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中科院教授讲解“高超声速飞行技术”

2017-09-28 10:53 来源:大洋网

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大洋网讯 9月25日,由广州市科协和广州市教育局主办的广州“院士专家校园行”活动在增城一中举行,中国科学院力学研究所研究员张德良教授,以《一小时内到达全球——我国高超声速飞行技术》为题,向学校师生介绍了我国在高超声速飞行研究方面的情况。

“高超声速飞行技术最关键的两项指标是速度与高度。”张德良介绍,高超声速飞行技术的速度必须达到声速5倍以上,即飞行速度每小时达到约6000公里。而现在常见的波音飞机、国产C919客机,都属于亚声速飞机。除了速度,高超声速飞行对高度也有要求:必须在20~80公里近地空间范围内进行全天候飞行。

一天内可环游世界

“如果能达到以上两个条件,真正实现高超声速飞行,从北京飞到纽约,只需要2个小时,一天之内可以环游世界。”张德良的描述引发了现场学生浓烈的兴趣。

高超声速飞行技术距离以上目标的实现,还有很长一段距离。“伴随着飞行速度的增加,当飞行速度超过声速时,空气被压缩,声波会叠加,最终形成冲击波,冲击波产生的波阻力增加,而且飞行速度越来越快时,波阻越来越大,飞机的设计和研制也越来越困难。到目前为止,飞机的飞行速度大约在2.5倍声速左右,飞机的设计和制造能力似乎已经达到极限,突破3倍声速飞行速度和20公里以上的飞行高度成为无数科学家希望突破的极限。”

研发难度大

热障是科学家们面临的第二个问题。张德良解释,飞行器在高速飞行中,机体表面温度急剧升高,这样的高温已经超过了铝合金的极限温度,会引起飞机构件的严重损坏,这种现象称为“热障”。在飞行速度超过2.2倍声速时,就必须考虑热障效应,如何突破机体材料承受的热障,也成为科学家们需要攻关的难点。

张德良进一步总结说,除上述这些问题外,其实还有其他一些问题需要研究和克服。例如,推进技术、热防护、一体化设计等关键技术,都受到不同程度的制约。“以推进技术为例,目前正在研制的超燃冲压发动机需要在一毫秒内完成燃料喷射、雾化、汽化、混合、点火、燃烧诱导、放热全过程,这个过程相当于在12级台风里划着一根火柴,难度可想而知。”因此,“目前高超声速飞行技术尚处于原理样机试验阶段。”

文/广报记者罗桦琳、荆淮侨 通讯员郑清艳

[ 编辑: hylanda ]

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