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材料对宇宙飞行的重要性

1959-01-19

航空知识 1959年4期
关键词:宇宙速度航空事业人造卫星

周 莲

人类想征服自然的欲望是无止境的,很早以前我们的祖先就幻想过离开地面,像鹏鸟一样的在天空飞翔,而几个世纪后的今天人们不但离开了地面,而且飞到了离地面几万公尺的高空。现在人们向往和关心着飞到月球去,到另一个行星上去做客,看来,这些愿望不久将会实现。

人类的航空史也是人们与自然的斗争史。从活塞式到喷气式、到无人操纵的洲际导弹。这些不只告诉了我们航空事业的巨大成就,也给我们这一代——愿把毕生精力贡献给航空事业——提出了更高的要求。但在这航空史上空前大发展的时期,它所面临的一个很严重的问题就是提供为航空迫切需要的高温高强度材料。现有的材料,不但对近代火箭、甚至对高空高速的飞机也是远远不能满足要求的。就拿现代的喷气式飞机来说,我们希望它能飞得快,那就需要有大推力的喷气发动机,而要喷气发动机能发出大的推力,必须提高燃气涡轮所能承受的温度,但是目前制造涡轮叶片的耐热合金材料还很难满足要求。目前各国的材料研究者都在致力于这一重大的材料研究工作,在图中我们可以很明显的看到材料对喷气发动机推力所起的影响。

而现代火箭的发展更给航空材料工作者提出了更多更复杂而有趣的难题:

①要把人造卫星送上轨道需要达到第一宇宙速度(约每秒8公里),要使宇宙火箭完全摆脱地球引力的作用应达到第二宇宙速度(约每秒11.2公里)。那么如何提高火箭的速度呢?减轻飞行器的重量是其主要方法之一,因此,材料的比重轻,强度高就将起着很大的作用。

②解决宇宙火箭或人造卫星返回地球的问题。

在返回过程中由于地球引力而具有极高的速度,因而与空气摩擦发生大量的热,使壳体表面温度达到近乎5000℃,流星就是这样被烧毁的。要解决这一问题,就要求有能耐高温的材料。

③假如火箭发动机能采用核子、原子、光子等做为燃料,那在同样重量的燃料情况下可以使航程大大增加,但是这将使燃烧室温度从3000°K提高到6000°K或更高,因此就需要解决耐热及耐腐蚀性能材料的研究和制造问题。

由此可见,人类征服宇宙空间面临着极其复杂而艰巨的任务,而在这些任务中寻求耐高温及其它特种物理性能的材料为最迫切而重要。这种情况就要求航空材料科学工作者付出重大的努力,迅速掌握和寻找更新的航空材料,使人们很快的在航空材料这一复杂而饶有兴趣的科学领域中获得显著的跃进。

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