大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于未来科技制造飞机的问题,于是小编就整理了2个相关介绍未来科技制造飞机的解答,让我们一起看看吧。
- 未来的飞机速度可以变得多快?
- 现在飞机只能用航空发动机吗?能不能用电机代替,未来的战机有没有可能会不烧油?
未来的飞机速度可以变得多快?
首先飞机这个名称概括到什么区域。如果是指大气层飞行器,那就有它的局限性,现在最快的也就是算航天飞机在大气层里的速度了,这已经接近尽头了,因为再快也没有意义,而且对材料要求太高,不实用了。如果说在宇宙真空中的飞行器速度,那么只要人类存在,那么速度上限几乎就没有止境。
未来飞机的速度可以变得三至六倍左右音速。
现时飞机速度一般指民航机速度,为了经济效益的原因,飞行速度一般选取亚音速,飞行高度也大都选在九千米高度左右,第一是因为飞机选取超音速飞行,空气阻力会上升几倍乃至十几倍,需要耗费大量燃料,还有可能损伤飞机的结构,第二是因为飞行高度高于九千米,高空的空气过于稀薄,飞机需要增加燃油去维持飞机的升力,上述两种情况都是沒有实际意义的飞行方式。
提高民航飞机的速度的方式是大幅增加飞行高度,有人研究过,如果飞机在六万米以上高空飞行,由于空气十分稀漙,飞行阻力会变得很小,这时候的飞机不再是传统意义上的飞机,而是介于航天飞机与传统意义上的飞机之间的一种新式飞机,它可以称之为空天飞机。
空天飞机的飞行方式是先以强大的动力和特别的飞机外型爬升,升至六万米以上高空后(航天术语叫做亚轨道),在空气阻力非常小的情况下以六倍音速飞行,这是一个主要的飞行段,在接近目的地后采用已经存在的航天飞机技术提前进行缓慢下降,最后像普通飞机一样降落至机场。
十年前已经有研究称上述飞机完全可以制造出来,从地球上任何出发点到目的地都不超过三个钟头,按照地球的地表圆周长四万公里计算,这三个钟头飞了两万公里,平时以每小时飞行六千七百公里就是接近六倍音速。顺便指出的是,这种飞机要取得商业运营就必须是洲际飞行的飞机。
现在飞机只能用航空发动机吗?能不能用电机代替,未来的战机有没有可能会不烧油?
现在飞机只能用航空发动机吗?能不能用电机代替,未来的战机有没有可能会不烧油?
在讨论这个有趣的话题之前,我们首先有一个前提,即电池的储能不再成为问题,比如与航空煤油具有相同的质量/能量比,否则就没法讨论了,因为以现代电池储能比例,飞机上电能就意味着连支线客机的航程都达不到,根本就不用讨论什么越洋或者军用飞机了!
其实电动飞机早就已经问世,但这并不意味着替代和普及,因为到现在为止仍然只是试验性质,但很多朋友肯定具有石油能源耗尽的恐惧症,咱就不放来探讨下,如果石油无法再作为燃料出现,电真的能取代燃油成为未来飞行器的能源吗?
一、飞行器的发动机能被电动机取代吗?
