Тепловой барьер

Тепловой барьер в сверхзвуковом транспорте, в частности при использовании сверхзвуковых самолётов, — проблема перегрева поверхности летательного аппарата от аэродинамического нагрева при развитии сверхзвуковой скорости. Для решения применяются термобарьерные покрытия.

При скорости полёта в 1 M температура в кабине повышалась на 50 °C относительно окружающей среды. Точке преодоления звукового барьера соответствует значение температуры в +60 °С; это не такое большое значение температуры, способное ограничить конструкторские действия. Но если скорость движения увеличивается вдвое относительно скорости движения в точке звукового барьера (M≈2), значение температуры приближается уже к +250 °С. Увеличение скорости втрое приводит к нагреву воздушных потоков до 820 °С. Наконец, при скорости движения 10 км/с и более, практически любое тело начинает плавиться от высокой температуры воздушных потоков (простой пример – вхождение космического тела, такого как астероид или метеорит, в атмосферу Земли, подобные космические объекты (относительно небольших размеров), как правило, движутся со скоростью более 10 км/с, и практически полностью сгорают в атмосфере по причине нагрева поверхности тела до уровня критической температуры).

Связанные с тепловым барьером проблемы зависят от скорости и высоты полёта, формы и материалов летательного аппарата, применяемого оборудования (систем охлаждения, кондиционирования и др.).

Нагрев самолёта происходит от аэродинамического торможения воздушного потока и от тепловыделения двигательной установки. Процесс взаимодействия обтекаемым твёрдым телом является типичным для всех самолетов, он связан с повышением температуры элементов конструкции двигателя, воспринимающих тепло от воздуха, сжатого в компрессоре, а также от продуктов сгорания. При полёте на большой скорости внутренний нагрев самолета происходит от воздуха, тормозящего в воздушном канале перед компрессором.

Уровень теплового барьера для сверхзвуковых самолетов определяется внешним аэродинамическим нагревом, интенсивностью нагрева поверхности, обтекаемой потоком воздуха, который зависит от скорости полета, вязкости воздуха, а также его сжатием на любой поверхности[уточнить].

Полёт с гиперзвуковыми скоростями в неразреженном воздухе экономически невыгоден.