飛機(jī)螺旋槳講解

飛機(jī)螺旋槳講解.txt我是天使，回不去天堂是因?yàn)轶w重的原因。別人裝處，我只好裝經(jīng)驗(yàn)豐富。泡妞就像掛QQ,每天哄她2個(gè)小時(shí)，很快就可以太陽(yáng)了。 本文由chuyalong520貢獻(xiàn)doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。飛機(jī)螺旋槳轉(zhuǎn)自：/thread-7777T-8.html航空航天技術(shù)科普知識(shí)講座之三齊壽祥：齊壽祥：高級(jí)工程師北京航空航天學(xué)會(huì)科普與教育委員會(huì)副主任，中國(guó)科學(xué)院科普宣教團(tuán)成員?？破兆骷?。員會(huì)副主任，中國(guó)科學(xué)院科普宣教團(tuán)成員。科普作家。飛機(jī)螺旋槳在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生拉力，牽拉飛機(jī)向前飛行。這是人們的常識(shí)?？墒牵腥苏J(rèn)為螺旋槳的拉力是由于螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)槳葉把前面的空氣吸入并向后排，用氣流的反作用力拉動(dòng)飛機(jī)向前飛行的，這種認(rèn)識(shí)是不對(duì)的。那么，飛機(jī)的螺旋槳是怎樣產(chǎn)生拉力的呢？如果大家仔細(xì)觀察，會(huì)看到飛機(jī)的螺旋槳結(jié)構(gòu)很特殊，如圖1所示，單支槳葉為細(xì)長(zhǎng)而又帶有扭角的翼形葉片，槳葉的扭角(槳葉角)相當(dāng)于飛機(jī)機(jī)翼的迎角，但槳葉角為槳尖與旋轉(zhuǎn)平面呈平行逐步向槳根變化的扭角。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。1圖1雙槳葉螺旋槳槳葉的剖面形狀與機(jī)翼的剖面形狀很相似，前槳面相當(dāng)于機(jī)翼的上翼面，曲率較大，后槳面則相當(dāng)于下翼面，曲率近乎平直，每支槳葉的前緣與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)方向一致，所以，飛機(jī)螺旋槳相當(dāng)于一對(duì)豎直安裝的機(jī)翼。圖2螺旋槳的工作示意圖中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。2槳葉在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)力，一個(gè)是牽拉槳葉向前的空氣動(dòng)力，一個(gè)是由槳葉扭角向后推動(dòng)空氣產(chǎn)生的反作用力。圖3槳葉剖面圖從槳葉剖面圖中可以看出槳葉的空氣動(dòng)力是如何產(chǎn)生的，由于前槳面與后槳面的曲率不一樣，在槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣流對(duì)曲率大的前槳面壓力小，而對(duì)曲線近于平直的后槳面壓力大，因此形成了前后槳面的壓力差，從而產(chǎn)生一個(gè)向前拉槳葉的空氣動(dòng)力，這個(gè)力就是牽拉飛機(jī)向前飛行的動(dòng)力。另一個(gè)牽拉飛機(jī)的力，是由槳葉扭角向后推空氣時(shí)產(chǎn)生的反作用力而得來(lái)的。槳葉與發(fā)動(dòng)機(jī)軸呈直角安裝，并有扭角，在槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)靠槳葉扭角把前方的空氣吸入，并給吸入的空氣加一個(gè)向后推的力。與此同時(shí)，氣流也給槳葉一個(gè)反作用力，這個(gè)反作用力也是牽拉飛機(jī)向前飛行的動(dòng)力。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。3由槳葉異型曲面產(chǎn)生的空氣動(dòng)力與槳葉扭角向后推空氣產(chǎn)生的反作用力是同時(shí)發(fā)生的，這兩個(gè)力的合力就是牽拉飛機(jī)向前飛行的總空氣動(dòng)力。早期飛機(jī)大多使用槳葉角固定不變的螺旋槳，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不能適應(yīng)飛行速度變化?