当超音速飞机在高速穿越大气层时,会与空气分子发生剧烈的碰撞,这种碰撞使得空气被强烈地压缩,就像水波一样,形成一圈又一圈清晰的冲击波。当飞机飞到3.2马赫也就是音速的3.2倍时,这些冲击波就呈现出一种特定的形态。

由于飞行速度极快,超音速飞机的机翼设计必须做出革命性的改变。普通的机翼展开角度比较大,在超音速飞行时,机头前方的高速气流会对机翼产生巨大的阻力,就像大风挡着你走路一样。
黑鸟侦察机就是一个很好的例子,它的机翼设计非常特别,采用了一整块正三角形的形状。这种设计并不是为了追求外形炫酷,而是基于空气动力学的原理,当飞机以超音速飞行时,三角形的机翼形状能够成为首选设计。

这是为什么?
因为在低速飞行时,飞机的机翼通常采用水滴状的横截面设计,这样可以产生较大的升力。但是,一旦飞机速度达到超音速,这种厚厚的前缘就会导致空气湍流在机翼前方大量聚集,形成一种阻碍飞机速度的阻胀现象。

为了避免这种现象,黑鸟侦察机的机翼边缘被设计得极薄且锋利,就像刀刃一样,这种薄而锋利的机翼边缘能够“切开”空气,使得机翼产生的气流能够紧密地附着在机翼的前部。这样,机翼各个位置的气流都能被梳理成平滑流动的超音速冲击波,从而大大降低了飞行时的阻力。

黑鸟侦察机的机身设计也很有讲究。它的机身两侧并不是圆弧过渡的,而是拥有与机翼相同的锋利边缘。这种设计在超音速飞机上被称为“极线”,它使得机身呈现出一种扁平状的截面,这种设计可以降低雷达的反射面积。
黑鸟侦察机的发动机也非常特别,它的长度几乎占据了机身的一半,而且发动机与机身始终保持着完美的水平线对齐。发动机前方是可以伸缩的锥形进气口,这个锥体能够前后移动,以精确控制进入发动机的气流量。

但是,发动机并不能直接吸收超音速的空气。因为速度过快,空气会直接冲进燃烧室,导致燃烧室熄灭。这时,进气口的尖峰设计就发挥了重要作用,它像一道屏障,阻止空气直接进入进气口,而是引导空气以一种反射的方式从缝隙中进入。空气经过几次折射后,原本超音速的能量被减缓为亚音速,这样就可以被发动机正常吸收了。

黑鸟侦察机的飞行速度和高度都是惊人的,它的飞行速度高达3.2马赫,换算下来就是3540公里/小时,而其飞行高度更是可达25000多米,是普通民航客机的3到4倍之高。
由于黑鸟的发动机体积过大而无法自行启动,因此需要借助地面的启动车来启动发动机。启动车内部装有两台并排放置的发动机,它们被启动后通过传动轴带动上面的齿轮箱运转。由于这个齿轮与飞机发动机的齿轮组相互啮合,这样飞机引擎就能够被成功启动。

黑鸟侦察机的油耗极高,因此整架飞机的有效空间几乎都被用作油箱以携带足够的燃油。其油箱容量可达46000多升燃油,总重量高达36吨。起飞时单个发动机的油耗就高达33.5吨/小时,而急速飞行时的油耗更是达到4万升/小时,即每小时要消耗掉30吨油。
这架黑鸟侦察机还配备有两个垂直尾舵,以及两片副翼和尾翼连成一排的设计。控制这些舵面摆动的是一套极为复杂的机械装置,它们通过电缆线、液压管、滑轮等部件从驾驶舱连接到这台机械装置上,可以实现左右单独控制也可以两边同步控制。

机械部分包含滑轮、象限脚轮、皮带、弹簧以及混合输出的中型曲柄等部件;传动部分则包含推杆、伺服系统和液压泵等部件。
总的来说,黑鸟侦察机之所以能够在超音速飞行中保持如此出色的性能,离不开其独特的机翼设计、机身设计以及发动机设计。这些设计都是基于空气动力学的原理,经过精心计算和考量而得出的。即使放在今天来看,它的许多技术仍然具有教科书式的价值。