飞机的“音爆”和“热障”(图文教程)

飞机在超音速飞行时产生的强压力波,传到地面上形成如同雷鸣的爆炸声,这就是超音速飞行的“音瀑”现象。

根据研究.音爆强度同超音速飞机的高度、 飞行速度、重量、飞行姿态、飞机的形式以及大 气的变化等都有关系。标准音爆常用一个N形波表尔,说明飞机的头波与尾波强度基本相同, 在持续时间内为均匀膨胀。飞机的强压力波引起 地面上的压强变化约78Pa.持续时司约为0.2s, 地面所到的音爆都是急促的连续两响。压强随飞 行高度增大而减弱,但影响范围则扩大。音爆因时间短暂,对地面的影响在户外—放不大,对空内压强变化虽小,但经多次反射形成共鸣,持续时间较长v影响颇大,因此,在城市上空,低于10km高度常禁止作超音速飞行。

超音速飞行中的空气动力增温——“热障”

当飞机以超音速飞行时,不仅要克服“音障’的困难,而且要克服因气动增温引起的“热降”的困难。所谓气功增温,就是指飞机在作超音速飞行时,气流受到强烈的压缩使温度升高;以及在附面层中的空气受到强烈的摩擦阻滞,速度大大降低,动能转化为热能,致使飞机的蒙皮受到剧烈的增温现象。飞行马赫数越高,气动加热越严重。气动加热使机体温度升高而引起材料性能下降,因而使结构强度和刚度降低,飞机的气动外形受到破坏,危及飞行安全,这种由气动加热引起的危险障碍称为“热障”。

通常对马赫数超过2.2的飞机必须采取防热措施,如采用耐热材料(钛合金和不锈 钢等),美国的SR—71飞机,机体93%采用钛合金,就顺利地越过了热障,创造音速3.3倍的速度世界纪录;加装隔热设备,来保护飞机内部的构件、设备和人员;还可安装冷却系统来冷却飞机结构的内表面。以上这些措施对防热都可获得良好的效果。

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