，F(xiàn)代的螺旋槳飛機(jī)多采用槳葉角可調(diào)的變距螺旋槳，如圖3所示，這種螺旋槳可根據(jù)飛行需要調(diào)整槳葉角，提高螺旋槳的工作效率。圖4變距螺旋槳由于螺旋槳在旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳根和槳尖的圓周速度不同，為了保持槳葉各部分都處于最佳氣動(dòng)力狀態(tài)，所以把槳根的槳葉角設(shè)計(jì)成最大，依次遞減，槳尖的槳葉角最小。(如圖1所示)。工作狀態(tài)的槳葉是一根懸壁梁受力態(tài)勢(shì)，為了增加槳根的強(qiáng)度，槳根的截面積設(shè)計(jì)為最大。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。4一架飛機(jī)上槳葉數(shù)目根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率而定，有2葉、3葉和4葉的，也有5葉、6葉的。如圖4—6是多槳葉飛機(jī)。圖53槳葉飛機(jī)圖6槳葉飛機(jī)中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。5圖7槳葉飛機(jī)裝于飛機(jī)頭部的螺旋槳為拉力式螺旋槳(如圖4)，裝于飛機(jī)后部的螺旋槳為推力式螺旋槳(如圖6)，還有既裝有拉力式螺旋槳又裝有推力式螺旋槳的飛機(jī)(如圖7)。圖8裝有推、拉式兩副螺旋槳的飛機(jī)第二次世界大戰(zhàn)以前的飛機(jī)，基本上是使用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)螺旋槳。近代在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上研制出了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)。用這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳使螺旋槳的工作效率大大提高，同時(shí)也提高了飛機(jī)的性能。9是裝有渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)輸機(jī)，圖圖10是裝有渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的轟炸機(jī)，該機(jī)的螺旋槳是由同軸串聯(lián)的兩組反向旋轉(zhuǎn)的槳葉組成。圖11是美法兩國(guó)共同研制的新型渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。6圖9國(guó)產(chǎn)裝有渦輪螺旋槳的運(yùn)—8飛機(jī)。圖10裝有渦輪螺旋槳的轟炸機(jī)。圖11新型渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)。螺旋槳飛機(jī)最大飛行速度在700千米/小時(shí)左右，如果飛行速度再提高，飛行中產(chǎn)生的激波阻力是螺旋槳飛機(jī)無(wú)中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。7法克服的。這項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題請(qǐng)看航空航天技術(shù)科普知識(shí)講座的第四講“飛行器的三障空航天技術(shù)科普知識(shí)講座之四：圖1人類在探索飛行器的過(guò)程中，曾遇上三個(gè)攔路虎，就是人們常說(shuō)的“三障”，即“音障”、“熱障”和“黑障”。所謂“障”就是在技術(shù)上遇到的障礙。自美國(guó)人萊特兄弟1903年發(fā)明飛機(jī)以后，人們逐漸認(rèn)識(shí)到航空技術(shù)將對(duì)人類的未來(lái)產(chǎn)生巨大影響。因此，一些國(guó)中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。8家不惜投入大量人力物力，對(duì)航空技術(shù)進(jìn)行探索和開(kāi)發(fā)。