美國NASA蘭利研究中心的前50年（4）

蒿旭

1938年到1947年這十年，是受第二次世界大戰(zhàn)影響的十年。由于戰(zhàn)爭的推動，作戰(zhàn)飛機的飛行速度等性能不斷提高，新的作戰(zhàn)裝備也陸續(xù)出現。巡航導彈、彈道導彈、噴氣式飛機都投入到了戰(zhàn)場，直到原子彈爆炸的蘑菇云結束了二戰(zhàn)，頁也改變了今后的戰(zhàn)爭模式。

NACA蘭利實驗室也不可避免地受到了戰(zhàn)爭的影響。美國軍方需要蘭利實驗室的為其解決軍用飛機遇到的各種故障和問題。但是，這些繁雜的戰(zhàn)時緊急任務并為阻止蘭利實驗室在航空領域的探索研究。從二戰(zhàn)初期開始，蘭利實驗室對高速飛行的相關問題展開了長期的實驗研究。憑借其在風洞試驗、飛行試驗等方面積累的豐富經驗，在美國軍方、航空界、NACA和其他研究機構的支持和幫助下，通過蘭利實驗室在高速飛行、特別是跨聲速飛行的研究成果，貝爾飛機公司的X-1終于突破了聲障。

人類也進入了一個新的時代——超聲速飛行時代。

第三個十年——1938年—1947年

10年概述

1939年9月爆發(fā)的第二次世界大戰(zhàn)，對NACA蘭利實驗室第三個十年的工作產生了很大的影響。到了1945年9月二戰(zhàn)正式結束的時候，飛機的外形又一次發(fā)生了變化。

航空技術領域的幾項研究成果，導致了飛機設計的第二次革命。由分屬不同國家/研究機構的幾位研究人員不約而同發(fā)現的后掠翼，是飛機氣動構型方面的一項重大革新。納粹德國的設計師最先將其應用到先進的戰(zhàn)斗機和轟炸機的設計項目中。

同時期的另一項重大發(fā)明（或稱為發(fā)展），是噴氣推進技術，它在二戰(zhàn)期間有了很大的進展。1939年8月27日，德國亨克爾公司的He 178進行了首飛。該機是世界上第一架噴氣式飛機，配備了一臺由漢斯·馮·奧海因設計的HeS 3離心式渦輪噴氣發(fā)動機。到了二戰(zhàn)末期，德國和英國都裝備了噴氣式戰(zhàn)斗機并投入了實戰(zhàn)。但是直到戰(zhàn)爭結束，雙方也未在空中相遇過，世界上第一次噴氣式戰(zhàn)斗機之間空戰(zhàn)的懸念被留到了以后。

戰(zhàn)爭的需求也促進了火箭的發(fā)展和導彈的誕生。

世界上第一種彈道導彈，德國的V-2（A-4）導彈于1942年開始試射。經歷了兩次發(fā)射失敗后，于當年10月試射成功。1944年，德國的V-1飛航式導彈（當時稱為飛彈，現稱為巡航導彈）開始轟炸英國倫敦。采用脈沖式噴氣發(fā)動機的V-1是世界上第一種巡航導彈。僅僅幾個月后，急于挽回敗局的德國將V-2導彈也投入了戰(zhàn)場，作為戰(zhàn)術武器使用。

另一種導彈也出現在德國。1943年8月，德國空軍使用一種新型武器，連續(xù)擊沉擊傷多艘英國的護航驅逐艦（現稱為護衛(wèi)艦），使得英國皇家海軍不得不暫停了反潛行動。這就是當時被稱為“空中魚雷”的亨舍爾Hs 293，世界上第一種投入實戰(zhàn)的空艦導彈。Hs 293空艦導彈采用無線電遙控制導、火箭動力。由于火箭發(fā)動機工作時間極短，該導彈實質上是普通航彈加裝了彈翼和遙控裝置的遙控滑翔炸彈。但是它的出現，徹底改變了海戰(zhàn)的模式和艦艇防空裝備。

人類制造的終極武器——核武器，在二戰(zhàn)期間歷經設想、發(fā)展、研制、試驗和實戰(zhàn)應用等幾個階段。最終，投在日本廣島和長崎的兩枚原子彈結束了二戰(zhàn)。

1945年2月，為應對高空高速轟炸機的威脅，貝爾實驗室提出了“奈基計劃”，目的在于為美國陸軍研制一系列防空導彈。這就是后來的奈基（又譯“勝利女神”）系列地空導彈。

