Далеко не секрет, что сверхзвуковые самолеты во время полёта испытывают сильные нагрузки. А ещё большей проблемой является нагрев конструкции, который может сопровождать сверхзвуковой самолет на протяжении всего полёта.
Всего существует три основных источника нагрева: 1). От силовой установки; 2). Аэродинамический нагрев; 3). Прямые солнечные лучи.
Так как наибольшее влияние оказывает именно второй вариант, давайте поговорим о нём.
Как возникает аэродинамический нагрев?
Здесь всё очень просто. Воздушный поток вблизи поверхности обтекаемого тела (в нашем случае - фюзеляж самолета и его элементы) тормозится в результате трения и сжатия. Чаще всего это происходит в районе пограничного слоя, где тепловой поток путем конвекции поступает в материал конструкции, вызывая его нагрев.
В результате нагрева происходит неравномерное распределение температур в элементах конструкции. Более сильный нагрев чаще всего наблюдается в районе носка крыла, так-как он имеет тонкие стенки. Меньшее влияние нагрева наблюдается в местах подкрепления обшивки.
Конструкция попадает под влияние температурных напряжений, что может в свою очередь привести к потере устойчивости элементов данной конструкции, а также дополнительным усталостным разрушениям при регулярном температурном напряжении.
Материал теряет свою прочность, жесткость и вязкость, что негативно сказывается на эксплуатации самолета.
Как сверхзвуковые самолеты справляются с этой проблемой?
Для уменьшения температурных напряжений и разрушения элементов конструкции, в первую очередь при сборке применяются жаропрочные материалы. Также, используется теплозащита в виде покрытия обшивки теплоизоляцией, либо специальная окраска.
В некоторых случаях используются жаропрочные металлические экраны, трехслойная обшивка с изолирующим заполнителем и т.д.
Аэродинамический нагрев можно ослабить путем принудительного охлаждения отсеков водой, топливом, фреоном, различными сжиженными газами, либо путем использования специальных связей между элементами, в которых допускаются большие температуры (гофрированные стенки).
Как вы могли уже понять из статьи, чаще всего меры по уменьшению аэродинамического нагрева на сверхзвуковых самолетах применяются комплексно. В совокупности эти меры позволяют сохранить конструкцию и продлить срок службы её материалов.
Если вам понравилась данная статья, лучшей поддержкой от вас будет палец вверх и подписка на канал! Читайте далее, возможно вам будет интересно: Как устроен поршневой авиационный двигатель? Отвечает авиатехник
