-
1 # 好奇而已716
-
2 # 孔乙己亂彈
首先先了解一下什麼是超音速飛行。
Supersonic超音速、單位:馬赫/MQ是指超過聲音的傳播速度大於340米/秒。聲音的傳播速度是在15攝氏度空氣中1244公里/每小時。(太空梭從外太空返回途在與稠密的大氣層摩擦產生的高溫使機體變的發紅/有特殊的隔熱層保護)
(“黑鳥”高空高速偵察機)SR-71/BIackbird綽號“黑鳥”高空高速噴氣式偵察機。
因為,受激波與機體間高溫壓縮空氣產生的高溫以及稠密空氣激烈的摩擦高溫。
SR-71為了承受氣動摩擦產生的高溫大量採用鈦合金製造,在高空3倍馬赫數飛行機體溫度高達240攝氏度、發動機尾噴周圍溫度510攝氏度、座艙蓋高溫達340攝氏度,機首高溫540攝氏度。
激烈的熱脹冷縮SR-71的機體不斷伸縮、在地面靜止狀態SR-71到處漏油。俄羅斯大名鼎鼎的“米格31”高空高速截擊機、可以達到飛行“雙25”模式、既飛行高度25000米、速度達2.5馬赫……“米格25/31”戰鬥機是一架“合金鋼”飛機、因為,為了承受劇烈的高溫、蘇聯又沒有那麼奢侈使用鈦合金、蘇聯同志們只能用熱脹冷縮變化比較小的“合金鋼”製作機體關鍵結構、為了承受高達400攝氏度機首高溫、保護機載裝置正常工作、蘇聯人竟然使用最原始棉被製作隔熱層……超音速飛機,突破音障時形成的“音錐”以及爆炸震動、高溫是對飛機機體結構巨大的考驗……人類製造的超音速民用客機因為,噪音汙染、排放汙染、高製造成本(為應對劇烈的溫度變化、機體結構、原材料高昂)、高運營成本、草草收場。(飛行器在稠密低溫的大氣中飛行摩擦產生的高溫在機體上可觀測到的現象和變化)現代作戰飛機在馬赫數2.0以下飛行機體高溫達200攝氏度、超過2.5馬赫飛行速度機體要承受340攝氏度的高溫考驗……為了應對高溫、飛機的機體結構材料必須大量使用耐高溫的特殊材料成本太高!
現在、絕大多數的戰鬥機飛行最高速度都在2.0馬赫數以下。
回覆列表
現代戰鬥機大多采用渦扇發動機,再加上飛機優秀的氣動外形,可以使戰機輕鬆突破音速,達到超音速飛行。
根據研究,當飛機在大氣中進行超音速飛行時,機體會表面與稠密的空氣進行強烈摩擦,飛機的蒙皮表面溫度會隨著飛機速度的增加而急劇上升。也就是飛機蒙皮的溫度與M數(即飛機飛行速度與周圍大氣的音速之比,M數也稱為馬赫數)成正相關。
據研究表明,當飛行 M數達到2.0時,機頭處的溫度略超過100℃。而當 M數達到3.0時,飛機表面的溫度則升至350℃左右。
飛機熱障
飛機的飛行速度越快,飛機表面與空氣摩擦越劇烈,加熱越嚴重。飛機蒙皮溫過高,會超過蒙皮能承受的溫度,使飛機機體結構強度降低,剛度減弱,破壞飛機的外形,嚴重還會使飛機解體。
我們把這種飛機在高速飛行時,表面產生高溫的情況稱為“熱障”。也就是當飛機達到一定的飛行速度時,高速氣流會引起飛機機體表面溫度急劇升高而遇到的障礙。
對於需要突破熱障的飛機,必須採取相應的防熱措施,比如採用耐熱材料(鈦合金、不鏽鋼等)、加裝隔熱裝置安裝冷卻系統等。
透過專家研究,發現一般飛機出現熱障的速度段在馬赫數2.5(即2.5倍音速)以上。所以現在的主力戰機飛行速度一般都不會超過2.5馬赫。比如蘇-27最大飛行速度在2.35馬赫,F-15最大飛行速度為2.5馬赫,但通常達不到這個速度,F-16為2馬赫,殲-15最大速度為2.4馬赫。從這些主力戰機的最大速度我們可以看出,通常是不會超過熱障的臨界速度的。米格-25
但熱障無法阻擋人類追求高空高速的決心,將高空高速發揮到極致的是兩種“雙3”飛機。即前蘇聯米高揚設計局研製的米格-25“狐蝠”戰鬥機和美國洛克希德公司研製的SR-71“黑鳥”戰略偵察機。它們的升限都超過3萬米,最大速度也達到了驚人的M3.0,已經接近了噴氣式發動機的極限。黑鳥
“狐蝠”在設計上大量採用了不鏽鋼結構,因而保證了飛機突破熱障。而“黑鳥”則採用了鈦合金結構,機體的93%結構採用鈦合金,順利越過了熱障,創造了3.3馬赫的世界紀錄。