二戰(zhàn)結束以后，航空似乎從戰(zhàn)爭中的破壞者轉變成了為和平目的服務的工具。

英國將皇家空軍裝備的格羅斯特“流星”式戰(zhàn)斗機（二戰(zhàn)末期投入使用）稍加改進，就以600英里/時（960千米/時）輕易地打破了陸上飛機的飛行速度紀錄。

航空航天技術在民用領域也取得了突破。

1939年，美國泛美航空公司首先開始經營飛越大西洋的客運航線。1946年，英國德·哈維蘭飛機公司獲得了一項合同：制造兩架裝4臺噴氣發(fā)動機的客機原型機。該客機定型后被命名為“彗星”，這是世界上投入定期航線的第一種噴氣式運輸機。

還在大戰(zhàn)期間，美國貝爾飛機公司就開始構思、設計其第一架研究機。1946年12月，這架名為X-1的火箭動力研究機進行了首次動力飛行。1947年10月，空軍上尉查爾斯·耶格爾駕駛X-1達到了馬赫數1.06的飛行速度。這是人類第一次突破了聲障，從此飛行進入了超聲速時代。

這里有個小花絮。嚴格來講，耶格爾在完成第一次超聲速飛行時，還應算陸軍航空隊上尉（美國陸軍航空兵團于1941年6月改名為美國陸軍航空隊）。雖然杜魯門總統在1947年7月26日簽署成立了空軍部，但要到當年12月18日首任空軍部長斯圖爾特·賽明頓宣誓就任，美國空軍才算正式成立。

1947年9月，美國蘭德公司（Rand Corporation，1946年成立的一家非營利機構，1948年經改組后正式稱為蘭德公司）發(fā)表了一份正式的研究報告，表示人造地球衛(wèi)星是完全可以實現的。以前，也有人提出過相同或相似的觀點，但被人們認為是無根據的科學幻想，甚至是瘋子的妄想。蘭德公司是用美國政府的撥款，為新成立的美國國防部進行的該項研究。這讓其報告中的觀點更為可信。

人造衛(wèi)星可以實現的觀點應該受到重視，但實際上只在一小部分人中受到了重視。由于蘭德公司的報告僅僅敘述了這項技術可以成功，這些關注的人們做了大膽的推測：未來人造衛(wèi)星可能發(fā)展成空間站，也可能成為裝備巨大透鏡去燒毀敵方目標或攜帶原子彈進行轟炸的可怕武器。

不管當時的人們怎么去想象，人造衛(wèi)星在這個十年里還不能實現。盡管如此，蘭德公司的報告還是為未來載人航天、登月等空間探索奠定了一個起點。人們希望把液體火箭發(fā)動機等戰(zhàn)爭技術轉用于和平開發(fā)空間，可惜隨著空間技術的發(fā)展，彈道導彈、軍用衛(wèi)星等也在發(fā)展。

NACA蘭利實驗室的研究工作

1938年4月，美國海軍將一架布魯斯特公司的XF2A-1試驗型戰(zhàn)斗機交給國家航空諮詢委員會（NACA）蘭利實驗室進行全尺寸風洞試驗。蘭利實驗室的工程師系統地測量了整機，以及機炮和外置瞄準具、排氣管、起落架等部分的阻力。根據實驗結果，他們得出如下結論：該機（經過氣動修型后）的最大飛行速度可以提供31英里/時（50千米/時），相當于性能提供10%以上。

這次歷史性的試驗，是為美國陸軍航空兵團和海軍航空局進行的系列研究計劃的第一項。這個名為“阻力清除”的研究計劃，成功確立了一套陸軍和海軍航空兵力共用的標準設計方法，并生成了可用于以后飛機設計項目的實用設計數據。

到1940年10月，根據“阻力清除”研究計劃，NACA蘭利實驗室在全尺寸風洞中對11種飛機進行了試驗研究。當月，研究結果以NACA秘密報告的形式提交給了航空界和軍事部門。該報告總結道：“因為去除或修整了原設計中不平滑的部分，許多飛機的阻力降低了30%～40%，其中一架甚至降低了50%。從試驗結果分析，在最初的設計階段就強調降低零部件的阻力，要比設計完成后再進行減阻修整，更能提高飛行速度。”

從這份報告中可以看出，設計階段對零部件的阻力不夠重視，是造成性能損失的主要原因。比如，機翼設計時采用了光滑的外形，但安裝機炮后因連接部位的凸起破壞了機翼的整體外形，則原有的良好低阻特性也將受到損失。安裝機炮是作戰(zhàn)任務的需求，但也應考慮飛機的飛行性能要求。自此，飛機設計師們開始認識到，飛機設計實際是在空氣動力學的最佳飛行性能和作戰(zhàn)使用需求之間進行折中。這也是“阻力清除”研究計劃的另一項成果。

