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迪威娱乐亚洲: 《走向空天一体的新技术》⑤高超音速飞行器如何抵御高温?

来源:凤凰棋牌苹果手机版2021-08-24 11:10

本文地址:http://0hm.3355705.com/2021-08/24/content_35102887.htm
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  我们知道高超音速飞行器以及空天飞机,它的飞行速度非常高,往往超过音速的5倍、6倍,甚至10倍、15倍。那么在这么高的飞行速度状态下,会带来一个很严重的问题,那就是热障。机体表面温度随着速度的提高而提高,比如说在超音速两倍的时候,机头的温度是多少呢?大概在100度左右,那就是开水的事儿,把一个开水浇到机体上,对机体没什么太大影响,但是到了超音速2.5倍的时候,机头的温度就有可能到二三百度了。那么如果到了超音速6倍的时候,机体表面它的最高温度是多少呢?1360度,那么1000多度的温度,基本上任何的合金都受不了了,都会融化,当然这个指的是在平流层飞行所达到的温度,这是理论计算值。

  我们所说的超音速10倍20倍,往往都是在中间层这个范围内,而且有的是在中间层的顶层飞行,才有可能做超音速20倍的飞行,到了平流层,基本上你想做这么高的速度飞行是不可能了,因为密度太大,大气密度太大。不管怎么讲,这些飞行器做高超音速飞行的时候,机体表面的温度往往能够达到2000甚至3000度。这时候必须采用新材料,比如说碳纤维复合材料、硼纤维复合材料以及陶瓷基复合材料,钛基的复合材料,就是金属的和非金属的一些材料混合在一起,才能抗住这个高温。目前效果比较好的,已经应用的主要是陶瓷基复合材料。我们知道陶瓷抗高温是非常好的,那么把它蒙在机体表面,温度再高它也有可能抗住。那么很多的飞行器在再入大气层过程中的速度,能够达到音速的20倍左右。比如说航天飞机,那么航天飞机再入大气层之后,如果以这么大的速度飞行,那么机体表面你就是铺上了陶瓷瓦,恐怕有时候也会出现问题。那么还有没有别的措施来给机体降温呢?有,用一些烧蚀性的材料铺在它的机头或者是机翼前缘,通过烧蚀也像冒汗那样的方式,把它的热量带走。

  除了抗高温材料以外,还要想办法给空天飞机或者高超音速飞行器降温。因为如果是载人的,机体内的座舱内的温度你不能超过40度,超过40度人也受不了,一般保持30度左右,这样的话很多仪器设备也能够正常运转。那么明胶玻璃它的抗高温能力也是很差的,因此在载入大气层或者在做高超音速飞行的时候,必须把座舱盖蒙上,而且机内还要降温。那么机体表面怎么降温呢?要用一些低温的液体材料,通过流动来降温。最好的一个办法,是用液氢这样的温度很低的燃料,在机体内循环降温,同时循环过程中它就给液氢升温了,那么让它更好的雾化喷到发动机里,来产生更大的推力。因此无论是抗高温还是降温措施,对空天飞机和高超音速飞行器而言,都是非常重要的研究方向。只有开发出耐高温以及相应的降温措施,才能保证这些飞行器安全可靠地飞行。

  那么今天的介绍就到这里,下一期我们将给大家介绍一下,空天飞机和高超音速飞行器,它们需要采用什么样的动力装置,才能满足它们跨大气层飞行的要求。

  出品:科普中国 光明网

  科学顾问:傅前哨

  监制:战 钊

  制片:金 赫

  导演:金? 赫

  摄像:肖春芳

[ 责编:赵清建 ]
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