在超音速飞行开始商业化之后,突破音障确实是一项巨大的成就。作为人类的天性和推动新发展的动力,我们想要更多。为此,NASA正在研究一种新材料,它可能会改变我们对航空旅行的看法,并为高超音速飞行开辟新的途径。
超过1马赫的飞行称为超音速飞行,而超过5马赫的飞行称为高超音速飞行。北美X-15的试验飞机曾达到过这一目标,它的最高时速为6.7马赫,但在前200次飞行完成之前,它遭遇了致命的坠毁,越来越多的技术故障导致项目关闭。
在5马赫这样的高速下,空气的压缩会导致温度急剧上升,从而损坏飞机零件。这是NASA等组织正在努力克服的障碍。来自帝国理工学院的空气动力学专家保罗·布鲁斯说“所有的动能都转化为温度。车辆前方会有一股非常非常热的气体,这往往会融化或烧蚀车辆表面。”
要克服这个问题,只有两种选择。一种是钝化和圆化空气动力学特征。这样做几乎不可能达到高超音速。另一种选择是先进的耐热材料。碳纳米管被制造商使用,但美国宇航局和纽约宾汉姆顿大学的新研究表明,氮化硼纳米管(bnnt)更耐热,效果更好。
“我们的研究使用了氮化硼纳米管(bnnt)。NASA目前拥有世界上为数不多的能够生产高质量bnnt的设施之一。”宾厄姆顿的研究作者、机械工程师长虹·柯说。“虽然碳纳米管可以在高达400摄氏度的温度下保持稳定,但我们的研究发现,bnnt可以承受高达900摄氏度的温度。bnnt还能够处理高强度的压力,而且非常轻。”
实验不是在理想条件或真空中进行的,而是使用了真实的生活条件。柯说,“我们不是在真空中测试这种材料,就像你在太空中体验的那样。材料在太空中可以承受更高的温度。我们想看看bnnt是否能在普通战斗机或商用飞机所经历的环境中坚持下来。”
目前唯一的障碍是bnnt的价格。它的价格是每克1000美元,但专家们希望价格能够下降,因为碳纳米管的价格在开始时是一样的,之后会稳定到每克10-20美元。实现这一目标是向商业高超音速飞行迈出的一大步,我们可能会在未来十年看到它们成为现实。