2023年2月3日

飞向未来的速度

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协和式飞机失事20年后, 回归商业超音速航空旅行是一个不可持续的梦想吗? 高超音速技术对全球防务和安全意味着什么? 《星际官方赌钱》第二季第七集, 主持人海伦·沙曼博士从康拉德·班克斯那里寻求这些和其他问题的答案, 劳斯莱斯公司总工程师.

Commercial supersonic flights; ramjets and scramjets; cooled gas turbines; air-breathing hypersonic missiles; synthetic and sustainable aviation fuels: the future of high-speed air technology is filled with thrilling possibilities, 但它也在可持续性方面提出了挑战, 可用性, 和安全.

这是第七集, 零压力播客的第二季, 由伦敦帝国理工学院和星际网赌导航公司主办, 主持人海伦·沙曼与康拉德·班克斯讨论“飞向速度的未来”, 劳斯莱斯的总工程师.

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再次达到超音速?

海伦和康拉德首先看看我们是否会再次看到超音速商业飞行. 协和式飞机于2003年坠毁, 在2000年巴黎发生致命空难之后, 由于成本效益和安全性，结束了超音速旅行的梦想.

“这个行业失去了信心，”康拉德•班克斯(Conrad Banks)表示，但他补充道:“现在又出现了对它的真正需求.“虽然长途旅行带来了巨大的便利, 康拉德说:“我们不能以这样一种方式来做，我们不能冒着零排放的可持续性和环境问题的风险.”

因为，他解释说，“你飞得越高越快，每英里消耗的燃料就越多. 乘坐A350比乘坐一架新型超音速飞机要高效得多.”,, 而像劳斯莱斯这样的公司正在研究电力推进, 混合动力推进, 氢燃料的应用, 没有一个适合长途旅行, 高速飞行是因为需要能量和功率密度.

根据康拉德的说法，答案是SAFs:合成和可持续的航空燃料. “对于商业高速旅行，我们必须考虑使用合成航空燃料的传统吸气式飞机,他说.

尽管如此, 康拉德估计，三到四个小时穿越大西洋的日子可能只需要十年, 飞机以1马赫的速度飞行.5速度，使用正常的燃气轮机运行在saf. 飞机制造商现在正在研究这个问题.

我们怎样才能飞得更快?

航空航天业的视野远不止1马赫.5. 以4马赫或5马赫的速度跨大西洋飞行只需要90分钟也是一项雄心壮志. 然而, 这取决于能否发展出一种平稳、安全的方式来过渡到“冲压发动机”推进, 哪一种使用ram进气压缩空气并增加压力, 然后与燃料混合，进行反应，推动飞行器前进.

“当速度超过2到2马赫时.5，你达到了燃气涡轮的极限，但是冲压发动机只能达到3马赫. 两者之间有一个窗口，因为太热而无法获得足够的推力，”康拉德说.

最明显的方法是基于火箭的推进，这既昂贵又不利于环境. 而不是, 答案在于使用传统的航空燃气轮机过渡到超音速.

这里的替代方案是先进的燃气轮机，或者是预冷的经济实惠的燃气轮机. 康拉德说，后者最有希望, 通过热交换将进入燃气轮机的空气快速冷却，这需要数千个装满冷却剂的小管子.

他说:“涡轮机一眨眼的功夫就能从1000摄氏度升到0摄氏度。.

高超音速技术对国防和安全意味着什么.

当某物以超过5马赫的速度在空中飞行时, 它变成了高超音速, 它被称为“超燃冲压发动机”(超音速燃烧冲压发动机)。. 已经有高超音速导弹以令人难以置信的速度在空中飞行, 而且在飞行中可以控制和定向，远远超过洲际弹道导弹(icbm)。.

这已成为国防和安全工业关注的一个关键领域, 下面是凯利·斯蒂芬妮博士对海伦的采访, 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械科学与工程系副教授.

“一个能够以如此高的速度行驶的平台挑战了我们在防御方面应对这些系统的方式. 它还改变了我们对利用能力的看法——防御这些系统所需的响应时间. 如果他们的操作超出了典型的性能范围, 然后需要更短的响应时间,Stephani博士说.

这非常具有挑战性. 难怪Stephani博士热衷于鼓励年轻的科学家和工程师参与这一研究领域.

Conrad Banks says the prospect of a projectile or vehicle travelling at Mach 10 is less than a decade away; the Russians al读y claim to have a missile that reaches Mach 9.7.

为了应对这些威胁，一大批正在开发的技术已经被开发出来. 因此，不仅是高速，对它的反应速度也至关重要.