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黑障、热障、音障

黑障   航天飞船的返回舱在以超高速进入大气层时会产生激波,使返回舱表面与周围气体分子呈黏滞状态,温度不易散发,形成一个温度高达几千摄氏度的高温区。高温区内的气体和返回舱表面材料的分子被分解和电离,形成一个等离子区。它像一个套鞘似地包裹着返回舱。因为等离子体能吸收和反射电波,会使返回舱与外界的无线电通信衰减,甚至中断。这种现象就称为黑障。
  黑障区范围取决于再入大气层物体的外形、材料、再入速度、无线电频率和功率。黑障现象对飞船返回舱再入大气层时影响很大,在黑障区内会使通信中断。所以在这段时间里返回舱无法与指挥台联系,返回舱穿越黑障是有一定的危险性的, 目前黑障现象还是无法避免的。
[编辑本段]热障的定义  当飞行器在稠密大气中作超音速飞行时,受激波与机体间高温压缩气体的加热和机体表面与空气强烈摩擦的影响,飞行器蒙皮的温度会随M数的提高而急剧上升。飞行 M数为 2.0时,机头处的温度略超过100℃。而当 M数等于3.0时,飞行器表面的温度则升至350℃左右,已超过了铝合金的极限温度,使其强度大大削弱。航空界把飞行器作高速飞行时所遭遇到的这种高温情况称之为“热障”。一般把M数 2.5作为“热障”的界线,低于这一值,气动加热不严重,可用常规的方法和材料设计、制造飞机;高于该值,则必须采取克服气动加热问题的措施,如用耐高温的钢或钛合金制造飞机的蒙皮和框架等。宇宙飞船和返回式卫星在重返大气层时,M数更高,它们的外表温度可达 1000多度。为保证其不致被烧毁,飞船和返回式卫星的头部得用烧蚀材料包上一层,让它在高温时烧掉,以吸收气动加热时产生的热能。
[编辑本段]音障现象
  音障是一种物理现象,当物体(通常是航空器)的速度接近音速时,将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果,会造成震波(Shock Wave)的产生,进而对飞行器的加速产生障碍,而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后,从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥,在旁观者听来这股震波有如爆炸一般,故称为音爆或声爆(Sonic Boom)。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害,对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。
  除此之外,由于在物体的速度快要接近音速时,周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态,因此一旦物体穿越音障后,周围压力将会陡降。在比较潮湿的天气,有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点(Dew Point)温度,使得水汽凝结变成微小的水珠,肉眼看来就像是云雾般的状态。但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压,因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。

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