I kēia mau lā aku nei, ua ʻaina ahiahi au me kahi hoa papa kahiko e hana ana ma kahi ʻoihana noiʻi mea aerospace. Ua kamaʻilio mākou e pili ana i kā lākou mau papahana hou loa, a ua haʻi pohihihi mai ʻo ia iaʻu, "Ua ʻike anei ʻoe i nā mea hou a mākou e makemake nui nei i kēia manawa? ʻAʻole paha ʻoe e manaʻoʻiʻo - ʻo ia ka pauka e like me ke one ʻōmaʻomaʻo maikaʻi." I ka ʻike ʻana i koʻu helehelena kānalua, ua minoʻaka ʻo ia a hoʻohui, "Pauka micro-carbide silicon ʻōmaʻomaʻo, ua lohe anei ʻoe i ia mea? Malia paha e hoʻoulu kēia mau mea i kahi kipi liʻiliʻi ma ke kahua aerospace.” ʻO kaʻoiaʻiʻo, ua kānalua wau i ka wā mua: pehea lā e pili ai kēlā mea abrasive i hoʻohana pinepine ʻia i nā huila wili a me nā disc ʻoki i ka ʻoihana aerospace akamai? Akā e like me kāna wehewehe hou ʻana, ua ʻike wau he nui aku nā mea ma mua o koʻu manaʻo. I kēia lā, e kamaʻilio kākou e pili ana i kēia kumuhana.
I. Ke ʻIke ʻana i kēia "Mea Hoʻohiki"
ʻO ke silicon carbide ʻōmaʻomaʻo he ʻano silicon carbide (SiC) ia. Ke hoʻohālikelike ʻia me ke silicon carbide ʻeleʻele maʻamau, ʻoi aku ka maʻemaʻe a me ka liʻiliʻi o nā haumia, no laila kona kala ʻōmaʻomaʻo māmā kū hoʻokahi. No ke kumu he "micro-pauka," pili ia i kona nui liʻiliʻi loa, ma waena o kekahi mau micrometer a me nā ʻumi micrometer - ma kahi o hoʻokahi hapaʻumi a i ka hapalua o ke anawaena o ka lauoho kanaka. "Mai hoʻopunipuni ʻia ʻoe e kona hoʻohana ʻana i kēia manawa i ka ʻoihana abrasive," wahi a koʻu hoa papa, "he mau waiwai maikaʻi loa kona: paʻakikī kiʻekiʻe, kūpaʻa wela kiʻekiʻe, kūpaʻa kemika, a me kahi coefficient haʻahaʻa o ka hoʻonui wela. Ua hana maoli ʻia kēia mau ʻano no ke kahua aerospace."
Ma hope mai, ua hana au i kekahi noiʻi a ua ʻike au he ʻoiaʻiʻo kēia. ʻO ka paʻakikī o ka silicon carbide ʻōmaʻomaʻo ka lua wale nō i ka daimana a me ka cubic boron nitride; i ka lewa, hiki iā ia ke kū i nā mahana kiʻekiʻe ma kahi o 1600°C me ka ʻole o ka oxidizing; a ʻo kona coefficient o ka hoʻonui ʻana i ka thermal he hapaha a hoʻokahi hapakolu wale nō ia o nā metala maʻamau. Me he mea lā ua maloʻo iki kēia mau helu, akā ma ke kahua aerospace, kahi i koʻikoʻi loa ai nā koi hana mea, hiki i kēlā me kēia palena ke lawe mai i ka waiwai nui.
