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극 초음속 항공기의 기술적 어려움
제트엔진

제트 엔진은 일반적으로 입구, 압축기, 연소실, 터빈 및 노즐로 구성됩니다. 일부 군용 엔진은 터빈과 테일 노즐 사이에 가력 연소실이 있다. 제트 엔진은 열기이며, 일을 하는 원리는 같다: 고압 입력 에너지, 저압 방출 에너지. 일할 때 엔진은 먼저 공기 흡입구에서 공기를 흡입한다. 이 과정은 단순히 흡입구를 여는 것이 아니다. 비행 속도가 가변적이고 압축기가 흡기 속도에 대한 엄격한 요구 사항을 가지고 있기 때문에 흡입구는 흡기 속도를 적절한 범위 내에서 조절할 수 있어야 한다. 이름에서 알 수 있듯이 압축기는 공기를 흡입하는 압력을 증가시키는 데 사용된다. 압축기는 주로 팬 블레이드의 형태이며, 블레이드의 회전은 공기 흐름에 작용하여 공기 흐름의 압력과 온도를 증가시킨다. 그런 다음 고압 기류가 연소실로 들어갑니다. 연소실의 연료 노즐은 기름을 분사하고, 기름과 공기를 섞은 후 불을 붙이고, 고온고압의 가스를 발생시켜 뒤로 배출한다. 고온 고압 가스는 고온 터빈을 통해 역류하며, 일부 내부 에너지는 터빈에서 팽창하여 기계적 에너지로 변환되어 터빈 회전을 구동한다. 고온 터빈은 압축기와 같은 축에 장착돼 압축기를 회전시켜 흡입된 공기를 반복적으로 압축한다. 고온 터빈에서 흘러나오는 고온 고압 가스는 테일 노즐에서 계속 팽창하고 테일 노즐에서 고속으로 뒤로 배출됩니다. 이 속도는 기류가 엔진에 들어가는 속도보다 훨씬 빨라서 엔진에 반추력을 일으켜 비행기를 앞으로 날게 한다.

초음속 연소 스탬핑 제트 엔진

스탬핑 엔진은 대기 중의 산소를 산화제의 전부 또는 일부로 사용하여 휴대한 연료와 반응하는 흡입식 엔진이다. 압축기가 증압하는 항공 엔진과 달리, 구조 부품으로 인한 급파를 이용하여 고속 기류를 압축하여 기류 감속 증압을 실현한다. 전체 구조가 비교적 간단하다. 그 작동 원리는 우선 고속 기류가 흡입구를 통해 감압되고, 공기는 연소실에서 연료와 반응하며, 연소를 통해 화학에너지를 기체의 내부 에너지로 변환한다는 것이다. 마지막으로, 가스가 팽창하고 노즐을 통해 대기로 배출되는 속도를 높입니다. 이 시점에서 노즐 출구의 가스 속도는 입구의 가스 속도보다 빠르므로 앞으로 밀기가 발생합니다.

초연 펀치 엔진은 주로 입구, 격리 세그먼트, 연소실 및 테일 노즐로 구성됩니다. 이 중 입구의 주요 역할은 충분한 공기를 포착하고 일련의 급파를 통해 압축하여 연소실에 일정한 유량, 온도 및 압력을 제공하여 연소 조직에 도움이 되는 것이다. 격리 세그먼트는 흡입구와 연소실 사이의 등직선 통로로, 연소실 압력 변동이 흡입구에 미치는 영향을 없애고, 서로 다른 작업 조건에서 흡입구와 연소실을 잘 맞추는 데 도움이 된다. 점화 후 연소실 압력이 높아지면 격리 구간에서 일련의 충격파가 발생하고 충격파의 길이와 위치는 연소실 배압의 변화에 따라 변한다. 격리 세그먼트의 길이가 충분하면 연소실의 압력 변동이 공기 흡입구에 영향을 주지 않습니다. 연소실은 연료가 분사되고 연소되는 곳이며, 연료는 초연 펀치 엔진의 벽, 기둥 또는 연료 분사봉에서 분사할 수 있다. 초연 펀치 엔진의 화염 안정기는 초연 펀치 엔진의 화염 안정기와는 다르다. 그것은 "V" 슬롯과 같은 침입식 화염 안정기를 사용할 수 없다. 왜냐하면 그것들은 엄청난 저항을 가져올 수 있기 때문이다. 따라서 현재 일반적으로 공동을 화염 안정기로 사용하고 있으며, 테일 노즐은 기류 팽창이 추력을 일으키는 곳입니다. 극 초음속 항공기 개발에서 또 다른 문제는 열장벽이라고 하는 공압가열이다. 주로 비행기가 비행할 때의 충격파와 점성으로 주변 공기 온도가 급격히 상승하면서 격렬한 공압난방 환경이 형성되기 때문에 일반 항공기 구조는 감당할 수 없는 것이다. 열장벽을 극복하기 위해 연구원들은 먼저 항공기의 비행 궤적과 공압 외형을 세심하게 설계해 항공기 성능에 영향을 주지 않고 항공기에 들어가는 공압가열률, 즉 열류를 최소화했다.

