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新陶瓷材料可以帮助制造出更快、更坚固的隐形飞机

时间:2021-05-20 11:03 来源:cnbeta.com 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃

       据外媒报道,隐形飞机的一种新外壳可以通过解决隐形飞机长期存在的设计弱点之一从而使隐形飞机在空中飞行更快、更有弹性甚至更隐蔽。像B-2幽灵机这样的喷气式飞机,美国空军都会利用它们躲避大部分雷达跟踪的能力来执行秘密侦察任务。然而,赋予它们这些才能的高科技皮肤本身可能是一种负担。

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       隐形飞机不是肉眼看不见,也不是完全能躲避雷达,但它们比普通飞机要更难被发现。为了做到这一点,它们使用了雷达吸收聚合物--可以吸收雷达系统发出的能量。雷达的工作原理是将这些能量波从其他物体上反射回来然后捕捉反射回来的能量。聚合物皮肤可以捕获70% - 80%的能量,而不是将其反射回来,因此使用了这种皮肤的飞机自然更难被雷达发现。问题是,聚合物本身很容易在潮湿等更恶劣的环境条件下磨损,所以它们在480华氏度以上的温度下分解。

     来自美国北卡罗来纳州立大学(NCSU)的研究人员指出,隐形飞机的最高飞行速度和飞行时间都有上限--这是事实。一方面,超音速飞机通过空气撞击区域如机翼的摩擦产生大量热量。与此同时,由于飞机的排气温度在隐形聚合物的舒适区之外,所以飞机被迫采用更长的排气喷嘴,这使得它们变得更重、燃油效率更低。为了解决这个问题,美国空军需要进行复杂的空中加油以保持像B-2 Spirit这样的喷气式飞机的空中飞行时间延长。

     据悉,研究小组着手研究一种用一种新陶瓷材料取代聚合物涂层的替代系统。在Chengying “Cheryl” Xu的领导下,该团队开发了一种陶瓷,它不仅更加坚硬、能够承受更高的温度和更恶劣的环境条件而且还能比现有的聚合物更能躲避雷达。

        事实上,它可以吸收90%的能量甚至更多,另外它还在3272华氏度或零下148华氏度的温度下保持这些特性。同时,它具备防水性并比沙子更坚固、且大大提高了弹性因子。

因此,喷涂这种涂层的喷射机可以应用于更多的场合,目前由于聚合物涂层的风险太大,现有的隐形飞机可能会因此搁浅。由于摩擦产生的热量增加对隐形涂层的危害更小,所以它们也可以飞得更快,并且因为飞机设计的空气动力学效率更高、喷气机的排气装置不需要远离反雷达处理装置,因此飞行距离可能也会变得更远。

除了这些改进之外,应用也变得相对简单。研究人员表示,聚合物衍生的SiOC陶瓷皮肤可以作为液体前驱体喷在表面,然后跟周围空气发生反应以氧化成固态。这个过程只需要1-2天。

      尽管显然离建造真正的隐形飞机还有相当长的一段路要走,对这种陶瓷材料的实验室测试一直表现出很有前景。美国空军科学研究办公室目前已经开始资助该项目,NCSU团队希望通过跟飞机制造商的合作开发出能利用这种涂层优势的潜在设计。




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