比钢更牢固且隔热 美借纳米技术攻关高超音速武器

(1/9)

比钢更牢固且隔热 美借纳米技术攻关高超音速武器

11月22日报道 美国《大众机械》月刊网站11月19日发表凯尔·沟上的文章《纳米技术如何帮助美军达到5马赫》,摘编如下:

美国正大力推进高超音速武器攻关,目前至少有5个不同项目在研。纳米技术正成为其中一项关键技术,碳纳米管则有望成为在高超音速飞行时能迅速散热的坚固而轻巧的材料。

高超音速武器以惊人的速度穿越大气层,5马赫是这种武器的“速度门槛”。推动一个物体以非常快的速度在空气中穿行会带来一个问题:随着速度加快,物体穿过空气的摩擦力也会增加。

这种摩擦会产生热量。以3马赫的速度飞行时,SR-71“黑鸟”战略侦察机的蒙皮温度会达到260摄氏度。飞行速度达6马赫时,20世纪60年代的X-15火箭动力试验机需承受约650摄氏度的高温。速度达到10马赫后,高温足以“融化最坚硬的钢铁”。高超音速武器的飞行速度可能达24马赫。(航空界把飞行器高速飞行时所遭遇到的这种高温情况称之为“热障”,本网注)

资料图片:美军SR-71战略侦察机可以三倍音速飞行。(美空军官网)

资料图片:美军“猎鹰”飞行器高超音速飞行效果图。(美国防部官网)

由于航天器和核弹头重返大气层所面临的技术挑战,科学家和工程师们知道如何处理传统的空气摩擦问题。但洲际导弹的分导弹头从太空再入大气层并砸向敌人目标时,只会暴露在高温下几分钟。另一方面,高超音速武器在大气层内飞行,整个飞行过程都暴露在高温下。