在開展“阻力清除”研究計劃的同時，蘭利實驗室也在進行著其他研究計劃。這就導致蘭利實驗室的工作量激增，工作壓力也比過去大很多。NACA在1938年年度報告中再一次提出需要增加試驗設施。NACA在給美國國會的一封信中也明確表示，由于飛機尺寸加大、速度提高，結構研究專業(yè)迫切需要增加新的設備。此外，NACA還提出，國家安全和航空事業(yè)的發(fā)展，也需要盡快增加結構試驗設施。

1938年10月，NACA成立了一個委員會，專門研究所需試驗設施的情況并給出具體建議。該委員會在當年12月份的報告中提出：要盡快在加利福尼亞州森尼維爾再成立一個研究實驗室；蘭利實驗室的研究設施也要加強，需新建一個結構研究實驗室和一座測定穩(wěn)定性導數的穩(wěn)定性風洞。

就在第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)之前的1939年8月，美國國會批準了在森尼維爾建立新的實驗研究機構。當戰(zhàn)火在歐洲開始蔓延的時候，NACA的新實驗室也在森尼維爾墨菲特機場破土動工了。

二戰(zhàn)爆發(fā)后，NACA成立了以查爾斯·林德伯格為首的第二個委員會。成立僅僅幾個星期，該委員會就提交了一份報告，堅決建議成立第二個發(fā)動機研究中心，并指出美國缺乏發(fā)動機研究設施：“當前，美國用于航空動力裝置的研究設施嚴重不足，無法與其他航空領域的研究機構相提并論?！?/p>

1940年年中，美國國會通過了組建新的發(fā)動機研究機構的提案。

早在1939年，國會已經批準為蘭利實驗室增加研究設施的請求撥款，作為追加預算申請的一部分包括在了森尼維爾實驗室的建設費用里。11月，又在蘭利機場劃撥了一塊地皮，給蘭利實驗室建設一座新的16英尺（4.8米）高速風洞、一座穩(wěn)定性風洞，以及結構實驗室及其輔助設施。

結構實驗室于1940年10月竣工，穩(wěn)定性風洞于1942年1月建成。同一時期建成的還有用于水上飛機研究的第二座拖曳水池和一座沖擊水池。沖擊水池可以測量飛船式水上飛機模擬水上降落時船身結構的沖擊載荷。

1941年，低湍流度高壓風洞和16英尺高速風洞在蘭利實驗室戰(zhàn)時擴建過程匯總投入使用。

為幫助組建和管理森尼維爾的新實驗室，蘭利實驗室派出了不少人員，與此同時還必須提高自身的科研能力。森尼維爾的實驗室就是現在的艾姆斯研究中心，是以擔任NACA主席達20年之久的約瑟夫·艾姆斯博士的名字命名的。

從蘭利實驗室抽調人員支援森尼維爾實驗室的工作還沒結束，第二次人員抽調又開始了。1940年年中，根據林德伯格委員會的報告，國會批準在克利夫蘭市屬機場附近建設第二座發(fā)動機研究實驗室。這座新的實驗室專門研究動力產生和推力的問題，即從燃燒的基本物理過程到用裝有測試儀器的飛機進行整臺發(fā)動機飛行試驗的問題。

克利夫蘭新實驗室的人員，也是從蘭利實驗室抽調的。從戰(zhàn)前和戰(zhàn)后蘭利實驗室工作人員人數對比，就可以看出蘭利實驗室在人員培養(yǎng)方面的巨大潛能。在二戰(zhàn)爆發(fā)前的1939年，蘭利實驗室在編人員為524人，包括204名專業(yè)人員。二戰(zhàn)結束時，蘭利實驗室的人員超過了3200人。

在第三個十年中，蘭利實驗室的主要工作，是在過去完成的各項研究的基礎上改進基本型飛機。當時采用的帶整流罩發(fā)動機、可收放起落架、帶襟翼的全金屬下單翼飛機雖然性能比以前有了很大提高，但仍需要改進。發(fā)動機功率的提高，也推動了飛機性能的進步。但要獲得最好的效果，則必須在飛機設計階段付出努力，尤其是零部件的設計。

在XF2A-1型戰(zhàn)斗機上進行阻力試驗，給出了解決問題的方法。最開始只是根據研究需要按部就班地進行風洞試驗，但很快在戰(zhàn)時軍事需求的壓力下，一架又一架飛機進入蘭利實驗室，依次進行全尺寸風洞試驗、飛行研究部的飛行測試、尾旋風洞試驗，直到對飛機上所有零部件都進行過測量并做出報告。

