Гиперзвук и катализаторы... (O)(T)

Появилась статья утверждающая новый принцип решения проблемы перегрева передней кромки тела движущегося с гиперзвуковой скоростью.

https://hightech.fm/2021/09/08/cat-fligts

Давайте рассмотрим что это за принцип. Во-первых: выделение тепла на передней кромке гиперзвукового крыла связано с адиабатическим сжатием воздуха.

Можно принять другую адекватную модель - передняя кромка это "огромная молекула" и скорость её движения - есть скорость движения молекул на границе раздела, т.к. молекулы воздуха сталкиваются с ней и приобретают такую же скорость.

n.е. - Tk = M*V^2/(3*k)

где : Tk- температура передней кромки, M- молекулярный вес воздуха (29), V - скорость крыла, k - постоянная Больцмана.

Во-вторых: Далее следует теплоперенос в конструкцию крыла -

Q = a*(Tk- To)

где: Q - тепловой поток, a - теплопроводность материала крыла, To -температура внутри крыла

Прикинем, что мы будем иметь в теории при V = 6000 M/сек

Тк =29*1.6* 10^(-27)*(6000)^2 /(3* 1,3 *10^(-23)) ~ 4,28 * 10^4

или около 4280 К (4000С) ! При этом первый слой воздуха "выжимается" и уносит примерно половину энергии - т.е. мы будем иметь около 2000 С.

Есть и другие простые численные способы представления генерации этой температуры. Я специально придумал этот вариант, чтобы показать как легко вы можете решать некоторые достаточно сложные задачи.

Но, та температура что "всосалась" в конструктив крыла - теперь не может быть легко извлечена. Идея с катализатором, может иметь под собой только одно: использование эндотермических реакций воздуха , типа :

А) N2 + O2 --> 2* NO - Q или В) распад молекул N2 и O2 --> O2 --O + O - Q

которые начнут отнимать энергию. Но, эти процессы идут с замедлением, ведь молекулы должны адсорбироваться на поверхности поэтому тип А) -вообще не сработает ,он нуждается в уже готовых атомах, только В). Это типа "расколоть" молекулы и заставить унести много энергии.

То есть, идея в принципе может помочь, но всё ограничивается приповерхностной температурой - которая определяется температурой потери её прочностных свойств.

Можно ввести время взаимодействия , но для этого надо сообразиться с архитектурой поверхности принимающей поток воздуха на себя..

#гиперзвук#,#энергия#,#космос#,#корабль#