【什么是热障和音障】在航空、航天以及高速交通工具的发展过程中,工程师们经常会遇到两个关键的物理现象:热障和音障。它们分别代表了飞行器在高速运行时所面临的温度和速度限制,对飞行器的设计与性能有着重要影响。
一、
热障是指当飞行器以超高速(尤其是高超音速)飞行时,由于空气与飞行器表面的剧烈摩擦和压缩,导致飞行器表面温度急剧升高,从而可能引发材料损坏或结构失效的现象。热障是高超音速飞行中必须克服的重要技术难题。
音障则是指飞行器在接近或超过音速时,因空气压缩形成激波,导致飞行阻力突然增加、操控困难等问题。音障曾是人类突破音速飞行的一大障碍,但随着技术进步,现代飞机已能有效克服这一问题。
两者虽然都涉及高速飞行,但其成因和影响不同,应对策略也各有侧重。
二、对比表格
| 项目 | 热障 | 音障 |
| 定义 | 高速飞行时因空气摩擦和压缩导致的高温现象 | 飞行器接近或超过音速时因空气压缩形成的激波现象 |
| 成因 | 空气与飞行器表面剧烈摩擦、压缩 | 空气被压缩形成激波 |
| 发生条件 | 超高速(尤其高超音速)飞行 | 接近或超过音速(约1235 km/h) |
| 影响 | 材料变形、结构损坏、系统失效 | 阻力剧增、操控困难、震动加剧 |
| 典型应用 | 高超音速飞行器、再入大气层的航天器 | 战斗机、喷气式客机 |
| 解决方法 | 使用耐高温材料、主动冷却系统 | 优化气动外形、使用后燃器等技术 |
| 历史意义 | 推动高超音速飞行技术发展 | 突破音速飞行的技术里程碑 |
三、结语
热障与音障是高速飞行器设计中不可忽视的两个关键问题。尽管它们的物理机制不同,但都对飞行器的安全性和效率提出了严峻挑战。随着材料科学、空气动力学和推进技术的进步,人类正在逐步克服这些障碍,推动航空航天技术不断向前发展。


