气动加热
物体与空气或其他气体做高速的相对运动时,所产生的高温气体对物体的传热过程,称为空气动力加热,简称气动加热。高速气流流过物体时,由于气流与物体表面的强烈摩擦,使边界层内气流的温度上升,并对物体加热。在高超声速飞行中,飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温,是气动加热的主要热源。气动加热会使飞行器结构的刚度下降,强度减弱,并产生热应力、热应变和材料烧灼等现象,同时引起飞行器内部温度升高,使舱内工作环境恶化。这种因气动加热造成的飞行器结构在设计和材料制造工艺上的困难,被称为热障。因此,气动加热是超声速流动、高超声速流动研究和飞行器热防护设计中必须考虑的问题。
请根据上述材料,回答下列问题。
(1) 当战斗机的飞行速度达到3倍声速时,气流与战斗机剧烈摩擦,通过
(2) 嫦娥五号返回舱返回地球时,速度接近11025km/h(9倍声速),前端的温度可达到10000℃,它的主要热源是
物体与空气或其他气体做高速的相对运动时,所产生的高温气体对物体的传热过程,称为空气动力加热,简称气动加热。高速气流流过物体时,由于气流与物体表面的强烈摩擦,使边界层内气流的温度上升,并对物体加热。在高超声速飞行中,飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温,是气动加热的主要热源。气动加热会使飞行器结构的刚度下降,强度减弱,并产生热应力、热应变和材料烧灼等现象,同时引起飞行器内部温度升高,使舱内工作环境恶化。这种因气动加热造成的飞行器结构在设计和材料制造工艺上的困难,被称为热障。因此,气动加热是超声速流动、高超声速流动研究和飞行器热防护设计中必须考虑的问题。
请根据上述材料,回答下列问题。
(1) 当战斗机的飞行速度达到3倍声速时,气流与战斗机剧烈摩擦,通过
做功
的方式使边界层内气流的温度升高,再通过热传递
的方式,使战斗机头部的温度升高。(2) 嫦娥五号返回舱返回地球时,速度接近11025km/h(9倍声速),前端的温度可达到10000℃,它的主要热源是
飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现的高温
。为了保护返回舱以及内部物体的安全,可采取的措施有采用耐高温材料(合理即可)
。答案
(1)做功;热传递;(2)飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现的高温;采用耐高温材料(合理即可)
解析
(1)由材料可知,高速气流流过物体时,气流与物体表面的强烈摩擦使边界层内气流温度上升,摩擦属于做功改变内能;高温气体对物体传热,使物体温度升高,传热即热传递。
(2)材料指出在高超声速飞行中,飞行器周围空气因剧烈压缩出现高温是主要热源;保护措施可从热防护设计角度,如采用耐高温材料。
(2)材料指出在高超声速飞行中,飞行器周围空气因剧烈压缩出现高温是主要热源;保护措施可从热防护设计角度,如采用耐高温材料。
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