這期間有無(wú)數(shù)航空先驅(qū)者不惜犧牲自己的生命換來(lái)了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)進(jìn)步，使航空技術(shù)紀(jì)錄一再打破，才形成了今天的航空技術(shù)水平。在整個(gè)航空技術(shù)發(fā)展中，突破“音障”是一項(xiàng)重大的技術(shù)進(jìn)步。第二次世界大戰(zhàn)期間，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳飛機(jī)的速度已經(jīng)發(fā)展到頂峰。但由于技術(shù)上的需要，還要把速度再提高，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的空戰(zhàn)主要是以機(jī)炮和機(jī)槍作為空戰(zhàn)武器，誰(shuí)的速度快，誰(shuí)就能搶到有利空域贏得勝利。所以當(dāng)時(shí)的飛機(jī)設(shè)計(jì)師和飛行員一再努力追求飛行速度。美國(guó)飛行員耶格爾駕駛時(shí)速700多千米的“野馬”式戰(zhàn)斗機(jī)與德國(guó)飛機(jī)作戰(zhàn)時(shí)，還感到速度低，所以他經(jīng)常采用先把戰(zhàn)機(jī)拉高，然后俯沖，借助重力加速度提高飛機(jī)速度的戰(zhàn)術(shù)與敵機(jī)作戰(zhàn)?？墒钱?dāng)飛機(jī)出現(xiàn)800千米/時(shí)的速度時(shí)，飛機(jī)便產(chǎn)生了失控的感覺(jué)。飛機(jī)震動(dòng)得特別厲害，難以駕馭。后來(lái)人們認(rèn)識(shí)到，當(dāng)飛機(jī)速度超過(guò)800千米/時(shí)，空氣會(huì)產(chǎn)生一種“壓縮效應(yīng)”。這種效應(yīng)會(huì)使機(jī)頭前部的空氣被壓縮成密度很高的“空氣墻”，使飛機(jī)難以逾越。產(chǎn)生這種現(xiàn)象時(shí)，飛機(jī)剛好接近于音速，后來(lái)人們管這種現(xiàn)象叫“音障”。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。9很多人試圖突破“音障”，但當(dāng)時(shí)受技術(shù)條件限制，都沒(méi)能成功。著名的英國(guó)飛行員德哈維蘭在1946年9月27日駕駛D?108試驗(yàn)飛機(jī)作飛行試驗(yàn)。11?當(dāng)飛行速度達(dá)到0.815馬赫時(shí)，由于飛機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈震顫造成空中解體，付出了機(jī)毀人亡的代價(jià)。雖然經(jīng)過(guò)多次試圖突破“音障”都沒(méi)有成功，但通過(guò)實(shí)踐人們認(rèn)識(shí)到“音障”形成的原因，也初步設(shè)想出突破“音障”的方法。直到1947年美國(guó)做了一架向“音障”沖刺的試驗(yàn)飛機(jī)一一X—1飛機(jī)。這是一架以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的試驗(yàn)機(jī)，這架飛機(jī)生來(lái)就是為了挑戰(zhàn)“音障”的。機(jī)身外形像一顆機(jī)槍子彈的彈頭。機(jī)頭尖尖的，薄形機(jī)翼，盡量做到減小飛機(jī)的迎流面積，以減小飛機(jī)的阻力。采用酒精和液氧的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，用B—29轟炸機(jī)作母機(jī)將其帶到6400米高空投放，由查爾斯?耶格爾駕駛，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，終于在1947年10月14日的第九次試驗(yàn)中突破了“音障”，飛行速度達(dá)到1.015馬赫。查爾斯?耶格爾成為世界上超音速飛行的第一人。圖2中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。10查爾斯?