如何保護高超音速飛行器?讓它們出汗
當飛行速度超過5 馬赫時,高超音速飛行器會遇到超過2200 °C (4000 °F)的高溫,如何保護飛行器不受高溫影響?RTX 技術研究中心認為,答案就是要讓它們流汗。 超音速飛行有望使航空業發生自1947 年突破音障以來前所未有的變革。然而,事實證明,從超音速到高超音速比從亞音速到超音速更具挑戰性。其中最大的挑戰之一就是飛行速度超過五倍音速的機體所產生的巨大熱量。在這種溫度下,除了最奇特的材料外,所有材料都會融化或無法使用。這意味著高超音速飛行器經過精密設計和加工的線條,尤其是前緣,會迅速變圓變形,完全改變飛行器的空氣動力學特性。避免這種情況的明顯方法是冷卻飛行器的外皮。遺憾的是,對於傳統系統來說,這意味著增加重量和複雜性,而工程師們並不特別喜歡這樣做。高超音速飛行會產生高溫 作為替代方案,RTX 公司根據一份DARPA 合同,正在研究利用我們用來消暑的機制–出汗–來冷卻高超音速飛行器。研究人員的想法是,在高超音速飛行器的前緣設置一個微通道網絡,以類似人類汗腺的方式將液體輸送到皮膚表面。當液體到達皮膚表面時,就會蒸發帶走熱量。這樣,飛行器就能保持足夠的冷卻能力,以維持其空氣動力學性能。根據RTX 技術研究中心的專案團隊負責人約翰沙龍介紹,他們利用預測建模和先進的微型加工技術,製造出了一個信用卡大小的楔形試驗品。首先將其置於一個被描述為大型”奶油布丁火炬”的燃燒器上,然後用電弧將氣體加熱並膨脹到更接近模擬高超音速飛行條件的高溫和高速。下一步工作將是改進該技術,將排汗通道變小,並將試驗品放大到全尺寸高超音速飛行器的規模。如果這項技術被證明是成功的,那麼它也可能適用於其他問題,例如保護燃氣渦輪機葉片。沙龍說:”當你以五倍以上的音速飛行時,溫度會在幾分之一秒內迅速升高。參與建模的團隊成員在估算試驗品的存活時間方面做得非常出色。”