II. Hoʻemi Kaumaha: Ka ʻImi Mau Loa o ka Mokulele Lewa
"No ka aerospace, ʻo ka hōʻemi kaumaha ke kī mau," hemokuleleUa haʻi mai kekahi ʻenekinia iaʻu. "Hiki i kēlā me kēia kilokani o ke kaumaha i mālama ʻia ke mālama i ka nui o ka wahie a hoʻonui paha i ka ukana." Ua hiki mua nā mea metala kuʻuna i ko lākou palena ma ke ʻano o ka hōʻemi ʻana i ke kaumaha, no laila ua huli maoli ka manaʻo o nā mea āpau i nā mea seramika. ʻO nā composites matrix ceramic i hoʻoikaika ʻia me ka silicon carbide ʻōmaʻomaʻo kekahi o nā moho hoʻohiki nui loa. ʻO ka maʻamau, he 3.0-3.2 grams wale nō ka nui o kēia mau mea no ke kenimika cubic, ʻoi aku ka māmā ma mua o ke kila (7.8 grams no ke kenimika cubic) a hāʻawi pū i kahi pono maopopo ma luna o nā titanium alloys (4.5 grams no ke kenimika cubic). ʻO ke koʻikoʻi, mālama ia i ka ikaika kūpono me ka hōʻemi ʻana i ke kaumaha.
"Ke noiʻi nei mākou i ka hoʻohana ʻana i nā composites silicon carbide ʻōmaʻomaʻo no nā ʻeke mīkini," i hōʻike ʻia e kahi mea hoʻolālā mīkini aerospace. "Inā mākou e hoʻohana i nā mea kuʻuna, e kaupaona kēia ʻāpana he 200 kilokani, akā me ka mea composite hou, hiki ke hoʻemi ʻia i kahi o 130 kilokani. No ka mīkini holoʻokoʻa, he mea nui kēia hōʻemi 70-kilokala." ʻOi aku ka maikaʻi, ʻo ka hopena hōʻemi kaumaha e cascading. ʻAe nā ʻāpana hoʻonohonoho māmā no ka hōʻemi kaumaha like i nā ʻōnaehana kākoʻo, e like me ka hopena domino. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina i loko o ka mokulele mokulele, ʻo ka hōʻemi ʻana o 1-kilokala i ke kaumaha o nā ʻāpana hoʻonohonoho hiki ke alakaʻi i ka hōʻemi ʻana o 5-10 kilokani i ke kaumaha o ka pae ʻōnaehana.
III. Ke Kū'ē Mahana Kiʻekiʻe: ʻO ka "Stabilizer" i nā ʻenekini
Ke piʻi mau nei ka mahana hana o nā ʻenekini aero; i kēia manawa, ʻoi aku ka mahana o ka turbine inlet o nā ʻenekini turbofan holomua ma mua o 1700°C. Ma kēia mahana, hoʻomaka ka nui o nā alloys wela kiʻekiʻe e hāʻule. "Ke hoʻokuke nei nā ʻāpana ʻāpana wela o ka ʻenekini i nā palena o ka hana mea," wahi a koʻu hoa papa mai ka ʻoihana noiʻi. "Pono mākou i nā mea hana e hiki ke hana paʻa i nā mahana kiʻekiʻe aʻe." Hiki i nā composites silicon carbide ʻōmaʻomaʻo ke pāʻani i kahi kuleana koʻikoʻi ma kēia wahi. Hiki i ka silicon carbide maʻemaʻe ke kū i nā mahana ma luna o 2500°C i loko o kahi ʻano inert, ʻoiai i ka lewa, hoʻopau ka oxidation i kona hoʻohana ʻana ma kahi o 1600°C. Eia nō naʻe, ʻoi aku kēia ma mua o 300-400°C ma mua o ka hapa nui o nā alloys wela kiʻekiʻe.
