汉唐归来
惟有中华

老和山下的小学僧:天外流星:高速飞行器|2022-07-02

 

先吐俩槽,以正俩视听。

第一槽献给美国科幻电影《地心引力》,故事大概如下:毛子击毁一颗废弃卫星,产生的碎片击毁了所有卫星和空间站,并弄死了炮灰男主角,女主角被迫流浪太空,然后辗转到了中国空间站,最终逃回地球,收获多项奥斯卡大奖。

本僧觉着,导演肯定以为太空和他家院子一样大,随便一跺脚,溅起的石子能把院子里所有蚊子给灭了,女主角从哈勃望远镜到国际空间站再到天宫空间站,像是在村里串门一样方便。

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蹭下热点。《流浪地球》确有不少科学硬伤,较真的观众当然可以吐槽,这是科学问题。但在吐槽的同时,非要夸几句美国《星际穿越》《火星救援》《地心引力》科学严谨,那就是立场问题了。中美的电影工业、电影文化、甚至电影明星,差距颇大,下次吐槽记得选个好下手的地方哟。

蹭完热点,第二槽送给湾湾媒体,每次大陆航空母舰稍有进展,湾媒就一片呜呼哀哉,各种兵棋推演手忙脚乱。

来,咱也兵棋推演一下:在130公里宽的台湾海峡里,摆上3艘航母,然后是福建机场的战机趴窝看着航母上起飞的J15?还是福建起飞的战机先到航母歇个脚再飞去对岸?作战半径超过1000公里的战机,为啥要用航母才能飞越130公里的台湾海峡?

难道,是为了对付协防湾湾的美帝航母?谁规定对付航母一定要用航母了!岸上一堆飞机不用,非要用航母上的飞机?兔子玩命发展东风21东风26,你以为是玩呢?用航母斗航母,那是美帝天天烧香盼着的事儿,兔子决计不会作陪。

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总结两点:第一,太空很大,比亚欧美非洲加起来还要大上万倍;第二,武器是用来打仗的,不是用来比赛的。要说超高速飞行器,离不开这两点。

人类能飞多快

飞机速度为啥用“马赫”表示?马赫就是音速的意思,多少马赫就是多少倍音速。

在空气稀薄的万米高空,音速是295m/s,1马赫就是295m/s;在空气稠密的低空,音速是340m/s,1马赫就是340m/s;在没有空气的太空,声音无法传播,所以不能用马赫表示速度。

为啥算个速度要这么折腾?咱试着用几句话说明白:飞机会产生很大的声音;声音传播的本质是空气分子的振动波;声源速度等于声波速度,波峰波谷就会无限叠加;空气就被压缩,压力骤增;空气中的水蒸气被液化成小水滴,也就是白雾,并产生音爆;超音速的瞬间,飞行器像是撞到了一堵用高密度空气筑成的墙上,这种由声波导致空气压缩产生的阻力,学名激波阻力。

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激波阻力骤增骤降,很考验飞行器的技术含量,而音速不是一个固定值,因此用马赫来表示大气层内飞行器的速度也就顺理成章了。

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此外还有因空气摩擦产生的飞行阻力,这股力与空气密度成正比,与速度平方成正比,即,速度加一倍,阻力变四倍。

被这哥俩一闹腾,出大事了!如果全程都在稠密大气层内飞行,无论导弹还是飞机,超过5马赫就算半仙了!即便撑到了5马赫,也是拿油往发动机里灌出来的,持续5分钟就是真仙了!

5马赫,差不多是大气层内低空飞行器的极限,因此,用大气层内武器去拦截5马赫以上的机动目标,主要取决于祖坟是否冒青烟。

空气真不是个好东西!于是,人们就把主意打到了外太空。

太空,不是想飞就能飞

“太空没有重力,轻轻一推就能飞很远?”

大多小盆友一直认为太空没有重力,这让九年义务教育外加三年高中情何以堪!

太空只是没有空气而已,近地轨道的重力和地面差不了多少。失重不是失去重力的意思,而是指飞行器绕地球转圈产生的离心力与地球引力相等,这应该不难理解,我保证高中的你一定知道。

实际上,所谓的太空飞行,纯粹是靠惯性在天上飘着,路线都是死死的。眼下是不可能在太空实现自由翱翔的,因为这需要海量燃料,多到根本飞不起来。光是把飞行器加速到7.9km/s,几十吨燃料就没了,想在太空掉个头,就只能请佛祖帮忙了。

举个例子。在大气层内飞行,只要动动机翼,就能来个直角转弯。太空的直角拐弯怎么做呢?飞行器要开启反向发动机,把竖直方向的速度从7.9km/s降到0,与此同时开启横向发动机,把横向速度从0加速到7.9km/s。速度慢一点不行吗?当然可以,但是底下还得开个发动机托着,不然绕圈离心力不足以抵消地球引力,飞行器就会掉下来。

再把这中学知识给那些大学毕业生强调一遍:在太空是没法悬停的,你能做的只有飞速绕地球转圈,让离心力去抵消重力。

速度固然可以飙很快,可一旦想转弯或减速,你还是会怀念空气的。

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电影里的太空战基本是二战时的空战

鱼与熊掌兼得

对于飞行器来讲,赶路的时候最好没有空气,滞空或拐弯的时候最好有空气。妥了,只有大气层边缘才能这么玩,学名临近空间飞行器,简称临空飞行器,因为这货速度通常超过5马赫,所以也可以叫超高速飞行器。

这有啥好处呢?标题党老拿速度说事,这仅仅是速度的事儿吗?

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