1944年7月，共有78種不同的飛機模型在NACA進行研究，其中大部分是在蘭利實驗室完成的。蘭利實驗室的自由尾旋風洞更是對120種不同的飛機模型進行了尾旋試驗。被戲稱為“大氣風洞工作人員”的試飛員們，也詳細測試并研究了36種陸軍和海軍飛機的穩(wěn)定性、操縱性和其他性能。

從這些試驗中得到的大量數據，首先用來改善現有機型存在的問題，之后又用于編寫飛機設計師手冊。這些試驗之所以能夠順利進行，是以開發(fā)出了當時最高水平飛機部件的理論研究和試驗計劃為基礎的。

比如，1938年6月，蘭利實驗室的工程師開始在低湍流度風洞中試驗一種外形迥異于之前設計的翼型。該翼型的最大厚度在機翼弦長更靠后的位置，翼型的后緣部分呈現一種奇特的反彎形狀。其阻力測量值僅為測試過的所有同樣相對厚度翼型中最低阻力值的一半。在這項研究的基礎上，蘭利實驗室后來發(fā)展出了一系列的低阻翼型。

1940年，英國希望北美航空公司在120天內完成一架符合其要求的戰(zhàn)斗機原型機。北美航空公司在研制中采用了一種NACA低阻翼型，該翼型正是來自蘭利實驗室發(fā)展出來的一系列層流翼型。這種最早采用NACA低阻翼型的戰(zhàn)斗機經過大量的改進工作后，發(fā)展成為一種性能優(yōu)異的戰(zhàn)斗機——P-51“野馬”戰(zhàn)斗機。

通過對多種型號飛機的飛行研究工作，NACA蘭利實驗室獲得了大量有關飛行與操縱品質的經驗和數據。蘭利實驗室的早期探索研究讓飛行員對飛行品質有了較多的認識，戰(zhàn)時的試驗更加強了這種認識。

隨著飛機性能的提高，一些飛行問題也變得突出了。對此，蘭利實驗室的飛行員和工程師仍然采用系統試驗的方法，根據風洞試驗的結果，得到了可以測量的飛機飛行與操縱品質，并給出了定義。

在對19種機型進行了系統的飛行試驗后，蘭利實驗室的工程師根據這組試驗結果完成了一份總結報告。報告給出了一種根據飛機操縱特性來評定飛機性能的最低衡量標準。這份報告成為了NACA、美國軍方和航空界后來廣泛開展這項工作的基礎，還促進了美國第一份軍用標準——有關飛機操縱品質的軍用標準的編寫工作。

二戰(zhàn)期間，蘭利實驗室廣泛開展了“機翼平面形狀及其對飛機失速特性的影響”的研究工作。通過風洞試驗，工程師們研究了多組具有不同根梢比、相對厚度、后掠角和彎扭度的機翼。

蘭利的技術人員通過飛行試驗、風洞試驗，結合空氣動力學理論，研究了當時人們還不太了解的飛機機動飛行時的氣動載荷問題。

另一不被人們理解的現象，是發(fā)動機功率對飛行穩(wěn)定性和操縱性的影響。借助飛行試驗和風洞試驗研究，蘭利實驗室大致搞清楚了這種飛行現象。

在飛機氣動修型方面，蘭利實驗室也取得了不少進展：NACA整流罩經過進一步改進，擴大了速度適用范圍；研究出來一種特殊的平鉚技術，可以降低飛機的阻力。

蘭利實驗室還幫助美國軍方解決了一些實際問題。

有一種戰(zhàn)斗機（當時稱驅逐機）在飛行中經常出現尾翼損壞，蘭利實驗室的工程師們發(fā)現并協助解決了這一問題，讓該機能繼續(xù)服役并成為二戰(zhàn)中受歡迎的戰(zhàn)斗機之一。

美國陸軍的某型戰(zhàn)斗機在飛行中出現了“前栽”現象——在俯沖中角度會越來越陡，甚至前翻到超過垂直角接近倒飛的狀態(tài)，由此產生很大的事故隱患。蘭利實驗室在8英尺（2.4米）高速風洞進行了試驗，并結合制造商的風洞試驗結果發(fā)現了問題原因。根據之前進行的飛機減速板研制工作的試驗數據、結論，以及本次風洞試驗的具體情況，蘭利實驗室建議采用改出俯沖襟翼來解決這一問題。

