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什么是音障和热障?

神六也有这个问题。

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2005-11-06

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       音障也叫“声障”,是飞机接近音速飞行时引起的一系列不正常现象,如飞机阻力剧增,升力减小,螺旋桨效率下降,机体强烈振动,操纵失灵等。音障是40年代后期出现的一个名词。
  1945年6月,英国试飞DH-106“燕子”时,因飞机速度接近音速,造成机身破裂,机毁人亡。  事故发生后,英国的一个科学家说:“音速像是面前的一堵障碍墙。”于是,“音障”这个术语诞生并流行开来。
     “音障”究竟是一个不可逾越的障碍,还是可以突破的一道烟幕?为解开这个谜,很多科学家开始了不懈的努力。以后的研究发现,所有这些现象都是跨音速飞行时所特有的。  后因改进了飞机的空气动力外形,如采用后掠翼,按面积律设计机翼—机身组合体等,并发展了大推力喷气发动机,超音速飞行随即实现。
     热障是飞行器作超音速飞行时,因气动加热而引起的一系列不利现象。主要包括:因飞行器本体温度升高导致材料性能下降,使结构强度和刚度降低;在结构中产生热应力,使结构应力、反应力和应变增大;过高的升温会使金属蒙皮熔化或烧毁;环境温度升高,使乘员和飞行器内设备不能正常工作。
    为克服热障,可采用耐热性能较好的材料和结构形式;在蒙皮处设隔热层;用冷却剂散热;用传热性能好的材料吸热;进行吸收式热防护、辐射式热防护等。1956年9月27日,美国研制的X-2研究机率先突破“热障”。
  以后,一些航空发达国家竞相向3倍音速甚至更高倍音速进军并取得成功。   。

2005-11-05

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    "音障"---------是一种物理现象,当物体(通常是航空器)的速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果,会造成震波(Shock Wave)的产生,进而对飞行器的加速产生障碍,而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。
   突破音障进入超音速后,从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥,在旁观者听来这股震波有如爆炸一般,故称为音爆或声爆(Sonic Boom)。  强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害,对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。
   除此之外,由于在物体的速度快要接近音速时,周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态,因此一旦物体穿越音障后,周围压力将会陡降。在比较潮湿的天气,有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点(Dew Point)温度,使得水汽凝结变成微小的水珠,肉眼看来就像是云雾般的状态。
    但由于这个低压带会随著空气离机身的距离增加而恢复到常压,因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。 “热障”-------当飞行器在稠密大气中作超音速飞行时,受激波与机体间高温压缩气体的加热和机体表面与空气强烈摩擦的影响,飞行器蒙皮的温度会随M数的提高而急剧上升。
    飞行 M数为 2。0时,机头处的温度略超过100℃。而当 M数等于3。0时,飞行器表面的温度则升至350℃左右,已超过了铝合金的极限温度,使其强度大大削弱。航空界把飞行器作高速飞行时所遭遇到的这种高温情况称之为“热障”。
  一般把M数 2。5作为“热障”的界线,低于这一值,气动加热不严重,可用常规的方法和材料设计、制造飞机;高于该值,则必须采取克服气动加热问题的措施,如用耐高温的钢或钛合金制造飞机的蒙皮和框架等。
    宇宙飞船和返回式卫星在重返大气层时,M数更高,它们的外表温度可达 1000多度。为保证其不致被烧毁,飞船和返回式卫星的头部得用烧蚀材料包上一层,让它在高温时烧掉,以吸收气动加热时产生的热能。
   。

2005-11-05

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    飞行器在速度达到音速左右时,会有一股强大的阻力,使飞行器产生强烈的振荡,速度衰减。这一现象被俗称为音障。当飞行器突破这一障碍后,整个世界都安静了,一切声音全被抛在了身后!那个白的东西,就是在突破音障的一瞬间,由于空气气流的不均衡搅动产生的,一般情况下是看不到的,所以才珍贵。
     当飞机高速飞行的时候,飞机表面与空气产生摩擦,是空气发生阻滞与压缩。飞机的速度大为降低,动能转化为热能,飞机表面的温度急剧升高,这就是所谓的"热障"。
   根据理论估算,在高度超过11000米的高空飞行时,当飞机的马赫数为2的条件下,飞机头部的温度可能达到118摄氏度。  当马赫数为2。5的时候,温度可高达215摄氏度。
  当马赫数为3时,温度可达335摄氏度。因此,高速飞行时,由于气动加热,机内人员,设备以及材料的强度等方面,都会受到严重的影响与限制。现在一般将马赫数2。5以上看做是出现热障的飞行速度。 在高速飞行时,热障的表现是:制造飞机外壳的合金的结构强度和刚度都会降低,出现变形,破损甚至局部溶解。
    飞机油箱的油也将达到沸腾的程度,无法正常供油,而且随时存在着因温度过高而骤然燃烧爆炸的危险。 美国是最早开始探索解决热障问题的国家。20世纪50年代中期,美国贝儿公司生产的X-2研究机,进行了克服热障的试验。
  1954年5月,第一架X-2在母机B-52上发生爆炸,但这并没有炸掉人民克服热障的决心。  第二架X-2研究机由美国空军飞行员艾费雷斯特完成首飞。随后,X-2又进行了7次飞行,并在1956年9 月7 日在飞行中达到36637米的高度。
  1956年9 月27 日,飞行员阿普特完成了一次史无前例的突破热障的飞行,这次的飞行速度达到了3。2马赫。遗憾的是这架飞机在这次飞行之后的另一次飞行中失事坠毁。   。

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