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空軍研究實驗室(AFRL)和空軍科學研究辦公室 (AFOSR) 計劃今晚在弗吉尼亞州直播火箭發(fā)射，以高達 6 馬赫的速度對 Bolt II 飛行系統(tǒng)進行高超音速測試。
博爾特實驗旨在更好地了解邊界層過渡和湍流，它們是導致高超音速下大量熱量積聚的原因——這是在風洞中研究的一個眾所周知的難題。結果可能會極大地影響未來高超音速飛行器的設計，從高超音速武器到潛在的高超音速客機。
正如昆士蘭大學高超音速研究員克里斯詹姆斯向The Conversation解釋的那樣，當飛機在空中移動時，表面周圍會形成一層薄薄的空氣“邊界層”，并被拖到飛機上。在飛機的前緣，這個邊界層會呈現(xiàn)出一種平滑的“層流”流動，但隨著邊界層向后延伸，它會退化成一種劇烈的、混亂的湍流。
這種湍流在高超音速下會產(chǎn)生巨大的阻力和熱量，事實證明，工程師很難預測飛機表面的層流和湍流之間的這些過渡將發(fā)生在哪里。因此，很難知道如何在設計中減少阻力和發(fā)熱，也很難知道在哪里放置最嚴重的熱屏蔽，或者在哪里放置最敏感的組件。
AFOSR 負責高速空氣動力學的項目官員 Sarah Popkin 博士在一份新聞稿中說：“湍流會增加車輛大部分區(qū)域的熱量。” “在最前沿發(fā)生了很多熱量，但這一切都發(fā)生在一個非常集中的區(qū)域。湍流會導致幾乎整個車輛表面產(chǎn)生熱量，因此現(xiàn)在您不得不擔心保護內(nèi)部電子設備和類似的東西免受熱量影響，并且能夠理解和預測與加熱相關的湍流將有所幫助我們設計更好的高超音速飛行器。熱量是高超音速所有問題的根源。”
Bolt 的第一次試飛失敗了 600 萬美元。其火箭發(fā)射機制的問題使其無法達到高超音速。那次飛行已經(jīng)過詳盡的分析，團隊相信 Bolt II 不會有同樣的問題。
Bolt II 將使用兩級探空火箭從 NASA 位于弗吉尼亞州的 Wallops 飛行設施發(fā)射，搭載 400 多個傳感器和儀器。車輛設計有凹面和掃過的前緣。一側是光滑的，旨在研究光滑的表面過渡和湍流。另一方使用“離散粗糙度行程”來研究強制過渡和湍流。將部署大氣和平流層氣球，以收集有關車輛將飛過的確切條件的數(shù)據(jù)。
Bolt II 的飛行時間不到 10 分鐘。它將在一次實驗中達到 6 馬赫，達到 281 公里(175 英里)的最高高度，然后翻轉并返回地球，在下降過程中達到 5.5 馬赫進行第二次實驗。
研發(fā)公司 CUBRC 的 Aaron Dufrene 博士說：“我們有獨特的機會使用飛行儀表飛行硬件在幾個不同條件下在風洞中測試飛行器，然后出去飛行。” “我們在隧道中獲取數(shù)據(jù)的傳感器，我們將能夠與飛行中的傳感器進行比較。這是第一次發(fā)生這樣的事情。”
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