耶格爾駕駛X—1試驗(yàn)機(jī)突破“音障”的壯舉，意義非常重大，它為現(xiàn)代軍事航空和航天技術(shù)的開(kāi)發(fā)鋪平了道路。什么是馬赫數(shù)？飛行器的飛行速度常用馬赫數(shù)表示，馬赫其人是奧地利的物理學(xué)家，為了紀(jì)念他在超音速?gòu)椡柩芯孔鞒龅呢暙I(xiàn)，把飛行器的飛行速度v與當(dāng)?shù)匾羲賏之比值稱為馬赫數(shù)，即馬赫=v/a(馬赫也可寫(xiě)成Ma或M)。公式中當(dāng)?shù)匾羲賏是個(gè)變量，它隨大氣高度的變化(空氣密度變化)而變化，比如在15ºC的海平面a為341米／秒。在50ºC的1萬(wàn)米高空a為300米/秒。飛行器的飛行速度與馬赫數(shù)的關(guān)系：在人們考量飛行器的速度時(shí)，常說(shuō)某飛行器是亞音速飛行或超音速飛行。究竟亞音速或超音速的馬赫數(shù)是多少？國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但一般認(rèn)為：低速飛行區(qū)馬赫數(shù)為0.411中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。亞音速飛行區(qū)跨音速飛行區(qū)超音速飛行區(qū)高超音速飛行區(qū)馬赫數(shù)為馬赫數(shù)為馬赫數(shù)為馬赫數(shù)為0.4－0.750.75－1.21.20－5.05.0以上。什么是“音障”？怎樣突破“音障”？圖3圖4圖5如圖3所示，當(dāng)飛機(jī)用亞音速(MV0.75)以下的速度飛行時(shí)，在機(jī)頭前方的空氣受到的沖擊壓力不大，空氣微團(tuán)中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。12可避讓飛行。音波也能向機(jī)頭前方傳播，飛機(jī)能順利飛行。若把飛機(jī)速度提高到接近音速(M20.8)時(shí)，機(jī)頭前部(包括機(jī)翼前緣)的空氣來(lái)不及避讓飛機(jī)，如圖4所示，此時(shí)飛機(jī)的迎流面對(duì)空氣的壓力加大，空氣密度即隨之增大，飛機(jī)要消耗更多的能量推開(kāi)機(jī)頭前方的高壓空氣，待飛機(jī)的速度達(dá)到音速時(shí)，音波就不能向前傳播，產(chǎn)生很大的激波阻力。這些現(xiàn)象出現(xiàn)后，使機(jī)頭前部的空氣溫度升高，能量迭聚，形成一堵高溫高壓的空氣墻，使飛機(jī)難以逾越，這種現(xiàn)象就叫作“音障”。一旦加大飛機(jī)的動(dòng)力，改進(jìn)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)外形就可以突破“音障”。如圖5所示，出現(xiàn)物極必反的形勢(shì)，飛機(jī)可輕易地飛行在音波的前方。突破“音障”對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)有什么要求？“音障”是飛機(jī)的飛行速度與音速相近時(shí)，產(chǎn)生阻礙飛機(jī)飛行速度的能量“墻”，由高溫、高壓及高密度的空氣和聲波的能量迭聚而成。人們認(rèn)識(shí)到“音障”形成的原由，也就不難突破了。早于飛機(jī)發(fā)明以前就有人對(duì)音障問(wèn)題進(jìn)行研究了。大家都知道最早的炮彈都是圓球形的。球形的物體飛行阻力大，中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。13射程遠(yuǎn)不了。經(jīng)過(guò)研究把炮彈做成尖錐的流線體。這樣的彈頭射出炮口就能在幾倍音速下飛行。若把飛機(jī)也做成像炮彈一樣的尖錐形，不是就容易突破“音障”了嗎？于是人們就根據(jù)這一想法先做了X－1的試驗(yàn)機(jī)，果然成功地突破了音障。后來(lái)就把所有的超音速飛機(jī)都做成尖錐形的流線體機(jī)身和薄形機(jī)翼，最典型的高速飛機(jī)要數(shù)SR－71高空高速偵察機(jī)了，如圖6，它能在24000米的高空飛到馬赫數(shù)3.2的速度。圖6另外，“音障”既然是一堵“墻”，若突破它，除把飛機(jī)做成流線體之外，還要加大發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)／螺旋槳時(shí)代的飛機(jī)絕沒(méi)有能力突破“音障”。