当样品返回舱进入地球大气层时,舱前会产生强烈的冲击波,舱体会受到严重的气动加热。烧蚀方法是保护舱体免受加热的有效热保护方法。未来,舱体预计会更大,再入速度也会更快。因此,舱体将受到更严重的气动加热。在本实验中,使用孔径不同的多孔碳(5 μm、10 μm 和 25 μm)和浸渍氰基丙烯酸酯的多孔碳作为试件。结果发现,不同试件的磨损时间和磨损行为存在差异。此外,通过使用自动位置控制系统进行实验,计算出有效烧蚀热,该系统可以检测试件的尖端并将其控制到目标位置。浸渍氰基丙烯酸酯(5 μm)的多孔碳的有效烧蚀热约为 2.8 MJ/kg。
3. 假设一个实心铁球以 13 公里/秒的速度进入地球大气层,与水平面成 15 度角。球体直径为 1 米。高超音速时球体的阻力系数约为 1。铁的密度为 6963 千克/立方米。计算 a) 发生最大减速的高度、b) 最大减速的值和 c) 球体撞击地球表面的速度。d) 分析与气动加热相关的结果。
由于推力是体力,所以不存在惯性力的作用。由于它们产生的体力均匀地作用在飞船内部的每一个原子上,所以可以产生任意大小的加速度,而不会对机组人员造成任何压力, 可以实现从静止状态迅速启动到大气中各个方向、迅速停止、垂直转弯、之字形转弯等飞行模式, 最终的最大速度接近光速, 由于飞船周围的空气也随飞船一起加速,所以即使飞船在大气中高速移动(10km/s - 100km/s),也可以降低气动加热。但是,预计会有等离子体(电离空气)包裹飞船, 由于它是电磁推进发动机,所以没有与燃烧相关的热源、噪音或废气, 发动机和电源都安装在飞船内。因此既可以在行星大气层中飞行,也可以在宇宙空间中飞行; 通过磁场的脉冲控制,加速度从 0G 变化到任意高加速度(例如 100G); 减速方便,便于再入大气层; 与上述第四项类似,飞船周围的海水也会随飞船一起加速,因此海水的阻力减小,可以在海中高速移动。可以顺利从大气层进入海中,而不会因海面碰撞而溅起水花。
中型无人机平台 加利福尼亚州埃尔塞贡多 + 莫哈韦——国防和航空航天创新者 Cambium 成功完成与位于加利福尼亚州中国湖的美国海军空战中心武器部 (NAWCWD) 的合同,以推进和现场测试下一代生物制造热防护系统 (TPS),以提高无人机的任务性能和生存能力。该项目由海军研究办公室 (ONR) 资助,涉及生产先进的生物材料并在旨在模拟对抗措施对无人机影响的飞行中火灾测试中展示其有效性。美国国防和商业客户使用的经济高效的 Group 2 无人机的机翼蒙皮被替换为由生物合成复合材料制成的原型机翼蒙皮,直至结构支撑。使用燃烧材料的遥控点火,机翼蒙皮经受了快速加热和火灾事件。在超过二十次飞行过程中,火焰撞击机翼蒙皮的长度不会导致火焰垂直或横向蔓延、机翼蒙皮结构完整性破坏或任何其他性能下降。Cambium 的新型 TPS 经过精心设计和制造,可以更好地保护硬件免受热量、火灾、对抗措施的快速加热影响以及飞行过程中经历的严重气动加热和压力负荷。现有的 TPS 制造速度慢,供应严重受限。Cambium 正在开发具有类似高热稳定性和机械强度特性的替代 TPS,同时具有更简单的制造工艺和稳定的国内供应链。Cambium 与 NAWCWD 签订了积极的合作研究和开发协议 (CRADA),重点是开发下一代 TPS,该 TPS 可以通过行业认证并集成到广泛的高价值国防和航空航天性能系统中。“生物合成复合材料技术可以帮助确保美国始终处于技术创新和发展的前沿,”NAWCWD 研究部主任 Mark Wonnacott 说。 “这些材料具有出色的热稳定性和耐火性,因此可用于国防部的各种应用。与政府最近对生物制造的投资同时,这些类型的演示将使生物技术能够快速转型以支持作战人员。” Cambium 联合创始人兼首席执行官 Simon Waddington 表示:“Cambium 的使命是通过从分子层面重新设计产品以大幅提高可制造性,使高性能硬件更好、更快、更便宜。”“该项目完美地展示了我们的技术平台在解决棘手材料挑战中的应用,我们期待与 NAWCWD 在一系列先进材料和应用挑战上继续合作。”