现代飞行器的动力方式有两种,一种是螺旋桨,另一种是喷气式,但对飞行器提供的作用是一样的,都是提供向前推进的动力,但工作方式有些不一样,比如螺旋桨:活塞式、涡轴或者渦桨等,喷气式则是涡轮喷气或者涡轮风扇甚至是可变涵道的高性能战斗机发动机与亚燃冲压和超燃冲压发动机等
涡轴发动机结构图
涡扇发动机结构图
脑洞大开啊,肯思考是好事。未来用电力驱动是有可能的,但目前还有几个技术瓶颈。
一是目前燃油的效率仍然要高于电力。举个例子,目前的电动汽车充一次电只能续航两三百公里,而且车身重量大大增加,底盘全部铺满电池。但烧油的话,只需一个油箱大小的空间,就可以续航七八百公里。飞机设计是每一克重量都要反复计算的,如果用电的作战半径会减少很多。
二是充电时间太长,充一次电几十小时,如果是战时,根本没有那么多时间让你充电,只需加满油马上又可以起飞作战。
三是如果像舰艇那样弄个发电装置在飞机上,就更不现实了。舰艇载重量大,如何增加重量关系都不大,飞机上除了电池重量再加个发电机,发电机还要配套的油料重量,那这飞机基本无法起飞了。
当然了,目前电力驱动飞机技术还不成熟,但不代表完全不行。在要求不是那么高的民用领域,还是完全可以慢慢试点的,比如对速度没要求的太阳能驱动,用于气象或侦查等。
等电池的蓄放电能力和能量密度得到革新性进展后,应该飞机也能用电力驱动。
飞行器用电作为动力只会回到“亚音速时代”。不烧油可能,但是用核能等解决不了的散热问题更大。
喷气发动机赋予了飞行器更高的速度,从而在多方面的性能超过活塞式飞行器,军用飞机关于速度的要求则更高。速度的要求催生了喷气式战斗机,第一款大量使用的喷气式飞机是Me-262战斗机。而随后不就二战结束,大国从德国挖走了大量的技术和科研人员。多国喷气式战斗机开始涌现出来。而更大的喷气式发动机成为了导弹等武器的动力,也包括自重上百吨的航天火箭。
喷气动力比螺旋桨提供的推力高太多,也更容易制造符合空气动力学设计的飞行器,至少没有了螺旋桨激波撕裂飞行器本身。
现代的喷气式战斗机不管是不是涡轮增压,总之都属于喷气范畴,这是升力螺旋桨所不可超越的,严格意义上说螺旋桨推力方式的战斗机不可能跨过音速。无人机滞空查打一体可以,不过专职战斗机没有速度和机动能力即便作战能力不减,生存能力将会低得可怜。
电机输出动力的飞行器有很多,但多是民用,不少查打一体无人机也是喷气动力的,很多还是消耗燃料的活塞式无人机。
关于螺旋桨推力方式为什么不能跨音速,我简单讲一点,桨叶的速度越快产生的推力越大,但是桨叶转速会先达到了音速则会产生激波,由此带来极大飞行阻力,而飞机的强度几乎不可能承受,从而也没有实现超音速。这项实验是在拥有喷气式战斗机前提下进行的,到今天战斗机就没有了活塞式制空战斗机了。
微型无人机的军事用途不排除会越来越重要,但是安装与之匹配的武器,要求比微型飞行器本身更难解决。
电机产生推力的方式只能是安装螺旋桨,这也带来了局限,电机只能应用于民用和非主流军事装备用途,不排除未来微型化战场的激烈程度,但是要给微型飞行器装备与之匹配的高能武器显然会比微型飞行器本身更难研发。电机也有本身发热局限长时间工作,用来作为民用航行短途可以,不过也要限制飞行器的体积,像机长50m这样的大飞机就不适合安装电机作为动力了。未来非得出现电动战斗机我觉得仅仅只是用作自杀袭击的袖珍无人机,毕竟个头较大的无人机生存力也不是很强,消耗无人机是替代常规战斗机损失的重要方式。而常规战斗机在速度,防护,机动方面也会有更新,不烧油是可能的,如核能等也可以提供充足的动力,虽然散热问题也没有解决,但是如果有可能大气层之外的战斗机怎样才能击落呢?未来肯定需要大气层内与外交换的飞行器,这非普通燃料能够解决。(这是我关于空天部队武器的设想。)
空天两用战斗机绝不是MIG-31这种截击机,大气层内外交换飞行需要更有效的能源,不使用燃油是可能的。
到此,以上就是小编对于未来科技制造飞机的问题就介绍到这了,希望介绍关于未来科技制造飞机的2点解答对大家有用。