美軍如何解決高超音速武器飛行中摩擦過熱問題？新型納米技術將立大功？

原子級設計的材料將使高超音速武器能夠承受更高的熱量和壓力。

美國政府目前正在大力開發新型高超音速武器，並且目前至少有五個不同的武器計劃在同時發展中。而其中納米技術正在逐漸成為生產高超音速武器的一項關鍵技術，因為它將使動力輸送系統在5馬赫高速及更高的大氣中倖存下來。而碳納米管就有望成為一種堅固，輕巧的材料，這種材料可以更迅速散發熱量。

高超音速武器是一種以令人難以置信的速度穿越大氣層的武器。高超音速的5馬赫速度（每小時3836英里），是音速的五倍。但是以非常快的速度將物體推向空中會產生一個獨特的問題：隨著速度的增加，物體表現會與空氣進行劇烈的摩擦，速度越快摩擦會增加更多。

而這種摩擦會產生大量的熱量，美國著名的SR-71黑鳥戰略偵察機在進行3馬赫的高速飛行時，其機身表面的溫度會加熱到高達500華氏度。而在60年代期間測試的X-15火箭飛機在進行6馬赫的飛行時，機身表面更是達到了1200華氏度的超高溫度。據計算，在飛行器的飛行速度達到10馬赫時，其表面與空氣的摩擦足以產生「熔化最堅硬的鋼鐵」的溫度，而在20馬赫時，溫度甚至能達到驚人的17000華氏度。最終，高超音速武器的速度可能會達到24馬赫驚人速度。

由於航天器和核彈頭重新進入大氣層的技術挑戰，科學家和工程師們知道如何處理傳統的空氣摩擦問題。但是，當導彈彈頭從太空過渡到大氣層並最終撞向目標時，在敵方目標上空運行的導彈彈頭僅會暴露幾分鐘。而高超音速武器的整個飛行過程都會在大氣層中進行，這會讓導彈體身始終暴露在高溫下。

據DefenseOne上有一篇文章曾介紹了科學家如何使用碳納米管解決熱量問題。佛羅里達州立大學高性能材料研究所的科學家也正在研究使用碳納米管作為高超音速武器的製造材料。碳納米管是由直徑小於一納米的碳管組成的合成材料。碳納米管比鋼鐵的硬度要更強，並且更隔熱。現在，美國的研究人員還發現，將碳納米管浸泡在苯酚中可以使它們的散熱能力提高六分之一，從而可以減少用於同一工作的納米材料的數量。

這對高超音速武器意味著什麼？這意味著可以承受高超音速和大氣旅行的熱量和壓力的材料正處於發展之中，高音速武器的設計人員甚至可以通過使用較厚的材料層來安全地讓導彈實現更高的速度。

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