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“由于我们研究的项目已经超出了当前我们对大气物理『性』质的了解程度,当飞行速度超过一定程度的时候,我们相信一切都有所改变,而且我们必须对这些改变加以重视,否则无法实现超音速飞行,没有这样的飞行能力,研究喷气式飞机又有何用?所以我们在研究的开始,就非常重视飞行环境、飞行条件等方面的研究。”
大气的状态参数是指其压强、温度和密度,这些参数随着飞行高度的变化而变化,它们作用在飞机上的空气动力大小有影响,也对飞机喷气式发动机所产生推力大小有很大程度的影响。
每一个大气分子都有着自己的位置、速度和能量。
分子之间的联系非常微弱,且没有自己固定外形。
然而当飞行器在这种介质中运动时,其外形尺寸远远大于分子的自由行程,所以研究飞行器与大气之间的相对运动时,可将分子之间的距离看似为零,也就是说把气体看成连续的介质。
相邻大气层之间相互运动时所产生的牵扯作用力,叫做大气的内摩擦力,也叫做大气的粘着力。
这种大气的粘『性』是空气在流动中所表现出来的一种常见物理『性』质,而大气流过物体时所产生的摩擦阻力恰恰与大气粘『性』有关,像飞机这样在空气中快速运动的物体,空气粘『性』作用在飞机外表面的摩擦阻力就不再是一个可以忽略不计的小数字,必须加以重视和考虑。
气体的可压缩『性』是指气体的压强改变时,它的密度和体积改变的『性』质。
一般都认为『液』体是不可压缩的,而气体对这种变化的反应很大,所以认为气体都是可压缩的。
当大气流过飞行器表面的时候,由于飞行器对大气的压缩作用,大气压强会产生变化,密度也随之产生波动。
当气流的速度较小时,压强的变化量不大,密度的变化也很小,所以研究大气低速流动有关问题时,可以不考虑大气的可压缩『性』。
而气流速度快的时候,则应该大加考虑了。
[]大国无疆87
声速是指声波在物体中传播的速度,一个振动的声源在介质中传播时产生的疏密波,即压缩与膨胀相间的波。
人能听到空气中传来的各种声音,也就是因为空气被压缩和膨胀的结果。
飞机在空气中飞行时会把前进中所碰到的空气微团推开,并把这些微团压缩,物体继续向前运动,被推开、压紧的微团将膨胀开来,回到原来的位置。
所以飞机飞行时,围绕它的空气将一直产生振动的疏密波。
声速是考虑空气压缩程度的一个重要因素,声速越大空气就越来被压缩。
另一个因素就是飞行器的速度,运动速度越快,则施加给空气的压力越大,空气被压缩得救越厉害。
将这些因素综合起来,就是一个很特别的数学方程。
马赫数等于飞行器在一定高度的速度除以该处的声速,马赫数越大则表示空气被压缩地越厉害。
当马赫数小于等于0.4的时候,空气压缩『性』影响并不大,即可认为空气是不可压缩的。
而当马赫数大于0.4之后,研究飞行器的动力大小就必须考虑到空气的可压缩『性』影响,尤其是在进入跨音速飞行之后,因为压缩『性』会产生一种称之为激波的独特流动现象,这将对飞行器的空气动力和外形设计带来重大影响。
“低速飞行,飞机与空气之间的相互影响是一个渐进的过程,视空气为不可压缩。
而高速飞行时,飞机突然来到跟前,空气无法让开,只能突然地遭到强烈的压缩,其压力、密度和温度都会陡然升高,相对于飞机的流速则突然降低。
这种从无变化到有变化的分界面,就叫做激波。”
“激波又分为正激波、斜激波、圆锥激波。
然而在超音速飞行时,气流因阻滞而产生激波,因膨胀而产生膨胀波。
激波可以说是超音速气流减速时通常产生的现象,膨胀波是其加速时所必然产生的现象。
激波使波前、波后参数发生突跃式变化,气流穿过,激波时受到突然的压缩,压强和密度温度都升高,速度和马赫数下降。
然而膨胀波波前、波后参数发生的却是连续『性』变化。”
“还有一点,激波虽然厚度很小,但气流流过激波时,在激波内部气体黏『性』引起的内摩擦却很强烈,气流的部分机械能会因为消耗于摩擦而变成热能,继而使自身温度急剧上升,此现象称之为气动力加热。
但膨胀波却没有上述损失,这种损失类似于附面层,因气体黏『性』而让气体动能变为热能,造成了动能的损失,可将这一损失所引起的阻力称之为激波阻力,简称波阻。”
张宇很少过问王助他们的研究进度,他知道王助对喷气式飞机更感兴趣,肯定了解很多科恩达项目组的研究进度,不过难得有机会在中航里逗留,强烈的好奇心还是驱使他过问起了研究进度,不过在此之前王助还悉心的为他讲解了一些理论知识,估计是王助担心张宇一会儿听不懂,所以才说教了一番高速飞行相关知识理论。
“我想,如果不出意外,波阻出现在飞机发展的道路上,必然会成为一个巨大的、难以逾越的障碍。”
“所以我们才给它取了个特别的名字,叫声障。”
王助看了看张宇,在偌大的会议室里此时已经只有俩人,能说的都可以说。
“其实声障问题并不是在研究当前这个项目的时候出现的,我们当初对活塞式飞机进行研究的时候,就发现平飞时速达到了七百多之后,当飞机进入俯冲的时候,定然要接近于声速,这时候飞机必将会产生剧烈的抖振,飞行也变得极不稳定,几乎会让飞行员失去对飞机的『操』控能力,如果飞机做的不好,会有结构遭到大破坏,甚至临空解体的危险。”
“你不是说声障是有飞机在飞行中所产生的激波和波阻造成的吗?对这两个影响因素进行研究、解决,不就突破音障这个大难题了吗?”
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