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第六百四十二章:超音速扰流难题(第2/3页)
    间,尽管航天领域的研究员和学者们想过无数种办法,但却从未能解决这个问题。

    当然,对应的改良思路和方法,自然是有的。

    而其中最出名的,应当属米国naca航天局nasa宇航局的前身的物理学家亨利艾伦教授所提出来激波理论。

    1951年,亨利艾伦在机密的内部研究中发现,高速再入大气层的航天器前端对空气会产生一种强烈的压缩效应。

    即在航天飞机返回的时候,飞机头部会在前方大气中形成一个伞状的激波锥,激波前沿的空气密度则会急剧升高,最终在航天器前面像一堵移动的墙一样,而航天器则在激波锥的尾流中前行。

    简单的来说,可以理解为航天飞机在返程时,温度最高的并非航天飞机本身,而是航天飞机头部处产生的激波锥。

    而气动加热也主要由激波前沿和前方的静态空气之间的压缩和摩擦产生。

    根据这一理论,亨利艾伦认为如果航天器表面和激波前沿保持一定的距离,既可以大幅度的降低航天器表面的摩擦温度。

    通过这一想法,亨利艾伦设计出来了钝形的航天器头部,并通过实验和最终的论证,确定了这一理论有效果。

    这就是为什么目前各国研究的宇宙飞船、航天飞机、洲际导弹的头部都采用钝头锥体的原因。

    因为航天器的钝形头部可以有效地在减速过程中,在艏部推出一个宽大和强烈的激波,并使波前锋远离艏部和周围,就像平头的驳船船首推开的波浪一样。

    而这些天来,徐川一直都在搜索翻阅相关的资料和论文,思索着如何进一步的改进亨利艾伦教授的激波锥理论。

    相对比传统的隔热、散热、耐热等材料和技术来看,激波锥理论这是他目前最看好的一条路线。

    这是航天飞机极高的速度决定的。

    在日常的生活和大部分人所学过的物理中,如果要降低气动阻力,以减少气动加热,那么应该让物体的体积尽量的小。

    因为当物体的体积变小时,与空气摩擦面积也将减小。因此,在强调速度和效率的领域中,通常会选择尽可能小的物体设计。

    但在航天器上,这一理论是失效的,尤其是在返回再入大气层的过程中,航天器极高的速度使气动加热的升温速度太快,尖锐的头部对减小气动加热的作用微乎其微。

    而头锥在时间和空间上受到高度集中的热负荷,根本没有时间散热,将很快被烧毁。

    传统的耐热材料或隔热、散热、导热技术只能略微推迟被烧毁的时机,但不能从根本上改变被烧毁的结局。

    而激波锥这条路线,更适合极高速度的航天飞机。

    办公室中,徐川思索着激波锥相关的理论。

    虽然说亨利艾伦教授的激波锥理论为航天器的钝形头部带来了一定的优化办法,但这个问题依旧存在,且最为核心的数学理论并未解决。

    书桌后,思索了一会后,他从抽屉中摸出来了一叠草稿纸,沉吟了一会后划动了手中的圆珠笔。

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    这是039超音速扰流问题039的方程组。

    简单的来说,当一个飞行体在空气中以超音速的速度飞行时,一般在飞行体前方就会产生一个激波。按相对运动的观点也可理解为,当一个超音速气流越过一个固定物体时,由于物体的阻绕,在物体前
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