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【料事我知】新材料,可解决超音速飞行3000度高温问题

2017-07-20 阅读 2951 分享:
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  我们知道,音速就是指声音的速度,标准速度是在15℃(气温)的海平面测试声音在空气中传播的速度(在水中或其他介质中速度不同)。音速声音在15℃的空气中的速度是340米每秒,大约是1224千米每小时。超音速是指速度比340米每秒大的状态,比这个速度小于340米每秒的速度称作亚音速,等于340米每秒的速度为穿音速,声音的速度会因为气温的不同或气压的不同,而有所不同。

     今天,我们要讲的是以5倍音速的(即5马赫)超音速飞行,当速度达到如此程度,飞行工具周围的空气温度会上升到2000至3000摄氏度,那么,高温会让容器的表面脱落,这个问题,在技术上困扰了人们很久。最近,一种新材料的发明,或许可以实现突破,让我们离超音速飞行更近一步,既包括商务飞行,也包括太空旅行。

  实际上,超音速飞行的时速比协和飞机(Concorde)快1000英里(约1610公里)。如果要达到超音速,每小时速度接近4000英里(约6437公里)。将起落时间加进去,从伦敦飞到纽约只要2小时,如果是长途飞行,超音速飞机好处更大,比如从纽约飞到悉尼。

  问题在于,即使是之前已经存在的交通运输工具,比如协和飞机,在飞行时机体的温度也会上升,降落时窗户和机舱壁温度太高,碰都碰不了。而且这些运输工具还没有达到超音速的水平。

  超音速飞行会产生大量的热量,为了化解过热问题,我们会使用一种名叫“超高温陶瓷(UHTC)”的材料,将它涂在飞机的表面。然而Phys.org指出,传统UHTC并不完美,无法完全达到要求。

  现在曼彻斯特大学研究人员与中国中南大学携手合作,设计制造一种新的碳化物涂层,超音速飞行时温度高达3000摄氏度,碳化物涂层抵抗高温的能力更强。

  因为构造特殊,新材料的效果比标准UHTC好12倍。它使用了一种名叫“反应熔渗法”的技术,听起来跟电影《星际迷航》差不多,这种技术可以让材料更坚固,比普通 UHTC更坚固,制造速度也更快。


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