當(dāng)航空技術(shù)進(jìn)入噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代，有了噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)大的動(dòng)力，突破“音障”也就輕而易舉了。再有一種有利于飛機(jī)突破“音障”的方法，是把機(jī)翼做成像燕子翅膀一樣的后掠翼形，如圖7所示的幾種翼形：中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。14圖7這樣翼形的飛機(jī)如同箭頭一般，以銳角沖向“音障”形成的阻力“墻”，能大大減低阻力，便于飛機(jī)突破“音障”高速飛行。音爆是怎么回事？飛機(jī)突破“音障”時(shí)所產(chǎn)生的爆炸聲稱謂“音爆”。在飛機(jī)的飛行速度達(dá)到音速時(shí)，受到“音障”的阻礙，這個(gè)阻礙實(shí)際上是飛機(jī)頭部的壓縮空氣幕給飛機(jī)一個(gè)反作用力，若此時(shí)飛機(jī)加大油門(mén)提高動(dòng)力，嘭的一聲就穿過(guò)了這層阻力層，實(shí)際上是飛機(jī)沖刺“音障”時(shí)的動(dòng)能和受到飛機(jī)對(duì)壓縮空氣勢(shì)能在突破“音障”的一瞬間變成聲能釋放出的聲響。但這個(gè)能量很大，若飛機(jī)在城市上空做突破“音障”飛行，“音爆”的沖擊波可能造成對(duì)建筑物的破壞。圖8是飛機(jī)在突破“音障”瞬間的照片，從圖片中可以看出飛機(jī)在突破“音障”時(shí)，是有聲有色的。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。15圖8(飛行器的“三障”之二－－“熱障”)航空航天技術(shù)科普知識(shí)講座之四：航空航天技術(shù)科普知識(shí)講座之四：齊壽祥：齊壽祥：高級(jí)工程師北京航空航天學(xué)會(huì)科普與教育委員會(huì)副主任，中國(guó)科學(xué)院科普宣教團(tuán)成員?？破兆骷?。員會(huì)副主任，中國(guó)科學(xué)院科普宣教團(tuán)成員?？破兆骷??！盁嵴稀笔窃趺椿厥?？熱障”是怎么回事？在飛機(jī)速度成功地突破“音障”以后，又在不斷地攀登新的速度高峰。當(dāng)把飛機(jī)速度提高到2馬赫時(shí)，又遇到了一中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。16個(gè)技術(shù)上的大問(wèn)題，也就是“熱障”問(wèn)題。所謂“熱障”就是飛機(jī)在高速飛行時(shí)，由于氣流對(duì)機(jī)身產(chǎn)生沖擊力、壓力和摩擦力轉(zhuǎn)換成熱能，對(duì)機(jī)身加熱所造成的“熱障礙”。大家都知道摩擦生熱這一物理現(xiàn)象在自然界是普遍的。只要物體與物體之間有了相對(duì)摩擦就會(huì)產(chǎn)生熱量，這是由于摩擦過(guò)程的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能的緣故。飛機(jī)在飛行中氣流對(duì)飛機(jī)壓力和摩擦所產(chǎn)生熱量稱為“氣動(dòng)加熱”。飛機(jī)的飛行速度越高，氣流對(duì)飛機(jī)表面的加熱也就越高。當(dāng)飛機(jī)飛行速度在2馬赫時(shí)，飛機(jī)的迎流面溫升可達(dá)100°C。當(dāng)速度提高到2.5馬赫時(shí)，溫升能到200°C。若速度再提高，溫度梯度也上升得更高。航天飛機(jī)在重返大氣層時(shí)速度可達(dá)25馬赫，此時(shí)航天飛機(jī)的迎流面溫升達(dá)到1400°C。氣動(dòng)加熱對(duì)飛機(jī)有哪些影響呢？氣動(dòng)加熱對(duì)飛機(jī)有哪些影響呢？原來(lái)一般制造飛機(jī)用的結(jié)構(gòu)材料都是鋁合金，這種材料比重小，而且工藝性好。但鋁合金的熔點(diǎn)低，在200°C的環(huán)境中鋁合金構(gòu)件的強(qiáng)度就會(huì)降低，若飛機(jī)溫升過(guò)高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低能造成飛機(jī)結(jié)構(gòu)破壞，空中解體。