速度超过3马赫的SR-71黑鸟,会在飞行的过程中与空气摩擦产生大量的热,你看这张图,本质上,它在空中看起来就像是一块烧红了的煤炭。

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图上标的都是华氏温度,我们基本不用所以没概念,那我给你一个参考值吧,华氏550度等于摄氏288度,你自己看看SR-71的身上有多少地方是接近或者超过了这个温度的。好,问题就来了,它靠什么来降温?

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这个问题有一定的欺骗性,因为按道理来说,它飞行在两万米以上的高空,周围全都是温度低于零下50摄氏度的冰冷空气。那这些冰冷的空气,自然就足以帮SR-71降到一个可控的温度范围以内了吧。

可事实上,恰恰相反,不是飞机周围的空气在帮飞机降温,而是这架飞机,在帮着周围的空气降温。What!怎么会这样?因为虽然SR-71的表面已经高达300摄氏度了,但是跟与它接触的空气比起来,还是个温度更低的地方。

这里咱们就要引入一个叫做“停滞温度”的概念了。它指的是流体在停滞点处的温度,也就是流体的动能完全转化为内能时的温度。停滞点是指流场中速度为零的点,例如在物体表面与流体相接触的点。在停滞点处,流体的静压最大,被称为停滞压力。停滞温度和停滞压力是描述流体运动状态的重要参数,它们与流体的速度、密度、温度和压力有关。具体公式是这样的:

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好吧,谁也不会看公式的对不对,简单来说,就是SR-71周围的空气想要跟SR-71的表面接触,非得要将自己的速度变得跟SR-71一致了才行。而改变速度,就得要做功;要做功,就会产生热量。在3.2马赫的速度下,空气的停滞温度约为400摄氏度,几乎比上面那个图上的任何一个点都要高。所以你看,靠风冷降温的发动机,本质上,还是不够强悍呀。

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既然风冷不能用了,那SR-71的解决之道就变成了以下两种。第一, 让机身的大部分处于高温状态,并用钛和不锈钢等耐热材料制成;第二,从油箱开始,到进入发动机之前,为燃料设置复杂的穿过机身关键区域的管线,靠流动的燃料来带走机身表面的高温。

所以这就是为什么,SR-71一半的重量,都是燃料提供的。这种燃料是一种称为JP-7的特殊煤油,具有良好的散热性能。 它在1个大气压下的沸点为 285°C,算是煤油的上限了。当SR-71在1万米的高度下加满油时,JP-7的温度可能会低于0 °C。于是,它就可以被当成冷却剂,用于冷却航空电子设备和驾驶舱。当其流动到发动机时,吸收热量后的温度已经达到差不多177 °C。然后在这里,还会被用作各种发动机零件里的液压油——主要是可变形状的几何喷嘴。当它最终到达燃油喷射器时,温度已达到 316°C,正好为燃烧做好了准备。

的确是一个工程奇迹对不对。那我们最后再说一说它这么干的一个槽点吧,由于燃料会一路吸热来到发动机,有的时候,它吸的热太多了,来到发动机的时候温度已经高于177摄氏度了,这就超过了发动机接受它的温度上限,怎么办呢?只好往里面新加点低温燃料中和一下呗。所以许多SR-71的飞行员就曾表示,他们有时候在着陆之前急着在空中寻找加油机,不是因为他们的燃料快用完了,而是因为他们的燃料温度太高了。

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