ʻOi aku ka mea nui, mālama ia i ka ikaika kiʻekiʻe i nā mahana kiʻekiʻe. "'Palupalu' nā mea hao i nā mahana kiʻekiʻe, e hōʻike ana i ka kolo nui," wahi a kahi ʻenekinia hoʻāʻo mea. "Akā hiki i nā hui silicon carbide ke mālama i ka ʻoi aku ma mua o 70% o ko lākou ikaika mahana lumi ma 1200°C, he mea paʻakikī loa ia no nā mea hao ke hoʻokō." I kēia manawa, ke hoʻāʻo nei kekahi mau ʻoihana noiʻi e hoʻohanacarbide silicon ʻōmaʻomaʻonā mea i hoʻohui ʻia e hana i nā ʻāpana wili ʻole e like me nā vanes alakaʻi nozzle a me nā liners keʻena kuni. Inā hoʻokō pono ʻia kēia mau noi, manaʻo ʻia e hoʻomaikaʻi hou ʻia ka thrust a me ka pono o nā mīkini. IV. Hoʻokele Thermal: Ke hana nei i ka Wela "Hoʻolohe"
Ke kū nei nā kaʻa mokulele i nā wahi wela koʻikoʻi ma ka lewa: hiki i ka ʻaoʻao e kū pono ana i ka lā ke ʻoi aku ma mua o 100°C, ʻoiai hiki i ka ʻaoʻao malu ke hāʻule i lalo o -100°C. ʻO kēia ʻokoʻa nui o ka mahana ke hoʻopilikia nui i nā mea hana a me nā lako. He ʻano makemake nui ʻia ka silicon carbide ʻōmaʻomaʻo—ʻo ka conductivity thermal maikaʻi loa. ʻO kona conductivity thermal he 1.5-3 mau manawa o nā metala maʻamau a ʻoi aku ma mua o 10 mau manawa o nā mea seramika maʻamau. ʻO ke ʻano kēia hiki iā ia ke hoʻoili koke i ka wela mai nā wahi wela i nā wahi anuanu, e hōʻemi ana i ka wela kūloko. "Ke noʻonoʻo nei mākou e hoʻohana i nā composites silicon carbide ʻōmaʻomaʻo i nā ʻōnaehana hoʻomalu thermal o nā satelite," wahi a kekahi mea hoʻolālā aerospace, "no ka laʻana, ma ke ʻano he uhi o nā paipu wela a i ʻole he mau substrates conductive thermal, e hoʻolilo i ka mahana o ka ʻōnaehana holoʻokoʻa i ʻoi aku ka like."
Eia kekahi, he liʻiliʻi loa kona coefficient hoʻonui wela, ma kahi o 4 × 10⁻⁶/℃ wale nō, ʻo ia hoʻi ma kahi o hoʻokahi hapaʻelima o ka alumini alloy. ʻAneʻane ʻaʻole i loli kona nui me nā loli o ka mahana, kahi ʻano waiwai nui i nā ʻōnaehana optical aerospace a me nā ʻōnaehana antenna e koi ana i ka hoʻonohonoho pololei. "E noʻonoʻo," hāʻawi ka mea hoʻolālā i kahi laʻana, "he antenna nui e hana ana ma ka orbit, me ka ʻokoʻa o ka mahana o nā haneli degere Celsius ma waena o nā ʻaoʻao e kū pono ana i ka lā a me nā ʻaoʻao i uhi ʻia. Inā hoʻohana ʻia nā mea kuʻuna, hiki i ka hoʻonui ʻana a me ka ʻūlū ʻana ke hana i ka deformation structural, e hoʻopilikia ana i ka pololei o ke kuhikuhi ʻana. Inā hoʻohana ʻia nā mea composite silicon carbide ʻōmaʻomaʻo haʻahaʻa haʻahaʻa, hiki ke hoʻomaha nui ʻia kēia pilikia."
V. Malu a me ka Palekana: ʻOi aku ma mua o ka "Kūpaʻa" wale nō
Ke piʻi nei ke koi o nā kaʻa aerospace hou i ka hana malū. Hoʻokō nui ʻia ka malū radar ma o ka hoʻolālā ʻano a me nā mea e omo ana i ka radar, a loaʻa pū kekahi hiki ke hoʻomalu ʻia ka silicon carbide ʻōmaʻomaʻo ma kēia wahi. "He semiconductor ka silicon carbide maʻemaʻe, a hiki ke hoʻoponopono ʻia kona mau waiwai uila ma o ka doping," i hoʻolauna ʻia e kahi loea mea hana. "Hiki iā mākou ke hoʻolālā i nā mea composite silicon carbide me ka resistivity kikoʻī e omo i nā nalu radar i loko o kahi alapine (frequency)." ʻOiai aia nō kēia ʻano i ke kahua noiʻi, ua hana mua kekahi mau keