面车速之冠的称号。

参赛者之一是克雷格’布里德洛夫，他已年满60岁，所驾驶的是称为“美国精神”号的“喷气式汽车。”在1963年至1970年这一期问，布里德洛夫曾经5次创下记录：另一个队的首领是理硷德·诺布尔，现年51岁，所驾驶的是一辆英国汽车，该车曾在1983年~'L-F每小时633英里的目前最高记录。尽管诺布尔将负责监督这一尝试，但他的名为“猛冲SSC”号(ThrustSSC)的汽车将山英国皇家空军战斗机飞行员安迪·格林驾驶。

这次竞赛并不是一场短程高速驾驶比赛，在短程高速驾驶比赛中，两辆汽车同时开动相互竞争．这两个队将共同使用布莱克罗兜沙漠，并以逐渐加大的速度赛完几个分离的赛程．即使他们未能突破音障，他们也仍有可能打破诺布尔在1983年创下的记录，即达到每小时700英里的日标。

世界上并非只有这两个队在试图扣‘破诺布尔在1983年创下的最高纪录。但这两个队在参赛车辆的工程技术上和费用上的充分投入使得只有这两个队有希望扶得接近音速的好成绩。

根据非式的记录，可能已经有人突破过音障。1979年，电影特技替身演员斯坦·巴雷特声称曾经驾驶一辆山火箭推进的汽车“巴德韦塞火箭”号(Budw．ciserRockct)达到每小时近740英里的速度。然而，即使这辆汽车达到了这样高的速度(这一点正是布里德洛夫和其他一些人激烈争论的)，它也只是在按一个方向行进时达到了这一速度。国际汽车联合会是一个以巴黎为总部的组织，该组织负责以书面形式证明上述这一类的记录，它要求一辆车辆在方向相反的两段行程(一段行程与另一段行程的问隔时伺在一小时以内)中的一段长达1英里的受到监测的路段的平均速度必须是打破纪录的。在布莱克罗克沙漠中，参赛车辆将在一段15英里长的平坦路面上行驶。它们将在近5英里长的路段内加遮行驶，在奕程的中段以约为5秒的时问通过一段1英皿长的受到监测的路段，然后关掉发动机并释放出减迷仁，减速行驶5英里，在速度降到每小时300英里以下时再刹车。此后，参赛车辆将掉转车头，再照原样重新来一遍。

人们是怎样造出时速达1马赫的汽车的呢?布里德洛大和诺布尔的参赛队所选择的都是当初曾用在战斗机上的喷气式发动机。使赛车驾驶员与喷气式发动机结对结果证明是最简单的设计决策之一。使驾驶员活着是又一个问题．人们几乎不知道，当一辆车的速度达到音速时会发生什么情况．就飞机而言，当其速度接近1马赫时，所产生的激波会在周围的空气中减弱，正如耶格尔通过实践认识到的那样。而当汽车的速度接近音速时，分别以超音速和亚音速流动的空气之间的界面则会在汽车和地面之问产生出激波，这种激波有可能导致有潜在毁灭性的后翻和横滚．

喷气式汽车已显示出自己会带来什么样的危险．前年，在试图以。美国精神号创纪录的过程中，布里德洛夫在未被正式承认的每小时677英里的速度下转向失控，损坏了两只后轮．由于作用于汽车大梁上的巨大应力，英国参赛队也经受过巨痛．1996年7月，在约旦的阿勒‘杰夫尔沙漠(A1JafrDesert)中以每小时540多英里的速度试车时，由于后悬架断裂．。猛冲SSC号蒙受了损失．

无翼飞机

两辆参赛车采用了不同的设计方法．布里德洛夫设法减小了参赛车的前截面，以减少时速达750英里以上的对向风带来的阻力．。美国精神号自重为4．5吨，长44英尺，最宽处(即两只后轮的间距)为8。5英尺，这一宽度几乎比英国的“猛冲SSC号窄了4英尺．车身前部采用椭圆形的目的，是要促使车身下的使车不稳定的激波向两侧逸散．此外，车身的前部离地仅一英寸，这是为了减少产生压力的面积．车身后部与地面的问距比前部要大，为18英寸，这就使得压力波能从车的后部逸散．

。美国精神号的前轮为3只铝质轮盘，它们都穿在同一根轴上，轮盘之间的间距为1／10英寸，采用这样的构形是为了增大能够防止车身左右摇摆的惯性力．车轮本身则是’用覆有玻璃纤维的石墨纤维围绕车轮的圆周线绕制而成。这类性能优越的轮箍能够保护车轮外缘，车轮外缘必须经受35，000倍的重力．布里德洛夫说：。假若一个车轮在受到强烈应力作用下撞上了一块岩石，你即使不是火箭科学家也可以断定，从车轮的外缘到轮体就会发生断裂，而你则遭受了灾难性的失败．

每一只后轮均是安装在从车身往外延伸几英尺的地方，这种设计选择往往会使质量中心(即重力中心)前移，从而增强了车辆的稳定性．布里德洛夫说：。它就象一辆小推车的手柄，手柄做得越长，就越容易托起载荷，作用于小推车前轮的重力也就越大．后轮的轮轴装在一个称为。整流罩的横卧的扁平翼形结构内．轮翼则安装在各个整流罩的远缘上，以防止产生使车辆左右摇摆的力．

