用電漿散熱,美軍研究有望加強極音速武器性能

作者 | 發布日期 2023 年 08 月 21 日 17:19 | 分類 材料 , 航太科技 , 軍事科技 line share Linkedin share follow us in feedly line share
用電漿散熱,美軍研究有望加強極音速武器性能


由美國空軍資助維吉尼亞大學研究顯示,透過等離子聚焦相關技術,實驗用材料表面出現降溫現象,因此有潛力成為航太科技新型降溫機制,若成功商用化將可大幅提升火箭、太空載具和極音速武器的性能。

航太載具包括火箭、飛彈和極音速武器,由於速度皆超過 5 馬赫以上,在大氣層飛行期間因空氣摩擦會產生極度高溫,因此對於外殼材質結構是工程學上的一大挑戰。

除了外殼材質強度要能夠抵抗高溫之外,由於航太載具內部都有大量精密零組件,因此要如何讓零組件保持在可運作的溫度,散熱設計也是關鍵。

以往散熱通常需要採用散熱器或液體循環冷卻系統,這些裝置為了因應飛行高溫,體積通常相當龐大,重量也不輕,讓航太載具的飛行性能也因此受到限制。

維吉尼亞大學研究團隊透過研究等離子聚焦技術,並開發出一種雷射裝置,可以毫秒速度偵測溫度變化,讓實驗用材料外表接觸電漿,期間發現材料表層會出現短暫降溫現象後,之後再快速升溫。

主導研究的霍普金斯博士(Patrick Hopkins)表示,這現象與人體皮膚表面因汗水蒸發後帶走熱,而使皮膚降溫的原理類似,材質表面接觸到電漿後,因蒸發作用引起降溫現象,而這種原理未來或許可以開發成一種全新的散熱機制。

投資研究的美國空軍,若能成功取得這種以雷射和電漿技術散熱技術,未來開發火箭、太空船和極音速武器時,內部的散熱機制可以大幅減輕重量並縮小體積,讓內部尋標、導航等精密零組件可以發揮更大功率,進而提升性能。

對於美軍而言,由於不像俄羅斯或中國計劃將核彈頭裝備在極音速武器中,因此美軍極音速武器對於精準度的需求更高,這代表內部精密零組件的數量要更多才能達成,而新式散熱機制或許可以成為解決方案。

(首圖來源:Leidos

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