爬书网

手机浏览器扫描二维码访问

第639章 超音速扰流难题（第2页）

而其中最出名的，应当属米国naca航天局（nasa宇航局的前身）的物理学家亨利·艾伦教授所提出来激波理论。

1951年，亨利·艾伦在机密的内部研究中发现，高速再入大气层的航天器前端对空气会产生一种强烈的压缩效应。

即在航天飞机返回的时候，飞机头部会在前方大气中形成一个伞状的激波锥，激波前沿的空气密度则会急剧升高，最终在航天器前面像一堵移动的墙一样，而航天器则在激波锥的尾流中前行。

简单的来说，可以理解为航天飞机在返程时，温度最高的并非航天飞机本身，而是航天飞机头部处产生的‘激波锥’。

而‘气动加热’也主要由激波前沿和前方的静态空气之间的压缩和摩擦产生。

根据这一理论，亨利·艾伦认为如果航天器表面和激波前沿保持一定的距离，既可以大幅度的降低航天器表面的摩擦温度。

通过这一想法，亨利·艾伦设计出来了钝形的航天器头部，并通过实验和最终的论证，确定了这一理论有效果。

这就是为什么目前各国研究的宇宙飞船、航天飞机、洲际导弹的头部都采用钝头锥体的原因。

因为航天器的钝形头部可以有效地在减速过程中，在艏部推出一个宽大和强烈的激波，并使波前锋远离艏部和周围，就像平头的驳船船首推开的波浪一样。

而这些天来，徐川一直都在搜索翻阅相关的资料和论文，思索着如何进一步的改进亨利·艾伦教授的激波锥理论。

相对比传统的隔热、散热、耐热等材料和技术来看，激波锥理论这是他目前最看好的一条路线。

这是航天飞机极高的速度决定的。

在日常的生活和大部分人所学过的物理中，如果要降低气动阻力，以减少气动加热，那么应该让物体的体积尽量的小。

因为当物体的体积变小时，与空气摩擦面积也将减小。

因此，在强调速度和效率的领域中，通常会选择尽可能小的物体设计。

但在航天器上，这一理论是失效的，尤其是在返回再入大气层的过程中，航天器极高的速度使气动加热的升温速度太快，尖锐的头部对减小气动加热的作用微乎其微。

而头锥在时间和空间上受到高度集中的热负荷，根本没有时间散热，将很快被烧毁。

传统的耐热材料或隔热、散热、导热技术只能略微推迟被烧毁的时机，但不能从根本上改变被烧毁的结局。

而激波锥这条路线，更适合极高速度的航天飞机。

<divclass="contentadv">办公室中，徐川思索着激波锥相关的理论。

虽然说亨利·艾伦教授的激波锥理论为航天器的钝形头部带来了一定的优化办法，但这个问题依旧存在，且最为核心的数学理论并未解决。

书桌后，思索了一会后，他从抽屉中摸出来了一叠草稿纸，沉吟了一会后划动了手中的圆珠笔。

【∑i=1·xi（h（φ）φxi）=0】

这是超音速扰流问题的方程组。

简单的来说，当一个飞行体在空气中以超音速的速度飞行时，一般在飞行体前方就会产生一个激波。

按相对运动的观点也可理解为，当一个超音速气流越过一个固定物体时，由于物体的阻绕，在物体前方会形成一个激波。

也就是之前所说的航天器头部的激波锥，这个激波锥的形成，将大大改变气流的状态，从而改变物体受力的情况。

研究这种‘超音速气流’受固定物体阻绕后所产生的激波面的位置，以及波后的流场就称为‘超音速绕流’问题。

如果用数学公式来进行表示，一般在空气动力学中通常会使用euler方程或navier-stokes方程来描写流动。