总结与要点:洛克希德SR-71黑鸟在每次任务后降落时,机身长度明显比起飞时更长。在其马赫3.2的巡航速度下,摩擦使钛合金机身的平均温度达到约620华氏度,而在机头和进气口处则接近1000华氏度——而在80,000英尺的外部空气温度接近零下70华氏度。热金属会膨胀,飞行员描述在107英尺的飞机上,机身在飞行中伸长了三到四英寸。常规构造的机身会因受热而弯曲、变形或撕裂。凯利·约翰逊的工程师们采取了不同的做法:他们故意将其设计得松弛。
SR-71每次任务后比起飞时长几英寸。这就是设计的初衷
热量是物理学的产物;没有任何发动机或材料选择可以避免它。
像SR-71黑鸟这样的飞机在以马赫3.2的速度穿越大气时,会压缩前方的空气,并猛烈地拖拽着空气沿着机身表面流动;这种压缩和摩擦直接将动能转化为热能。
黑鸟在接近零下70华氏度的极冷空气中巡航,尽管如此,摩擦仍然使机身表面温度达到飞行员报告的平均620华氏度,而机头的中国和发动机进气口的温度更高,接近1000华氏度。
与其他快速喷气机的关键区别在于持续时间。
战斗机可以在马赫2的速度下快速飞过并迅速下潜,避免热量的积累,而黑鸟则能保持数小时的高速飞行,因此整个结构在烤箱温度下达到热平衡并保持在那里。
铝,普通飞机的金属,在这些温度下会软化并失效,这就是为什么机身主要由钛合金构成,这种金属在高温下仍能保持强度,占据了结构的85%到超过90%。
钛解决了强度问题,但也带来了第二个问题,因为在如此高温下的金属不会保持相同的尺寸。
故意设计为松弛的飞机

SR-71间谍飞机。图片来源:创意共享。
加热的金属会膨胀,在这些温度下,膨胀改变了飞机在飞行中的尺寸。
经验丰富的飞行员描述机身在飞行中增长了