陸軍還有一種實驗型戰(zhàn)斗機，由于設計問題導致副翼的操縱響應遲緩，這種機動飛行的缺陷在空戰(zhàn)中是致命的。蘭利實驗室的試飛員測試并評估了該機的飛行性能，工程師們據此進行了詳細的分析研究，提出了相應的解決方案。首先將副翼的偏轉角加大一倍，提高副翼的效率；其次，采用氣動補償的方法，使副翼的操縱響應既輕快又靈活。

改進措施使得該機的橫滾速度增加了一倍，機動性有了很大的提高。此后，橫滾特性也成為了評價戰(zhàn)斗機飛行性能的又一項指標。

在海上/水上的作戰(zhàn)飛行和水面迫降導致了許多空勤人員喪生，促使人們要盡快找到能讓飛機在水面安全迫降的方法。蘭利實驗室所有的流體動力學試驗設施都投入了這項緊迫的試驗研究工作。

通過用縮尺模型進行的飛機水面迫降試驗和分析攝影機記錄的試驗過程，人們發(fā)現，飛機的某些設計極其不利于水面迫降的安全。位于機腹的進氣口、彈艙和起落架艙在迫降時會因兜水產生很大阻力，導致飛機在水面翻轉，使得機腹朝天，座艙/機艙沉入水中造成人員傷亡。

解決的方法是研發(fā)能消除機腹進氣口、彈艙、起落架艙不利影響的水上迫降襟翼。蘭利實驗室通過試驗研究設計出了這樣的襟翼，但因為改動太大不利于生產，該襟翼未在批量生產的機型中使用。

上述這些事例就是蘭利實驗室在戰(zhàn)爭年代所面臨的典型問題。正是戰(zhàn)時的緊急需求決定了NACA研究項目的方向。這些項目要求盡快解決作戰(zhàn)裝備出現的各種故障和問題。

二戰(zhàn)中，美軍參戰(zhàn)的飛機大部分都是戰(zhàn)前或戰(zhàn)爭初期設計的，其中很多機型的設計都采用了NACA的基本設計數據。當時的海軍部長弗蘭克·諾克斯曾在1943說道：“完全是由于NACA的研究成果所奠定的基礎，美國海軍才能裝備‘海盜‘野貓‘地獄貓這些著名的戰(zhàn)斗機。這些戰(zhàn)機都采用了NACA翼型、NACA的發(fā)動機冷卻方式和NACA的增升裝置。如果沒有NACA在航空領域的貢獻，我們無法取得那些阻止了日本太平洋攻勢的決定性海戰(zhàn)的勝利。”

隨著戰(zhàn)爭的發(fā)展，飛機的飛行速度也越來越快。戰(zhàn)斗機在俯沖時已經開始出現空氣壓縮性的難題，如何解決高速飛行中出現的這個新特性就比較突出了。

依靠經驗、通過蘭利實驗室的風洞試驗和飛行試驗，或許可以暫時解決高速飛行中的某一個問題。但要從設計時從根本上消除空氣壓縮效應對高速飛行的影響，則飛機設計師需要NACA和航空界開展全面試驗研究所獲得的數據和理論的支持。

盡管戰(zhàn)時緊急需求項目的工作負擔很重，但蘭利實驗室的研究人員仍在考慮高速飛行中的一些問題。例如，1939年蘭利實驗室噴氣研究部對噴氣推進的基本方案進行了考察。早在1923年的一篇NACA技術報告中已經簡單敘述過該方案及其原理。

不僅是美國NACA的科學家，其他國家的研究人員也在考察和研究噴氣推進的問題。德國的第一架噴氣式飛機He-178已經準備首飛了；英國編寫了該國第一架噴氣式飛機的技術要求；意大利正利用一架試驗機開展噴氣推進技術的飛行研究。

但在1939年，噴氣式戰(zhàn)斗機的速度優(yōu)勢更適合執(zhí)行防空截擊任務。處于攻勢地位的美國空中力量不太關注攔截敵方轟炸機的問題。美軍戰(zhàn)斗機部隊更關心如何增加航程以盡量為遠程轟炸機編隊提供護航。因此，蘭利實驗室這份有關噴氣推進技術的考察報告就被理所當然地束之高閣了。

對高速飛行的另一項研究工作在1941年開始。當時蘭利實驗室的一個研究小組在8英尺高速風洞中對各種螺旋槳進行試驗，目的是設計出飛行速度達到 500英里/時（804千米/時）的螺旋槳飛機。該小組的研究人員后來成為了蘭利實驗室從事高速氣流研究的技術骨干。在他們的努力下，高速氣流的研究工作又為蘭利實驗室贏得了兩次科利爾獎。

