美国政府正在大力推广高超音速武器,目前正在开发至少五个不同的武器计划。纳米技术正在成为一项关键技术,它将使输送系统能够在5马赫或更高的大气中幸存下来,碳纳米管有望成为一种坚固,轻巧的材料,可以迅速散发热量。
高超音速武器是一种以令人难以置信的速度穿越大气层的武器。高超音速始于5马赫(每小时3,836英里),是音速的五倍。以非常快的速度将物体推向空中会产生一个独特的问题:随着速度的增加,物体通过空气的摩擦也会增加。
这种摩擦会产生热量。的SR-71黑鸟战略侦察射流的皮肤和禁食载人飞机曾经定期内置加热到高达500华氏度在3马赫的X-15火箭飞机,在60年代期间飞行1200华氏度的温度达到它飞达到6马赫。在10马赫时,摩擦足以“熔化最坚硬的钢”,而在20马赫时,温度达到惊人的17,000华氏度。最终,高超音速武器可能达到24马赫。
由于航天器和核弹头重新进入大气层的技术挑战,科学家和工程师们知道如何处理传统的空气摩擦问题。但是,当导弹弹头从太空过渡到大气层并最终撞向目标时,在敌方目标上空运行的导弹弹头仅会暴露几分钟。另一方面,高超音速武器将其整个飞行过程都在大气层中度过,并且始终暴露在高温下。
DefenseOne上的一篇文章介绍了科学家如何使用碳纳米管解决热量问题。佛罗里达州立大学高性能材料研究所的科学家正在研究使用碳纳米管作为高超音速武器的建筑材料。碳纳米管是由直径小于一纳米的碳管组成的合成材料。碳纳米管比钢强,并且隔热。现在,研究人员发现,将碳纳米管浸泡在苯酚中可以使它们的散热能力提高六分之一,从而可以减少用于同一工作的纳米材料的数量。
这对高超音速武器意味着什么?这意味着可以承受高超音速和大气旅行的热量和压力的材料正处于发展之中,高音速武器设计人员甚至可以通过使用较厚的东西层来安全地实现更高的速度。
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