열장벽을 극복하는 주요 수단은 비행기를 가열하지 않도록 보호하는 것이다. 열 보호 메커니즘에 따르면, 열 보호 방법은 다음과 같습니다: 열 침전 보호; 복사열 보호 땀 냉각 및 절제 열 보호.

열침열 보호는 주로 재료의 열용량을 이용하여 열을 흡수하는 것이다. 모든 재료에는 열용량이 있지만, 방열 재료로서 특수한 요구 사항이 있다. 먼저 단위 질량의 재료가 더 많은 열을 흡수할 수 있도록 큰 비열이 있어야 한다. 둘째, 열전도율이 높아야 한다. 그래야만 열침재의 온도차가 그리 크지 않을 것이다. 그렇지 않으면 가열면이 재질의 파괴 온도에 접근하거나 도달하고, 나머지 온도는 여전히 낮으며, 재질의 열용량이 큰 잠재력은 충분히 발휘되지 않는다. 예를 들어 구리의 융점은 1357 K 와 같이 열침재의 실효 온도는 일반적으로 높지 않기 때문에 대량의 열을 흡수하기 위해서는 열침재의 품질을 크게 증가시켜 비교적 육중한 열보호 시스템을 형성해야 한다.

복사열 보호는 주로 재료의 복사 특성을 이용하는 것이다. 공기동력의 열을 그것의 표면에 방사하다. 복사 열 흐름은 표면 온도의 4 차 정사각형에 비례하기 때문에 선택한 복사 열 방지 재질은 높은 복사 특성뿐만 아니라 낮은 열 전도율과 고온 내성도 있어야 합니다.

땀의 온도를 낮추고 열을 방지하는 것은 다공성 표면에서 액체를 배어 열을 방지하는 목적이다. 주로 열 차단 효과나 물질 방출 효과의 메커니즘에 의지하여 열을 막는다. 기본 원리는 유체가 비행기 표면의 가스 경계층에 주입될 때 경계층 구조가 바뀌고 두께가 증가하고 온도 구배가 낮아져 비행기에 들어가는 대류 열전달을 줄이는 것이다. 발한 냉각은 항공기 열 보호에 사용되는 장점은 비행 중 공압식 외형이 변하지 않고 유체 누출을 제어하여 다양한 열류의 열 보호 요구 사항에 적응할 수 있다는 점이다. 필름 냉각 및 열 보호는 액체나 기체에 의존하여 비행기 표면의 작은 구멍에서 뿜어져 나와 표면에 얇은 액막이나 기막을 형성하고, 비행기 표면을 고온가스로부터 분리한 다음, 액체가 증발하여 열을 흡수하고, 기체가 경계층에 주입되어 열 차단 효과를 발생시켜 대류 열전달을 줄여 비행기로 들어간다. 박막 냉각 열 보호는 위에서 언급한 땀 냉각 열 보호와 비슷하다. 많은 사람들이 그것을 땀, 냉각, 방열 탓으로 돌린다.

타작 방열은 외층을 태워서 내층을 보호할 수 있다. 절삭 방열은 효과적이고 안정적이며 적응성이 강하며 무게가 가벼우며 공예가 간단하고 취급과 저장이 쉽다는 장점으로 널리 사용되고 있습니다. 중거리 탄도미사일 탄두, 귀환식 위성, 우주선, 달로 돌아오는 선실, 우주비행기의 기수, 날개 꼬리의 앞부분에 쓰이는 방열을 타작한다. 수십 년간의 연구, 실험, 실제 응용을 거쳐 비행기의 용도나 비행기의 여러 부분에 대해 다양한 절삭 재료를 개발하였다. 절삭 열 보호는 현재 극 초음속 항공기 열 보호 중 가장 성공적인 방법이다. 타작 방열의 주요 단점은 일회성 사용과 타작으로 인한 공기역학 모양 변화다. 후자는 재진입 우주선의 안정성, 착륙 정확도 및 재진입 기동, 순항 항공기의 리프트, 저항, 안정성 및 기동성에 영향을 미칩니다.