除了氣動(dòng)加熱影響飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，飛機(jī)上還有很多儀器儀表，這些設(shè)備的工作溫度范圍一般均在50°C—60°C。超過(guò)工作溫度，儀器儀表指示就不靈了。雖然飛機(jī)的駕駛艙可設(shè)空調(diào)降溫，但飛行速度太快，機(jī)身產(chǎn)生的升溫若超過(guò)200°C以上，艙內(nèi)中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。17空調(diào)也無(wú)濟(jì)于事了。用什么辦法解決“熱障”問(wèn)題呢？用什么辦法解決“熱障”問(wèn)題呢？解決“熱障”問(wèn)題有兩種方法：一是使飛機(jī)的飛行速度不進(jìn)入“熱障”，二是給進(jìn)入“熱障”的飛機(jī)加防熱罩。用鋁合金材料制造的飛機(jī)可承受的氣動(dòng)加熱一般不超過(guò)2.2馬赫，所以到目前為止，世界上實(shí)用型的超音速飛機(jī)大多數(shù)都控制在2.2馬赫速度以內(nèi)。這樣可以充分發(fā)揮飛機(jī)的結(jié)構(gòu)效率。下面的圖9、圖10和圖11是實(shí)用型超音速飛機(jī)舉例。圖9中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。18圖10圖11如果把飛行速度再提高，氣動(dòng)加熱就會(huì)使飛機(jī)進(jìn)入“熱障”了。因此必須對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)力設(shè)計(jì)及材料、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力和機(jī)載設(shè)備都要作出重新設(shè)計(jì)，目前能在“熱障”條件下飛行的飛機(jī)不多。下面的圖12和圖13是可在“熱障”條件下飛行的飛機(jī)舉例。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。19圖12圖13米格－25是世界上飛得最快的戰(zhàn)斗機(jī)，由前蘇聯(lián)在60年代中期開(kāi)發(fā)的，飛行速度在M2.5左右，最大速度可達(dá)M2.8,機(jī)身結(jié)構(gòu)材料80%為不銹鋼，8%為鈦合金，其余為鋁合金及其他材料。機(jī)載設(shè)備也比較簡(jiǎn)單。美國(guó)的SR－71高空高速偵察機(jī)是實(shí)用型唯一能飛行在M3以上的飛機(jī)。能在24000米的高空以M3.2的速度飛行。從飛機(jī)的外形可以清楚地看到它的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為了減小飛行中的氣動(dòng)阻力，盡量設(shè)計(jì)成流線體機(jī)身，使飛機(jī)的迎流面最大限度地減中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。20小，而且使用93%的鈦合金作飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料，等于給飛機(jī)穿了一身防高溫的鈦鎧甲，從而使飛機(jī)能在M3.2的“熱障”條件下飛行。另外，航天飛機(jī)及太空飛船在返加地面時(shí)由于重力作用飛行速度能達(dá)到25倍音速，隨漸落過(guò)程空氣密度逐漸增加，氣動(dòng)加熱可使航天飛機(jī)或飛船的迎流面溫度達(dá)到1400°C，在這一溫度范圍下，一般金屬構(gòu)件都將熔化，必須使用特殊材料，作出特殊處理才能躲過(guò)這樣高溫。最早的辦法是使用燒蝕材料作高溫防護(hù)罩。現(xiàn)在使用泡沫陶瓷瓦片作高溫防護(hù)層，在自然界里最耐高溫的材料當(dāng)屬陶瓷了，若把陶瓷作成泡沫瓦片既耐高溫又起熱絕緣的作用，不使溫度向機(jī)艙內(nèi)傳導(dǎo)。美國(guó)的航天飛機(jī)就是用2.6萬(wàn)塊蜂窩結(jié)構(gòu)硅瓷片組成的防護(hù)層，才得以通過(guò)返回大氣層時(shí)的“熱障”考驗(yàn)的。