第五百零五章 乘波体飞行器-《学霸的科幻世界》
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激波是一种强扰动波。
在激波处,空气从激波前到激波后会发生突变式的压力、温度与密度的升高,同时空气速度会下降。
一般来说,超音速飞行器、爆炸、子弹射击等情况中激波很常见,可以利用纹影仪直接观察。
由于激波前后气体密度发生阶跃式的突变,因此激波处会在纹影仪上产生非常明显的暗纹。
当然,虽然从宏观上看激波处是间断的,但是激波本身还是存在一定厚度的,一般在几个分子平均自由程的量级。
一般而言,人们会根据激波的形状来将其分为正激波与斜激波。
正激波假设有一个无限长的圆筒,里面的空气处于静止状态。
圆筒里装有一个活塞。当活塞由静止开始向右作加速运动时,活塞右侧表面的气体会依次产生扰动波并向右传播。
当活塞持续作加速运动时,由于后续波的波速大于前面的波,因此后面的波一定会追上前面的波。当无数个扰动波叠加在一起形成一个垂直面的压缩波时,就形成了一个正激波。
斜激波当一个锥体进行超音速运动的时候,由于其速度超过了声速,因此从该物体上发出的扰动会叠加形成一个波阵面,即斜激波。
超音速运动物体形成的马赫波,就是斜激波的一种理想情况。
当物体的运动速度越快,所形成的激波的夹角也就越小。
当物体的速度没有超过音速时,物体发出的扰动便无法叠加在一个波阵面上,无法形成激波。
一般而言,正常的斜激波都是附体激波。而当气流转折角δ过大时,就会产生脱体激波。
脱体激波的前端大部分是以正激波的形式存在,会给物体带来较大的激波阻力。
正常情况下高超音速飞行器使用的都是附体激波以减少激波阻力;而航天器返回舱则会利用钝头产生脱体激波,利用脱体激波的阻力来更快地将动能转换成热能,实现再入大气层后的减速。
热能则由覆盖在底部的烧蚀层吸收带走。
乘波体的概念,是高超音速飞行器气动外形设计中,利用激波压力来提高飞行器升阻比的想法。
所以乘波体的下表面会设计成平底的形式,为高压的激波后气流留出空间;上方则按照不同需求正常设计成各种流线型。
这样飞行器便能将来自下方的压力作为自己的升力,提高升阻比。因为是通过“骑乘”在自身飞行产生的激波上来获得升力,所以得名为“乘波体”。
这种飞行器在现实世界,仅仅应用于弹道导弹弹头等领域,还属于高精尖产品。
但在这个时代,乘波体飞行器显然已经得到大规模应用。
难怪沈渊说一小时内派飞机从吐鲁番赶到京城。
庞学林心中暗道。
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