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移动世界。
高超音速飞行“class=

领先图像©3000ad / Adobe Stock和Simon / Adobe Stock。Andrew Brumagen设计。

千年猎鹰可能比空间中的光速快速飞行,而是在一个大气中 - 一个星球周围的气体层 - 走私者的宇宙飞的宇宙飞的宇宙飞的宇宙飞的宇宙飞的速度比乘客喷气式飞机更快。事实证明,以超级速度进入大气引入了一系列问题。研究人员正在努力解决高超声音飞行的大型设计挑战与令人惊讶的小风洞。

想象一下,跳上一架飞机,为您的早晨通勤和旅行到海岸到海岸大约30分钟,或喷射到外部空间以获得蜜月假期。机械工程师Chris Combs表示,未来可能不会太远。他正在研究超音速速度对飞机的影响。

在高超音速飞行中,飞机、火箭或导弹穿过大气层的速度可以达到每小时4000英里以上。虽然军事用途可能是第一个明显的应用,库姆斯说,高超音速旅行在民用旅行中也有作用——甚至是太空旅游。

“这是一个问题,必须为空间访问和制造太空飞行 - 甚至太空旅游 - 一个非常常规的事情。要做得好,你必须了解超音速,因为任何回到地球的东西,都要理解,(或者)在另一个星球上降落的任何东西都会处理超音速环境,“他说。

“你可以在全国各地预订一顿晚餐,然后回家——与你开车穿过城市去接孩子所用的时间相同。”

克里斯梳子

高超音速飞行达到速度比声速快——大约超过5马赫——这时气流的物理变化变得明显,热得让人无法忍受。

例如,当以高超音速飞行的宇宙飞船或卫星重新进入大气层时,它通常看起来像一个发光的火球。这只是因为摩擦。在空间的真空中,没有大气,摩擦是没有问题的。没有摩擦阻力(来自大气气体),宇宙飞船可以真正加速,达到目前在地球大气中不太可能达到的高超音速。

2019年,俄罗斯成为第一个部署高超音速核导弹的国家,震惊了世界。现在,美国希望引领商业高超音速旅行。但是,如果把一个人放进那个潜在的热箱里,那么——嗯,没有人想要试驾它。相反,库姆斯和他在德克萨斯大学圣安东尼奥分校的团队正在建造一个高超音速风洞,计划于本月完成。

高超音速风洞很少见。UTSA的设施将是美国大学校园内的三个可以达到7马赫以上速度的高超音速设施之一。但这可能不是你想象的高超音速飞行研究的最先进设备的样子。风洞是一根8英寸长的管子,一端是真空蓄水池。

当真空以极快的速度将空气吸入隧道时,加压管道会在测试段产生高超音速气流。每个测试只持续了几分之一秒,却创建了数千个数据点。

COMBS表示不适用于风隧道中的热门轮型号。他没有建立一个缩小的F-35来测试。相反,他检查一个单个组件,如鳍,翼或斜坡。尽管如此,可以从小尺寸模型的超音速飞行的物理学习很多。

Chris Combs和他的团队站在UTSA Mach 7 Ludwieg管的真空室前,该管设定为本月完成。由UTSA工程提供的照片。“class=

Chris Combs和他的团队站在UTSA Mach 7 Ludwieg管的真空室前,该管设定为本月完成。由UTSA工程提供的照片。

库姆斯说,在地面进行全面的试飞几乎是不可能的。除了为了模拟飞机周围的高超声速而必须移动大量空气之外,摩擦还会从根本上改变空气的化学成分,升温到地面设施无法承受的温度。康姆斯的迷你风洞温度可达800华氏度,与全面高超音速飞行相比,这被认为是“冷”的。

使事情更复杂是震荡的存在:通过超声速度产生的气压变化,足以吹在飞机上的洞。为研究这个问题,梳子在风洞中测试了各种粗糙度和质地的飞机材料,以了解他们与冲击波的关系。

在超音速飞行中,飞机可以达到每小时4,000英里的速度。

现在 - 自从我们的研究不是完美的,工程师通过过度工程飞机弥补。“例如,火星科学实验室,当那个降落时,它有大约10倍的热屏蔽,因为它需要的热屏蔽,”梳子说,美国宇航局只在事实之后学到了一些东西。

在这些边距内建造飞机成本高昂,收益较小,将商业实体远离游戏。而梳子说,过度的旅行不仅是为了少数想要去太空,它也可以是地球束缚的人。

“我认为真正相关的是彻底改变商业航空旅行的潜力。您可以在全国各地享用晚餐预订,然后回家 - 在相同的时间里,现在它需要你开车越过镇上的孩子。“

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