美空军资助开发纳米氮化硼涂料飞机用5倍音速从美国东岸飞到西岸排水阀
先进机械网 2022-08-19 20:32:12
美空军资助开发纳米氮化硼涂料,飞机用5倍音速从美国东岸飞到西岸!
在美国空军的资助之下,美国国家航空暨太空总署(NASA)与美国宾汉顿大学成功找到了可以提升飞机飞行速度的涂覆材料,透过一种称为氮化硼的散热涂料加持,未来 10 年内,飞机可能在不到 1 小时的时间用 5 倍音速从美国东岸飞到西岸!
虽然,目前氮化硼的单价高达每克 1,000 美元,初步商业化之后小老百姓们也是坐不起的,第一波乘客名单必须留给那些时间等于金钱的商人,但这无碍于人们尽情想像未来的科幻式超音速旅游。
让车辆维持高速行驶的关键在于承受行进途中产生的强烈热能,比如已经退役的超音速客机“协和号”,其表面硬铝材质使飞机能在 1 万 5 千米的高空承受高达 127℃ 的摩擦高温,以 2.02 马赫(即时速 2,474 公里,1 马赫等于 1 倍音速)的速度飞行。
当年,协和号客机从伦敦飞抵纽约仅耗时约 2 小时 53 分钟,创下航班飞行最快纪录okmart.com。换句话说,除了稳定的机身结构与轻重量外,涂覆飞机的材料更是让飞机能否超音速飞行的关键。
最近,NASA 与美国宾汉顿大学合作进行有关超音速飞机的研究,并确定了以纳米氮化硼管(boron nitride nanotube,缩写 BNNT)为机身涂覆材料,能承受比目前用于飞机的纳米碳管高 2 倍的温度。研究已发布在《科学报告》期刊。
纳米碳管(Carbon Nanotube,缩写 CNT)是一种管状碳分子,由于具超强的抗拉强度(比同体积钢的强度高 100 倍)和耐受度(可承受高达 400℃ 的温度)而应用于高端航太或跑车,不过现在研究表明,纳米氮化硼管可承受高达 900℃ 的温度,让飞机以时速 6,400 公里飞行,且比纳米碳管还轻。
预计十年后应用到商业飞机
纳米氮化硼管材料势必首先应用于战斗机或太空探测器,但只要 10~20 年,商业航空旅行的体验将与如今大不相同,成为飞机的标准制造材料。除了应用在飞机表面外,纳米氮化硼管也可添加到陶瓷或金属,使其变得更坚固,在环保型汽车或纳米电子学领域或许能有所贡献。
目前纳米氮化硼管材料的最大问题是价钱,每克要价 1,000 美元,如此高昂的成本来生产产品是不切实际的。不过,高质量的纳米碳管在 20 年前也大约是这种价格,现在每克成本仅需 10~20 美元,宾汉顿大学机械工程系副教授 Changhong Ke 认为,纳米氮化硼管也会走上类似的路。
目前,NASA 是全球少数能生产优质纳米氮化硼管的机构之一,如果往后有更多研究介绍纳米氮化硼管的性能,或 NASA 具备量产技术,价格就会开始下跌。
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