高速風洞的試驗研究可以找到提供飛行速度的方法，但它只是NACA獲得與高速飛行有關的設計數據的方法之一。風洞試驗的結果需要飛行試驗進行補充，并和自由飛風洞等專用設施的試驗結果進行綜合分析，由此得出的數據才會為設計師們認可，進而作為飛機設計的基礎。

當飛行速度達到500英里/時之時，設計師們就是接近聲速的在跨聲速范圍內工作了。幾年前，人們還在質疑飛機的飛行速度能否達到500英里/時。那時，一位英國科學家曾表示，聲速“像一堵障礙墻”，阻擋著飛行速度進一步提高。于是，“聲障”這個詞開始出現在專業(yè)文獻中，并很快被關注飛行的大眾所接受。

聲障確實是一道不可逾越的障礙，還是暫時無法突破的一道迷霧？當時還沒有搞清這個問題的研究方法。

蘭利實驗室已經做過一些高速氣流試驗：從高空投放高速的流線型低阻飛行物，利用其上的儀器設備測量速度和受力情況，通過分析計算來求出跨聲速范圍內阻力和升力的變化。但是，僅憑這些試驗結果還不足以得出飛機設計需要的數據。

當時有一種公認的方法可以得到精確的跨聲速設計數據，就是專門制造用于跨聲速范圍的全尺寸飛機進行飛行試驗。

1943年，蘭利實驗室根據這種方法構思出一架試驗用飛機。差不多同一時期，航空界和軍方實驗室的研究人員也在考慮以該方法解決這個問題。

蘭利實驗室擴大了跨聲速飛行研究工作。1944年3月，在一次有陸軍航空隊、海軍和NACA研究人員參加的研討會上，蘭利實驗室對該項工作進行了介紹。NACA也重點支持跨聲速飛行的研究，并建議為跨聲速飛行試驗專門制造一架噴氣式飛機。

首架研究機的出現標志著用飛行試驗對跨聲速飛行進行系統研究的開始，這次探索性的研究將會得到全世界的矚目。

制造專門的研究機可以說是航空史上的一項創(chuàng)舉。此后，NACA和美國軍方共同使用一系列的研究機，在航空領域開展了許多獨特的研究計劃，為其后若干年的新機型提供了基本的設計數據。

直到今天，X系列研究機/驗證機仍在為探索先進技術進行著飛行試驗，這些試驗的結果也將影響未來的飛機設計。

第一架研究機就是后來大名鼎鼎的X-1，該機最初被命名為XS-1，由貝爾飛機公司研制。早在1943年，貝爾飛機公司就對用于跨聲速飛行試驗的研究飛機有了獨特的設計思路。當美國航空器材司令部于1944年初授予其研發(fā)合同后，貝爾飛機公司立即開始了研究機的設計和制造。

在X-1設計、制造的同時，蘭利實驗室的研究人員還在尋找其他的方法。他們不是不看好用研究機進行飛行試驗的方法，而是想找出一些成本更低的試驗技術來補充全尺寸研究機的飛行試驗。畢竟制造一架完整的研究機的費用可不少。

1944年年中，蘭利實驗室設計出了一種獨特的獲得高速氣流的方法。其理論依據是，在高亞聲速飛機機翼上表面的小范圍區(qū)域內存在著跨聲速流。研究人員將一個半翼展的機翼縮尺模型，順著氣流方向安裝于飛機機翼最大厚度點附近，縮尺模型垂直于機翼上表面。飛機做高速俯沖時，機翼上方會產生跨聲速流?？s尺模型安裝座內的試驗儀器將記錄下局部跨聲速流場中模型的受力情況和氣流角度，以便在試驗結束后進行分析歸納。該方法也被稱為翼流法。

試驗設備的改進，特別是1944年蘭利實驗室開發(fā)的無線電遙測技術，推動了之前的高空投放低阻飛行物的試驗。安裝遙測設備后，可以將飛行中測出的各項數據傳輸到地面站記錄下來，而后進行歸納。

該項試驗的主要問題，是當時的試驗載機實用升限不夠高，使得投下的飛行物無法加速到理想的速度，所得到的數據都沒有達到過聲速，因此試驗效果很差。

在各種方法中，機翼上表面局部流場的縮尺模型試驗效果最好。這些試驗確定，薄翼在高速氣流中的特性要遠遠優(yōu)于厚翼。

第二次世界大戰(zhàn)末期，蘭利實驗室的一位科學家產生了讓機翼后掠以獲得更高飛行速度的想法。實際上，后掠使得氣流沿翼弦方向的速度分量小于氣流速度，在跨聲速飛行時，可以推遲局部激波的出現。機翼在飛行速度接近聲速時產生的激波，會導致飛行阻力急劇增加。在超聲速范圍，后掠翼可以設計成讓機翼完全處于激波錐之內，從而避免產生激波阻力。

