Могут ли отверстия для воздуха под давлением на сверхзвуковых самолетах смягчить проблему перегрева?

Будут ли воздушные отверстия или трубы диаметром 50 мм, выдувающие сжатый воздух за пределы поверхности гиперзвукового или сверхзвукового самолета, смягчить проблему нагрева? Они будут размещены таким образом, чтобы при их ударе поверхность обшивки самолета не соприкасалась непосредственно с наружным воздухом, когда самолет движется со сверхзвуковой или гиперзвуковой скоростью.

В областях, где требуется подъемная сила и контроль, они будут дуть при более низком давлении и оставлять достаточно воздуха, сталкивающегося с этими областями, чтобы они могли функционировать. Смягчит ли это звуковой удар?

Откуда мог взяться этот воздух?
стравливается из двигателя, установленного для этой цели, или оставляет один или один из двигателей, приводивших самолет в движение, до рабочей скорости ГПВРД в зависимости от необходимого воздуха.
Неплохая идея, некоторые торпеды так работают в воде и двигаются со скоростью 200 кт.
кажется, люди отрицают мои вопросы, связанные с инновациями. Инновации и изобретения нежелательны на этом сайте и, главное, в авиации? Тогда кто-то должен начать и Авиационные инновации SE
@mins такая система смягчит звуковой удар и все формы сопротивления?
@securitydude5: Хотя идея не является легкомысленной, это не означает, что ответ можно дать без месяцев исследований. К сожалению, индустриализация идей — не такая простая задача, как вы, кажется, большую часть времени полагаете.
Вы новатор? Похоже, вы не знакомы с авиатехникой (как работает управление полетом? как устроены крылья? что делает штурвал?), придумываете несуществующие проблемы, выбрасываете случайные, необоснованные идеи и просите других людей сделать работа по выяснению, хороши ли они.
иногда я задаю вопросы, которые могут быть интересны всем, но мне нравится думать о себе как об изобретателе-новаторе. Кстати, спасибо за ответ, очень признателен
Вы задали 30 вопросов за последние 15 дней, и большинство из них получили сильное отрицание. Возможно, вам следует пересмотреть вопросы, которые вы публикуете?
Я буду, но они насущные вопросы для типа изобретателя-новатора
Несколько дней назад этому пользователю должен был быть наложен системный запрет на вопросы. То, что он все еще задает вопросы, является явным свидетельством того, что параметры того, когда запрет на вопросы вступает в силу, необходимо пересмотреть.
@securitydude5 Хотя я думал, что у этого вопроса есть довольно интересная предпосылка, я настоятельно рекомендую вам получить несколько хороших книг по аэрокосмической технике (или технике в целом) и книгу по термодинамике. Таким образом, ваши будущие вопросы могут быть основаны на реальных задачах в технике. Вы не можете быть новаторами, если не знаете современного состояния дел!

Ответы (2)

Идея использования небольших вентиляционных отверстий для охлаждения поверхности не совсем «там». В газотурбинных двигателях лопатки турбины охлаждаются за счет обдува лопаток отбираемым воздухом из ступени компрессора.

Здесь имеет смысл охлаждение отбираемым воздухом, потому что воздух в турбине более горячий, чем сжатый отбираемый воздух из-за дополнительной энергии от сгорания топлива.

Однако остыть от сверхзвукового удара не получилось бы. Причиной этого является закон идеального газа. В частности, мы рассмотрим обратимое адиабатическое сжатие . Это сжатие газа без теплообмена с окружающей средой. Из-за адиабатического сжатия температура увеличивается следующим образом:

Т е н г "=" Т е н в + мю ( п е н г − п е н в )

с µ коэффициент Джоуля-Томпсона, который для воздуха имеет некоторое положительное значение. Ключевым моментом этого уравнения является то, что конечная температура зависит только от повышения давления .

Сверхзвуковой самолет создает перед собой ударную волну. Эта ударная волна представляет собой резкое повышение давления, приводящее к резкому повышению температуры. Это повышение температуры и нагревает самолет.

«Защитная» воздушная пленка, о которой вы думаете, должна иметь более высокое давление, чем эта ударная волна, иначе воздух будет входить, а не выходить из отверстий. Используя приведенное выше уравнение, это означает, что воздух, выходящий из отверстий, должен иметь более высокую температуру, чем ударная волна. Ваша идея только поджарит ваш самолет!