自从1996年发生事故以后，布里德洛夫已改进了整流罩的空气动力学外形，这样一来，整流罩上边的气体就会加速，而整流罩下边的气流则会减速．设计上的这一改变旨在防止下边的气流达到超音速，同时也是为了防止产生激波．采取这一步骤还需要增加一组襟翼——能调整成一定的形态从而防止襟翼使汽车飞离地面的翼面。

稳定性第一

。猛冲SSC号参赛队所采用的步骤与“美国精神”号参赛不同，他们首先选定了使赛车安全地达到l马赫时速所必需的最为稳定的设计方案．只是在这之后，该队才选定了动力方面和减少阻力方面所需采取的措施．与布里德洛夫喜欢采用的试错法研制途径不同，该队曾经设计过导弹的空气动力学家罗纳德·F．艾尔斯不仅大量依靠超级计算机模拟，而且还利用一个两英尺长的模型作了多次超音速试验，模型安装在一辆空气动力车上，靠火箭的燃料推动沿轨道行驶。

根据艾尔斯的技术分析，该队制成的猛冲SSC号比美国精神号体大且重，自重为7吨，车长为54英尺．该参赛队费了很大劲儿来使猛冲SSC号的水平轴之上或之下的凸头部的斜面保持稳定．艾尔斯说：凸头部向上倾得太多，你就会象飞机一样飞离地面．而向下倾得太多，你就会把自己埋进沙漠里．

是成为爱国者导弹，还是成为矿工手中的钻机，全在于角度的一度之差．这一角度还会在超音速条件下发生变化．猛冲SSC号采用了一种活动的悬架，它能在该车的速度接近音障时，对凸头部的斜面作必要的调整．该车的变形测量仪能测定车轮的负荷，并将这一数据转发给车载计算机．然后，安装在该车后部的液压起重器便能自动调整车辆的空间方位角．在两段行程之问，该车的尾部的水平稳定面的角度也可以进行调整，以确保后轮稳固地贴在地面上。

“猛冲SSC号的前轮隐藏在发动机的外壳内，这样就减少了迎风的截面积．该车将发动机装设在车的侧壁，并使前轮保持了宽宽的轴距，这样，就使得该车的重力中心能比“美国精神号更进一步地前移，这样做的目的是为了使凸头部保持在适当的位置。将重力中心前移抵消了车辆倾斜进人螺旋的趋势。艾尔斯说，两台发动机增大的推力抵偿了增加的重量和更宽的前剖面增加的阻力．他说：这一类汽车根本就没有重量限制．与布里德洛夫参赛队不同，猛冲SSC号参赛队采用的是锻造的铝质车轮，这种车轮没有轮箍．该队希望布莱克洛克沙漠的表层足够柔软，从而避免因车轮没有轮箍而带来的问题．

猛冲SSC号的驾驶员格林的座位在一个驾驶座内，驾驶座安装在两台发动机之问的中问截面处，这样使得他对车的左右摇摆能感觉好些。格林是通过操纵两只后轮来控制车的行驶方向的，后轮隐藏在装在靠近车尾部的车壳内．驾驶员克霄格·布里德洛夫通过转动3只前轮和操纵车顶上的转向翼来控制车的行驶方向．这辆汽车(左面是它在1996年发生车祸之前的照片)如今接近尾部的车身下侧，以避免喷气式发动机排出的废气的干扰．一只后轮安装的位置略为靠后，并且是在靠另一只后轮的一侧，以避免因两只后轮棚互平行设置而使车的后部隆起，而隆起则会产生阻力．猛冲SSC号的前轮是固定在适当位置的——山于没有采用前位转向装置，使得阻力有所减小．

除了载人《吉尼斯世界纪录大全》和使制造和驾驶超音速汽车的人兴裔激动以外，在研制这类汽车的过程中所获得的经验教训也许没有多大价值．我深信，在陆上车速的世界纪录上占据一席之地是上帝的尘世间你所能做的最激动人心的事情．诺布尔如此说道，同时表现出他的参赛队给这一任务带来的传教士一般的热情．以这样的速度驱车飞驰所能带来的实际的附带好处至多不过是人们的猜想而已．布里德洛夫特别提到了附带的结果用于轮胎技术的可能性．然而，当记者问到这种类型的石墨轮胎可用于何处时，布里德洛夫沉思片刻后回答说：我不知道．我的使命是创造陆上车速的纪录，至于其它的我并不怎么在意．我想，肯尼迪当初的目的是要登上月球，至于它的附带结果他却并不关心，他只想战胜俄国人．

图l山理查德‘诺尔的参赛队驾驶的英囚汽车“猛~I'SSC号采用两台来自英国皇家空军的鬼怪式喷气式战斗机的罗尔斯·罗伊斯公司生产的斯贝发动机，能提供110，ooO匹马力的动力。这辆汽车(左而一页是它在约旦沙漠中的照斤)的转向是依靠转动两只后轮进行的，其中一只后轮安装在后『i『，并略微偏离另一只后轮。

图2。美国精神号以一台通用电气公司生产的J79型喷气式发动机作动力，该发动机曾用作美国海军的一架F4型鬼怪式战斗机的动力，其功率为48，0oO匹马力．这台发动机装在靠近车尾部的车壳内．驾驶员克霄格·布里德洛夫通过转动3只前轮和操纵车顶上的转向翼来控制车的行驶方向．这辆汽车(左面是它在1996年发生车祸之前的照片)如今已修复．