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张德森听后,想想也是这个道理,又担心她会突然哭出来,立刻连声的安慰她。而他看着张德森,并没有生她的气,所以又兴奋的问道:
“张公爷,你还没有回答我什么是超音速飞行啊?”
张德森听后,觉得如果不告诉她,她有可能会一直缠住自己。毕竟她还有很多事情并不知道或者不太明白,张德森看了一下时间,觉得时间还可以,谁让李龙方去准备剩余的一切,以随时出发。然后向冯玲儿小姐大概讲了一下,什么是超音速飞行。
超音速飞行,又称“超声速飞行”。是指飞行器以马赫数1.2以上速度的飞行。其主要特点是波阻成为阻力的主要部分。
气动力中心后移,飞行阻尼减小,这要求飞机的机翼后掠,面积减小,机体做成尖顶的细长形,加大控制面(特别是垂尾)面积。由于操纵性能变坏,抗干扰及恢复能力变差,因而在超音速飞行时要求驾驶员动作要协调、柔和。
超音速飞行会造成音爆,产生强力噪声,一般禁止在居民区上空进行超音速飞行。人类在喷气发动机出现后于1947年终于实现了以超音速飞行的梦想,其间经过了40多年。
当飞行速度很大(马赫数超过2.5)时,由于气体分子的摩擦,造成气动加热,使机体表面温度升高,现在通用的铝合金材料不能承受,马赫数超过2.5的航空工具要使用钛合金或其他耐热合金结构材料。
超音速飞机采用的是超音速燃烧冲压发动机,它类属于冲压发动机。冲压发动机的原理由法国人雷恩?洛兰于1913年提出,1939年首次被德国用于V-1飞弹上。冲压发动机由进气道、燃烧室、推进喷管三部分组成,它比涡轮喷气发动机简单得多。
冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。该过程不需要高速旋转的、复杂的压气机。高速气流经扩张减速,气压和温度升高后,进入燃烧室与燃油混合燃烧,温度为2000—2200℃,甚至更高,经膨胀加速,由喷口高速排出,产生推力。
冲压喷气发动机目前分为亚音速、超音速、超音速燃烧(或高超音速)三类。亚音速冲压发动机以航空煤油为燃料,采用扩散形进气道和收敛形喷管,飞行时增压比不超过1.89。速度在小于0.5马赫时一般无法工作。
超音速冲压发动机采用超音速进气道,燃烧室入口为亚音速气流,采用收敛形或收敛扩散形喷管。
用航空煤油或烃类作为燃料。推进速度为2至5马赫,可用于超音速靶机和地对空导弹。超音速燃烧(高超音速)发动机是一种使用碳氢燃料或液氢燃料新颖的发动机,空气在发动机内的流速始终保持为超音速,飞行速度高达5至16马赫。
超音速燃烧发动机同涡扇喷气发动机存在不同。其实,它也有别于火箭发动机。虽然,多级火箭的速度极高,可达20多马赫,但是它携带着全部的燃料,因而在相同体积的情况下,其有效负载低于安装有超音速燃烧冲压发动机的飞行器。
超音速飞行的特点是:
1.气动中心后移,纵向静稳定性增大;
2.飞机阻尼随马赫数增大而减小。
二者都导致飞机扰动衰减缓慢,操纵性变坏(见扰动运动模态),高空中尤甚。故驾驶动作应柔和,杆、舵要协调。由于水平尾翼、垂直尾翼效率降低,铰链力矩剧增,且变化规律复杂,需用全动水平尾翼和不可逆助力器。
尾翼效率的降低使飞机的航向稳定性和横向稳定性(见飞行器动态特性)都随马赫数的增加而下降。
特别是高空飞行,航向稳定性更差,故需加大垂直尾翼面积或采用自动化装置或限制飞行马赫数。因高空空气稀薄,大气温度低,使飞行速度范围小,加速慢和爬升率降低。当高度剧变时,高度表和速度表指示将产生较大的延迟误差,真速和表速指示值差别加大。
还有,超音速飞行的过程中会产生音障。而所谓的音障是大展弦比的直机翼飞机,在飞行速度接近声速时,会出现阻力剧增,操纵性能变坏和自发栽头的现象,飞行速度也不能再提高,因此人们曾以为声速是飞机速度不可逾越的障碍,故有此名,而它又被称之位声障。
人们在实践中发现,在飞行速度达到音速的十分之九,即马赫数M0.9空中时速约950公里时,局部气流的速度可能就达到音速,产生局部激波,从而使气动阻力剧增。要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力。
更严重的是,激波能使流经机翼和机身表面的气流,变得非常紊乱,从而使飞机剧烈抖动,操纵十分困难。同时,机翼会下沉、机头往下栽;如果这时飞机正在爬升,机身会突然自动上仰。
这些讨厌的症状,都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。由于声波的传递速度是有限的,移动中的声源便可追上自己发出的声波。当物体速度增加到与音速相同时,声波开始在物体前面堆积。
如果这个物体有足够的加速度,便能突破这个不稳定的声波屏障,冲到声音的前面去,也就是冲破音障。
一个以超音速前进的物体,会持续在其前方产生稳定的压力波(弓形震波)。当物体朝观察者前进时,观察者不会听到声音;物体通过后,所产生的波(马赫波)朝向地面传来,波间的压力差会形成可听见的效应,也就是音爆。
当飞机的飞行速度比音速低时,同飞机接触的空气好像“通信员”似的,以传递声音的速度向前“通知”前面即将遭遇飞机的空气,使它们“让路”。
但当飞机的速度超过音速时,飞机前面的空气因来不及躲避而被紧密地压缩在一起,堆聚成一层薄薄的波面——激波,激波后面,空气因被压缩,使压强突然升高,阻止了飞机的进一步加速,并可能使机翼和尾翼剧烈振颤而发生爆炸。
而张德森对冯玲儿讲完了相关的资料之后,不由得也觉得,总算松了一口气。他觉得这一下子冯玲儿大小姐应该不会再闹了。
不过一切还真如他所愿,冯铃儿小姐一下子变得十分的安静,竟然在那里细细品味着他说的一切,张德森不由得说的谢天谢地。当然这一句谢天谢地是他在心里说的,如果真的讲出来,那么恐怕又是另外一种莫名其妙的风波了。
不过张德森此时重点关注的当然还是外面正在发生的事,他又看了下时间,觉得时间应该已经到了出发的时候,那一艘巨大的雪茄状太空母舰,却也没有发出第二道光束,那么也是到了尽快把它引开的时候了。
很快,李龙方也走回来,向张德森报告说道,一切已准备完毕。张德森立刻和他一起走向了发射台,准备驾驶自己的飞船前去攻击这一艘巨大的雪茄型不明飞行物。
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