后掠翼并不是蘭利實驗室的發(fā)明，當時有不少科學家都在研究這個問題。就在二戰(zhàn)結束前幾個月，美國軍方提供給航空界和NACA各實驗室的一份情報顯示，德國已經注意到了后掠翼在高速飛行中的優(yōu)勢，并在新的噴氣式飛機設計方案中采用了后掠翼。分析表明，這種還在設計圖紙上噴氣式飛機，其性能超過了美英正在研發(fā)中的所以機型。

從德國繳獲的飛機設計資料顯示了戰(zhàn)后相當長的時期內航空技術的發(fā)展格局：對飛機的要求是速度更快，使用升限更高，采用更大推力的渦噴發(fā)動機和火箭發(fā)動機。但是，由于戰(zhàn)爭的影響，德國的許多技術先進的機型還沒來得及投入實戰(zhàn)，繳獲的少量新型飛機也只是試驗機，無法通過飛行試驗獲得全部的可靠數據。所以，仍然需要X-1研究機的飛行試驗來獲得更多的基礎數據。

蘭利實驗室開始了一項新的試驗研究，研究人員從地面發(fā)射火箭動力模型，希望通過自由飛模型獲得有用的飛行數據。由于這種方法頗見成效，為此在蘭利以北、弗吉尼亞州海岸附近的沃洛普斯島上，建立了一個獨立的實驗機構，專門開展這方面的研究工作。

1945年6月下旬，無人駕駛飛機研究部（PARD）搬到沃洛普斯島上，當年10月18日，無人駕駛飛機研究部成功發(fā)射了第一架研究飛行阻力的實驗飛行器。這架仍然采用火箭動力的模型飛機，主要用于評估機翼和機身形狀，為跨聲速和超聲速飛機的基礎設計提供參考數據。

飛行試驗用的模型飛機設計得越來越精巧了。1946年6月無人駕駛飛機研究部發(fā)射了一架用于操縱面研究的試驗飛行器。該飛行器可以按預定的機動飛行程序偏轉副翼，以評估橫滾時的操縱特性。

此后，被昵稱為“沃洛普斯站”的無人駕駛飛機研究部規(guī)模越來越大，原有的試驗場地已不夠用。最終，把設在欽克提科的原海軍航空站的一部分也擴充了進去。到了20世紀60～70年代，沃洛普斯站還為“水星”計劃、“雙子星”計劃和阿波羅載人航天計劃，以及包括彈射救生系統在內的其他火箭動力裝置作出了重大貢獻。

回到X-1飛機這邊，在該機完成制造后，首飛的日子也臨近了。試飛工作選定在加利福尼亞州穆羅克的美國陸軍航空隊飛行試驗區(qū)（穆羅克機場）進行，該區(qū)域緊鄰世界上最大的羅杰斯干湖床。X-1研究項目的一些工作人員陸續(xù)來到穆羅克參與這次試飛，包括從蘭利實驗室抽調的13名工程師、儀表專家等技術人員。這些人員組成的新單位被命名為“美國國家航空咨詢委員會穆羅克飛行試驗隊”。 陸軍航空隊穆羅克機場，就是今天著名的愛德華茲空軍基地；NACA穆羅克飛行試驗隊，也發(fā)展成為美國航空航天局德萊頓飛行研究中心（NASA Dryden Flight Research Center）。

慣常于設計非常規(guī)飛行器的貝爾飛機公司，在X-1的研發(fā)中采用了較為傳統的設計。粗壯結實的飛機結構，使其能承受的最大載荷比當時的大多數戰(zhàn)斗機要高出近一倍。X-1的動力裝置采用了一種比較可靠的火箭發(fā)動機。該機的設計原則也很簡單：盡量不要采用未經驗證的不成熟技術。

飛行中向火箭發(fā)動機輸送燃料/氧化劑的裝置就遇到了類似情況。一種由渦輪驅動的燃料/氧化劑泵是重量最輕的燃料供應方式，但是在X-1試飛前該裝置還未完成研制。貝爾飛機公司不得已采用了壓力燃料供應系統。這個系統采用貯存在12個球形壓力容器中的氮氣（壓力約為13.8兆帕）將燃料/氧化劑壓入火箭發(fā)動機。

由于壓力燃料供應系統重量較重，減少了X-1的燃料攜帶量，剩余的燃料僅能維持2.5分鐘的動力飛行。為了讓寶貴的機載燃料充分發(fā)揮作用，貝爾飛機公司建議采用專門改裝過的B-29轟炸機作為載機。B-29將X-1掛于機腹升空，在空中投放后者。

