現代戰機內部溫度極高,2000度是家常便飯,為何不會化成鐵水?

玩游戏 2020-02-15

百年以來,戰機的發展旅程大致經過了雙翼飛機到噴氣式飛機兩個階段,每個階段都代表了其時代航空工業的最高水準,而作為飛機心臟的發動機,也從最初的"活塞"發動機到"渦噴/渦扇"發動機,發展到如今各類衝壓發動機。

F-22的尾焰異常引人注目

眾所周知,衝壓發動機採用高壓內燃技術,這導致戰鬥機內部的溫度極高,超過2000℃可以說是家常便飯,而為了解決這一溫度問題事實上戰鬥機採用了許多方法。

俄式戰機的尾焰呈現明顯的藍色

首先需要明確的是,戰鬥機2000℃指的是發動機內部的燃燒室溫度,其他部位的溫度都達不到這麼高,尤其是特別明顯的飛機尾焰。一般而言尾焰的顏色與其溫度有著密切的聯繫,例如F-22在飛行時的橘紅色尾焰溫度就在900℃左右,而大多數俄式戰機的藍色尾焰溫度在1500℃作用,這個溫度不足以熔化大多數構成戰鬥機的金屬。

一款戰鬥機發動機正在接受測試

真正可以"熔化"戰鬥機的其實是燃燒室。飛機燃燒室是飛機用來點燃壓縮的空氣和航空燃油的地方,這裡的溫度最高一般在2000攝氏度左右,這個溫度足以熔化大多數的金屬。但至於為何飛機仍然沒有熔化,這就是因為燃燒室屬於空腔結構,只有燃燒室內壁與高溫氣體接觸,另外再加上特殊的耐高溫材料,致使飛機的燃燒室不至於"燒毀"。

無論哪種渦輪葉片,都是對一個國家工業的極大考驗

既然都不會燒毀,那為何會出現噴氣式飛機著火的現象?首先要明確的是,整個飛機溫度最高的地方在燃燒室不假,但最"脆弱"的部位卻是在燃燒室的出口處,也就是渦輪機前面的渦輪葉片。這個部位既需要"直面"1600-1700℃高溫氣體的持續衝擊,又很難冷卻散熱,因此當到達一定臨界點時就會發生"著火"現象。

美國曾經發生過多起嚴重的飛機"自燃"事故

事實上,為了最大程度地解決這一問題,各種高分子合金防高溫材料應運而生。據公開資料顯示,第三代渦扇發動機大多使用定向凝固高溫合金(使用溫度1273K)作為製作渦輪葉片的材料,第四代渦扇發動機則使用單晶合金同時添加鎳、錸、鈷等稀有金屬材料之後使得葉片的使用溫度可以達到1470K,極大地增加了渦輪葉片的使用壽命。

新一代戰機的誕生必定基於航空發動機不斷進步

另外,隨著第六代戰機的研發開始,第五代渦扇發動機的研發已經被提上議程。新一代的渦扇發動機要求渦輪前溫度需要達到2100K-2200K,這就不得不採用金屬間化合物、雙層壁超冷渦輪葉片。因此綜合來說,飛機採用了許多辦法來避免局部穩定過高而導致的熔化現象,而隨著科技的發展,相關的高溫材料技術也會越來越成熟。


加入好友,隨時分享有用經驗!
搶先看最新趣文,請贊下面專頁
您可能会喜欢

喜歡就加line好友!!!

添加好友
點擊關閉提示