一般飛船的返回艙迎流面也用蜂窩硅瓷材料做成的防熱大底，以保護(hù)飛船的返回艙在通過(guò)大氣層時(shí)受到的高溫加熱。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。21圖14—航天飛機(jī)外殼由2.6萬(wàn)塊蜂窩陶瓷片組成耐高溫防護(hù)層。耐高溫防護(hù)層。飛船返回艙由蜂窩硅瓷材料做的防熱大底。圖15—飛船返回艙由蜂窩硅瓷材料做的防熱大底。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。22這是未來(lái)天地往返飛機(jī)，也得由蜂窩陶瓷瓦作防熱材圖16—這是未來(lái)天地往返飛機(jī)，也得由蜂窩陶瓷瓦作防熱材料。飛船返回艙的氣動(dòng)加熱及其“黑障”問(wèn)題當(dāng)飛船返回艙重返地球時(shí)(也包括航天飛機(jī)重返地球時(shí))，到了大氣層段，將以超高速進(jìn)入大氣層，其速度可達(dá)每秒7.5千米。以此速度飛行的返回艙對(duì)迎流面的空氣能造成強(qiáng)大的壓力。另外氣流還與艙體表面形成強(qiáng)烈的摩擦，因此產(chǎn)生了巨大的氣動(dòng)加熱，使艙體表面急聚升溫，溫升可達(dá)中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。23一兩千攝氏度，形成一個(gè)氣動(dòng)加熱的高溫層包裹著高速飛行的返回艙，貼近返回艙表面的氣體和返回艙材料表面的分子被分解和電離，形成一個(gè)等離子層。由于等離子體具有吸收和反射電磁波的能力，因此包裹返回艙的等離子體層，實(shí)際是一個(gè)等離子電磁波屏壁層。所以當(dāng)返回艙進(jìn)入被等離子體包裹狀態(tài)時(shí)，艙外的無(wú)線電信號(hào)進(jìn)不到艙內(nèi)，艙內(nèi)的電信號(hào)也傳不到艙外，一時(shí)間，艙內(nèi)外失去了聯(lián)系，在技術(shù)上對(duì)這種現(xiàn)象稱之為“黑障”。怎樣解決返回艙氣動(dòng)加熱問(wèn)題？采用以下方法防護(hù)返回艙的氣動(dòng)加熱危害：1、 把返回艙做成鐘形，以鐘底面作迎流面，由于鐘底面的面積大，既起到增大阻力、減速作用又能使氣動(dòng)加熱形成的高溫氣體大部分沿弧形的鐘底射向空間，保護(hù)艙身盡量減少受熱(如圖17所示)中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。24圖172、 給返回艙穿“防熱服”，盡管鐘形的艙底能擴(kuò)散一部分熱量，但艙身還是受到相當(dāng)大的氣動(dòng)加熱，為此給艙身穿一件由燒蝕材料制成的“防熱服”來(lái)解決返回艙艙身的防熱問(wèn)題。所謂燒蝕材料，是用石棉、陶瓷等耐高溫材料與酚醛組成的無(wú)機(jī)復(fù)合材料。用這種材料做成的容器受高溫燃燒時(shí)，燃燒面能熱解、熔蝕，一層一層地剝落，從而帶走熱量，不致把熱量向容器內(nèi)部傳導(dǎo)。為了減輕返回艙的重量，用燒蝕材料做成蜂窩結(jié)構(gòu)的外殼(如圖18所示)。這樣既獲得了耐高溫的效果，又保證了外殼的強(qiáng)度和減輕了重量。中國(guó)旋翼機(jī)網(wǎng)站(/)國(guó)內(nèi)最大的旋翼機(jī)論壇，免費(fèi)圖紙下載。25圖183、 給返回艙加一個(gè)防熱大底。返回艙的艙身和艙底是分體設(shè)計(jì)的，為艙身所穿的防熱服在飛船運(yùn)行的全過(guò)程始終是穿在艙體上，而為艙底設(shè)計(jì)的防熱大底，卻在返回艙開(kāi)傘后，速度逐漸降低，起動(dòng)拋底程序?qū)⒎罒岽蟮讙伒?。以便露出裝在艙底的四臺(tái)返推火箭噴口，待返回艙離地面幾米時(shí)，打開(kāi)返推火箭，使返回艙能像氣墊船一樣緩緩著地。從圖15可以看出防熱大底是由蜂窩結(jié)構(gòu)雙層的燒蝕材料制成的。如何對(duì)待“黑障”問(wèn)題？關(guān)于返回艙氣動(dòng)加熱外表面形成電離層，出現(xiàn)電磁波屏壁問(wèn)題，即所謂“黑障”問(wèn)題，目前國(guó)際上尚無(wú)很好的解決辦法。好在造成屏壁時(shí)間很短，而且當(dāng)返回艙出現(xiàn)“黑障”時(shí)，是處于