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让飞行速度超过5倍声速 张德良教授揭秘高超声速飞行技术

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? ? 1947年10月14日,美国空军上尉查尔斯·耶格驾驶X?-?1,在12800米的高空飞行,速度达到1278公里/小时。人类首次突破了声障,进入超声速飞行时代。而今,高超声速飞行也将来了。中国科学院力学研究所研究员张德良,参加广州“mg游戏官网 mg电子网站”活动。9月25日,在广州增城第一中学,他带来一堂《一小时内到达全球———我国高超声速飞行技术》的科普讲座。据张德良介绍,随着我国对于高超声速飞行技术的研究,也许有一天,两个小时从北京飞到纽约将不再是幻想。

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? ? 未来从北京到纽约可能只需要两个小时

????什么是高超声速飞行?“mg游戏官网 mg电子网站”张德良介绍,现在世界的超声速飞机可以达到超过声速两倍多一点,但现在飞行器的飞行速度已经无法再快了。“mg游戏官网 mg电子网站”

????高超声速飞行器是本世纪正在研发的最新前沿科技项目。高超声速飞行器的飞行速度要高于5倍声速,即5马赫(M?H?CH?),或接近6000公里/小时。高超声速的英文词是“mg游戏官网 mg电子网站”,这个词还是我国著名科学家钱学森先生,在上世纪40年代首先提出的。同时,他还提出了高超声速滑翔飞行弹道,即“mg游戏官网 mg电子网站”。“mg游戏官网 mg电子网站”憧憬到未来可能出现的这种场景,张德良很开心,“mg游戏官网 mg电子网站”

????中国起步虽晚?但研究水平“mg游戏官网 mg电子网站”

????“mg游戏官网 mg电子网站”张德良坦言,美国在2013年进行的X-51A高超音速飞行器验证机是迄今为止最接近成功的高超音速飞行器项目。随后,美国又继续试飞一系列新型高超声速飞行器,进一步拉大了其与世界其他国家的差距,“mg游戏官网 mg电子网站”张德良说,中国在高超声速飞行技术研制方面起步虽晚,但经过这些年努力,研究水平也不差,可以说是在“mg游戏官网 mg电子网站”。

????“mg游戏官网 mg电子网站”张德良谈及中国在超高声速飞行研究上的优势有几个方面:首先,经过几十年的不断发展,中国已经具备了完整的工业体系,几乎所有的工艺技术都可以做到;其次,mg游戏官网网站培养和储备方面十分充足,年轻的科技人员已经能够顺利完成“mg游戏官网 mg电子网站”;最后,“mg游戏官网 mg电子网站”张德良表示,“mg游戏官网 mg电子网站”

????研制高超声速飞行器

????先要解决材料的防热问题

????从科技的角度来看,高超声速飞行器融合了航天和航空的诸多前沿技术。但是,从军事战略角度上看,高超声速飞行技术具有惊人的威力和巨大的应用前景,可以彻底改变当前的战略思维,形成完全新型的战略战术!“mg游戏官网 mg电子网站”张德良说。

????美国是最早提出“mg游戏官网 mg电子网站”概念的国家,美国把该技术视为在未来“mg游戏官网 mg电子网站”的关键技术,X-51A、X?-37B和H?T?V?-2都是发展该系统的重要组成部分,即在1小时内对地球上任何一处目标实施精确打击。不难看出,高超声速飞行技术是有可能颠覆军事战略与民用航空航天领域的一项技术。不过,要达到这样一个飞行速度可不是一件简单的事情。“mg游戏官网 mg电子网站”张德良表示,因为目前无论哪种飞行器,当超过声速2.2到2.5倍的速度进行飞行时,其表面都会因为机身周围空气被强烈压缩,以及机身与周围空气剧烈摩擦而产生高温,而且温度还会随着飞行速度的提高而急剧上升。“mg游戏官网 mg电子网站”

????我国成功研制首个国际超大型复现高空高超声速飞行条件激波风洞

????任何飞行器实现飞行前,都必须在风洞进行模拟实验。当飞行器进行高超声速飞行时,会遇到各种复杂的高温气动现象。这些复杂现象已经超出了经典气体动力学的理论范畴,颠覆了传统风洞实验相似模拟准则,因此需要发展能够复现高空高速飞行条件的风洞实验技术。“mg游戏官网 mg电子网站”张德良说,这条总长为265米的复现高空高超声速飞行条件激波风洞(JF12),就在北京怀柔雁栖湖畔钱学森国家工程科学实验基地。它可以提供强大的驱动力,能在地面上构建一个25-50公里高空,飞行器以5-9倍的声速飞行时的气流条件。

????“mg游戏官网 mg电子网站”张德良介绍说,中科院力学所的相关研究团队利用独创的氢氧反向爆轰驱动方法,通过系列激波风洞mg电子网站,mg游戏官网技术,短短4年时间,就成功研制了首个国际超大型复现高空高超声速飞行条件激波风洞。这种氢氧反向爆轰驱动技术可以克服传统技术的弱点,在风洞试验段里,出现25-50公里高空,5-9倍声速的高超声速飞行条件,而且可以提供超过100毫秒的试验时间,这样就能测到比较准确的飞行数据。这项增强国人自信心和自豪感的重要成果,还荣获2016年度国家技术发明二等奖和2016年度中国科学院杰出成就奖。

????链接

????广州“mg游戏官网 mg电子网站”由广州mg游戏官网_mg电子网站和广州市教育局主办,活动依托中国科协的网络资源和mg游戏官网网站智力资源,邀请中国科学院、中国工程院以及全国各高校、科研院所的优秀科技工作者,包括两院院士(驻穗院士)、高校教授(教学名师)、自然科学类学(协)会等科技社团专家、企业科技研发专家组成广州科学传播专家讲师团,走进广州地区各中小学校,面向中小学生举办科普讲座。

????进展

????中南大学研发出耐3000℃烧蚀新材料

????或可造高超声速飞行器关键部件

????据新华社8月21日报道,中南大学粉末冶金国家实验室黄伯云院士团队通过大量实验,开发了一种新型的耐3000℃烧蚀的陶瓷涂层及其复合材料,这一发现有可能为高超声速飞行器的研制铺平道路。中南大学粉末冶金研究院熊翔教授说,高超声速飞行意味着其飞行速度等于或大于5倍声速,即至少每小时6120公里。在如此高的速度下,两小时内便可完成从北京到纽约的飞行旅程,但前提是飞行器的关键结构部件能够承受住剧烈的空气摩擦和高达2000-3000℃的热气流冲击而不被破坏。中南大学新发现的超高温陶瓷涂层及其复合材料可为上述部件提供较好的保护。

????这种陶瓷是一种多元含硼单相碳化物,具有稳定的碳化物晶体结构,由Zr、T?i、C和B四种元素组成。研发团队采用熔渗工艺将多元陶瓷相引入到多孔炭/炭复合材料中,进而获得一种非常有潜力的新型Zr-T?i-C-B陶瓷涂层改性的炭/炭复合材料。“mg游戏官网 mg电子网站”熊翔说。团队研发的研究成果于6月15日在《自然·通讯》(N?atureCom?m?unications)上发表,中南大学粉末冶金国家重点实验室为本论文第一完成单位,熊翔教授为第一通讯作者,曾毅博士为第一作者。合作单位英国曼彻斯特大学对该材料进行了表征和分析研究。

? ?(南方都市报 尹来 钟锐钧 翁思成

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