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什么是热障?

科普小知识2022-07-10 11:41:09
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当飞机的飞行速度由于高速气流引起的体表温度急剧上升而超过一定限度时遇到的障碍。当飞机飞行时,物体表面和空气之间的强烈摩擦会产生热量。如果速度低于某个值,则产生的热量不大,容易消散。当速度超过该值时,产生的大量空气动力热将不会及时释放,从而导致身体表面温度急剧上升,并由此产生许多新问题。

当飞机的飞行速度由于高速气流引起的体表温度急剧上升而超过一定限度时遇到的障碍。当飞机飞行时,物体表面和空气之间的强烈摩擦会产生热量。如果速度低于某个值,则产生的热量不大,容易消散。当速度超过该值时,产生的大量空气动力热将不会及时释放,从而导致身体表面温度急剧上升,并由此产生许多新问题。飞机的飞行速度越高,发热越严重,这导致机身材料的结构强度和刚度减弱,导致飞机形状损坏,甚至灾难性颤振。一般认为热障出现的速度范围在2.2马赫以上(即声速的2.2倍)。对于想突破热障的飞机,必须采取热防护措施,如使用耐热材料、安装隔热设备、安装冷却系统等。

热障的出现催生了空气动力学的一个新分支——气动热力学。主要研究气动外形、飞行速度、边界层、大气环境等因素对飞机加热的影响,为飞机外形设计突破热障提供指导。1956年9月27日,美国的X-2火箭飞机在试飞中首次突破了3倍音速的障碍,达到3.2马赫,首次突破了热障,但不幸的是发生了一次导致坠毁的事故。目前,突破热障的代表性飞机主要有前苏联米高扬设计局研制的米格-25战斗机和美国洛克希德公司研制的RS-71“黑鸟”战略侦察机。