Единственным решением является переход от адиабатического сжатия к более сложному термодинамическому циклу: скорее всего, адиабатическому сжатию в авиадвигателе с последующим изобарическим (постоянного давления) теплообменом с окружающей средой. Однако теплообменники представляют собой тяжелые и громоздкие конструкции, и их по возможности избегают. На самом деле, пассажирские самолеты сначала сжимают воздух до гораздо более высокого давления, чем необходимо , чтобы искусственно повысить температуру; все для того, чтобы уменьшить размер теплообменника.

Предполагая, что у вас есть теплообменник, сделанный из хендвавиума, мы можем обратиться к вашим управляющим поверхностям. Наружному воздуху все равно, ударятся ли они о твердую поверхность или о воздушную пленку — ударная волна создает точно такой же перепад давления, который создает силу на вашей поверхности управления. На самом деле ударная волна часто находится немного впереди поверхности, потому что за ударной волной находится некоторая «запертая воздушная ловушка». Возможно, вам придется увеличить давление в ваших воздушных отверстиях на стороне давления вашей поверхности управления, поэтому система должна включать в себя несколько регулирующих клапанов.

Звуковой удар остался прежним. Звуковой удар — это просто «воздух не смог убраться с дороги достаточно быстро»; неважно, нужно ли ему уйти с пути твердого самолета или тонкой воздушной пленки.

Я не могу себе представить, почему ваши отверстия должны быть 50 мм - это огромно . Вы хотите, чтобы отверстия были как можно меньше. Таким образом, вы можете разместить их как можно ближе друг к другу, чтобы каждый кусочек обшивки самолета находился близко к отверстию и был защищен пленкой от этого отверстия. Подумайте об этом так: какой вклад вносит середина отверстия в охлаждение соседней кожи?

Ну теоретически можно ступенчато сжимать охлаждающий воздух с интеркулерами между ступенями наддува. Это даже снижает работу, необходимую для наддува, и производит (относительно) прохладный сжатый воздух. Очевидно, что теперь это смещает проблему поиска радиатора на борту.
@Peter Для промежуточного охладителя также потребуется теплообменник, причем относительно большой, поскольку температура на промежуточных этапах менее высока. Но при военном бюджете все возможно...

Я не согласен с тем, что «проблема тепла» вообще существует.

Конкорд, сверхзвуковой пассажирский самолет, столкнулся с пиковой температурой 153 ° C (307 ° F), и это только над крошечной частью носа. ( источник )

Несмотря на то, что это звучит как много, это примерно правильная температура для выпечки кексов на кухне; типичная пицца выпекается при температуре 425 ° F. Никто не скажет, что у моей кухни «проблема с отоплением».

Даже в таких экстремальных самолетах, как SR-71, с перегревом довольно легко справиться, и на самом деле это не проблема, требующая совершенно новой системы воздухозаборников, трубок, воздухозаборников, клапанов, датчиков и элементов управления.

У вас есть решение в поисках проблемы. Проблема не существует.

Отсутствие тепла действительно является проблемой на высоких скоростях, поскольку оно снижает предел текучести конструкции планера. Это требует перестройки самолета, добавления к нему сотен, если не тысяч лишних фунтов конструкции, что снижает его полезную нагрузку. Другое решение состоит в использовании экзотических сплавов и композитов, которые увеличивают затраты и создают другие проблемы с незрелым материалом. Прошлое тепло со скоростью 2,5 Маха является основным фактором для проектирования самолетов, особенно для гиперзвуковых самолетов или самолетов с взлетно-посадочной полосой.
Чтобы справиться с жарой, на «Конкорде» использовались специальные жаропрочные алюминиевые сплавы . Это должно доказать, что тепло действительно было проблемой.
В SR-71 должен был использоваться титан, дорогой и труднообрабатываемый, который был очень новым в то время, что требовало значительных исследований. Кроме того, его тепловое расширение настолько велико, что топливо вытекает на землю. Таким образом, слова о том, что «нагревом было довольно легко управлять» на SR-71, показывают, что вы вообще мало читали об этом.
Могут ли отверстия для воздуха под давлением на сверхзвуковых самолетах смягчить проблему перегрева?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v