貝爾飛機公司表示，采用空中發(fā)射有兩點好處。首先，正式試飛前可以進行多次無動力滑翔飛行，從而確定在低速時飛機的基本氣動力設計是否有問題。其次，由于省略了起飛、爬升階段，絕大部分燃料將用于俯沖增速使X-1進入跨聲速區(qū)域，該機的主要目標正是研究跨聲速范圍的飛行特性。

貝爾飛機公司的建議獲得通過。1946年初，在佛羅里達州松堡上空，X-1由B-29攜帶升空進行了無動力滑翔飛行。當年年底，X-1又進行了第一次空中發(fā)射的動力飛行。

1946年，跨聲速研究領域取得的另一項主要成就，是研制了一種飛行速度超過1100英里/時（1770千米/時）的火箭動力研究飛行器。這是由沃洛普斯站完成的，目的是通過發(fā)射該模型來研究一系列具有不同后掠角和平面形狀的機翼。

而蘭利實驗室則繼續(xù)研究采用風洞試驗或自由飛模型來達到跨聲速的方法。

蘭利實驗室將研究跨聲速流的翼流法用在風洞試驗中，即在7英尺10英尺（2.1米×3.0米）風洞的試驗段中加裝了一個拱形板。風洞試驗段的氣流馬赫數可以達到1.2，然而風洞隨后就因為超聲速流產生的激波而“阻塞”，試驗結果也跟著變得不準確了。正是由于風洞試驗段出現的激波的干擾，使得在聲速流場附近很難取得有用的結果。蘭利實驗室的研究人員分析認為，如果激波可以消除或吸收，那么試驗段的氣流及其測量工作就不會受到干擾了。

這個問題最終被蘭利實驗室的研究人員解決了。在16英尺（4.87米）高速風洞附屬的15英寸（0.38米）小型風洞從事試驗工作的一位工程師，和另一位研究流體理論的技術人員經過共同努力，終于在開了縱向縫的試驗段建立了跨聲速流場。帶開縫的喉道吸收了激波，保持了試驗段的氣流通暢，使得測試工作可以不受干擾地順利進行。

這是風洞技術的一項重大突破。在此基礎上，最終發(fā)展出了用于跨聲速流場研究的開槽喉道式風洞。1951年，當該項技術的保密條例解除后，蘭利實驗室的約翰·斯塔克和他的助手因此獲得了科利爾獎。

1947年4月，無人駕駛飛機研究部/沃洛普斯站在一次性能評估試驗中第一次發(fā)射了一架真實飛機模型——共和飛機公司XF-91的縮尺模型。XF-91戰(zhàn)斗機為了滿足高空攔截作戰(zhàn)性能采用不少奇特的設計，動力裝置由渦噴發(fā)動機（主動力）和液體火箭發(fā)動機（加速用輔助動力）組成。

在完成了XF-91縮尺模型的飛行試驗計劃后，無人駕駛飛機研究部繼續(xù)對陸軍航空隊（空軍）和海軍的大部分亞聲速與超聲速飛機設計方案進行了模型飛行試驗。

在這樣的條件下，人類終于迎來了突破聲障的那一天。

1947年10月24日，查爾斯·耶格爾上尉在駕駛X-1進行第九次動力飛行時達到了馬赫數1.06的速度。這是有人駕駛飛機在平飛中第一次超過了聲速，并清楚地表明了通過跨聲速區(qū)域時飛機是可以操縱的。

此后，陸續(xù)有很多試驗機和生產型飛機完成了超聲速飛行，也陸續(xù)有更多性能更先進的研究機加入到了X飛機系列，為航空技術的發(fā)展做出貢獻。

從1947年起，貝爾飛機公司的勞倫斯·貝爾、美國空軍的查爾斯·耶格爾上尉和蘭利實驗室的約翰·斯塔克相繼榮獲了科利爾獎，這既是他們個人的榮耀，也是人們對X-1計劃及相關人員的創(chuàng)造性成就的贊揚和認可。自從X-1飛機穿破了聲障的迷霧，飛行速度的紀錄就不斷被刷新，超聲速飛行也變得不在神秘。英法聯合研制的“協和式”客機的巡航速度超過馬赫數2.0；美國的SR-71“黑鳥”和蘇聯的米格-25“狐蝠”甚至突破了熱障。

但是在1947年，完成超聲速飛行確實是一項具有歷史意義的成就。這是蘭利實驗室從二戰(zhàn)初期開始的長期研究工作的成果，也是向航空領域的下一個創(chuàng)造性時代——超聲速時代邁出的第一步。