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菲力爾紅外熱像儀為航天事業提供幫助

菲力爾 ? 來源:djl ? 作者:菲力爾 ? 2019-08-14 11:03 ? 次閱讀

火箭進入太空,離不開大量的燃料。但是攜帶大量燃料會讓航天器的負重過大,致使航天器升空的能量與質量比居高不下。世界各大航天國家不得不為此付出巨額的航空預算。既不經濟,又消耗地球上大量的能源,且存在重大安全隱患。所以,全世界航天方面的科學家都極力探尋一種既能夠節省巨額航空預算,又具有出色能量質量比的解決方案。在新技術的研發與探索方面,FLIR紅外熱像儀在其間起到了至關重要的作用。

經過長期的實驗研發與探索,低溫技術憑借著出色的能量與質量比,被認為可能是最經濟有效的解決方案之一。因為,它可以在極端低溫下,以較小的燃料箱大量儲存低溫燃料。

但德國的研發機構ZARM經過實驗發現,雖然低溫技術可以減少航天器的負重,降低航空預算,可低溫燃料的易揮發特性和深空重力的消失,會導致使用低溫液體燃料進行軌道推進變得十分困難。主要是因為,失重狀態下,氣態低溫燃料可能會進入燃料出口,造成航天元器件嚴重受損,甚至讓航天器發動機完全停止運轉。這一問題在地球環境下完全不存在,因為地球引力可以阻止氣體進行燃料出口。這一問題的發現,給航天器設計師們提出了極大的挑戰。如果,不能設計出符合低溫技術特性的完美燃料箱,那就意味著低溫技術將無法被應用在航天器上。

ZARM的研究人員經過不懈的努力,通過使用FLIR紅外熱像儀,為這個問題找到了最為理想的解決辦法。他們利用FLIR紅外熱像儀發現低溫燃料具有毛細反應,它的特點是具有芯吸性。只要把燃料箱設計成多孔供給的方式,可以有效避免氣態低溫燃料出口的問題。

實驗室中,利用FLIR紅外熱像儀,ZARM研究人員可以精確的確定燃料在多孔介質上流淌的距離,由于低溫燃料和室溫存在溫差,流入孔道的低溫燃料能夠影響孔道的溫度,所以,FLIR熱像儀可以針對孔道呈現出清晰的熱圖像。

實驗過后,ZARM的研究助理說道:“之前人們不了解低溫燃料是否會具有芯吸現象,以及蒸發是如何影響該現象的,直到我們利用FLIR紅外熱像儀做了實驗,并用紅外熱像儀記錄了這些測試過程和結果,才使人們了解了這一現象。我們現在已經知道毛細作用會導致低溫燃料流入預設的多孔道內。這不僅可以防止局部干燥,還可以確保發動機不限次數的無氣重啟,而且無需輔助推進系統的幫助。”

FLIR熱成像儀在航天領域的應用非常廣泛,不僅幫助ZARM發現了低溫燃料的毛細現象,讓航天器設計師設計出了重量既輕,又經濟的低溫燃料箱。還在航天評估層流設計、航天器無損檢測等方面發揮著重要的作用。

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