西南研究所的工程师们正在推进研究人员对高超音速飞行的了解。在2019年陆军、海军、nasa、空军(JANNAF)联合推进会议上公布的一项新研究描述了在SwRI圣安东尼奥总部进行的一系列测试，这些测试阐明了未来飞机在以超过10倍音速飞行时会遇到的情况。

 

“高超声速的定义是高于音速的5倍或大于5马赫。当有东西飞得那么快时，飞行器周围的空气就会被化学分解，”该研究的主要作者、SwRI的尼古拉斯·j·穆斯克博士说。在飞船产生的冲击波后面，有些地方比太阳表面还要热。从本质上说，它在这种奇怪的化学环境中飞行，导致通过它的物体升温、融化并与空气发生化学反应。”天富登录注册

 

因为这种环境是如此的独特，为测试飞行器重现真实的飞行条件是一项挑战。风洞可以满足某些条件，但不能复制高超音速飞行器在真实飞行环境中所经历的化学效应。Mueschke和他的同事利用SwRI的二级轻气炮系统来模拟高超音速飞行条件。

 

锥形弹体飞行

 

这是一个从二级轻气炮发射的锥形飞行体的高速视频图像，飞行速度为5.1公里/秒(14.8马赫，11,400英里/小时)。从飞行物体上剥离下来的材料非常热，会发光，这就使得在飞行过程中可以对该物体进行拍照。资料来源:西南研究所

 

该火炮系统设计产生非常高的速度高达7公里每秒(15,660英里每小时)。该系统本身有22米(72英尺)长，传统上用于弹道学研究。

 

SwRI的工程师使用该火炮系统推进速度从10马赫到15马赫的物体，以研究高超音速飞行条件对各种材料和几何形状的影响。天富登录注册

 

Mueschke说:“我们的目标是研究这些空气动力学上不稳定的弹丸对这种极端强烈的化学环境的反应。”

 

Mueschke和他的同事们正在努力弄清楚这些小型炮弹是如何复制全尺寸飞行器所经历的真正高超音速飞行条件的。这可以完成，因为轻气枪的飞行范围可以模拟一个广泛的飞行高度，同时也提供一个声学和化学原始的飞行环境。

 

这项由Mueschke合著的研究描述了这一系列的测试。他们证明，通过在不同的等效飞行高度飞行不同形状的小物体，他们可以观察到全尺寸飞行器由于湍流边界层过渡和复杂的激波相互作用而产生的强烈加热和飞行器材料损失。

 

“我们不仅仅是在展示一种新的研究能力，”Mueschke说。“这项研究将帮助我们解决与高超音速飞行相关的物质问题，这是迈向明日科技的第一步。”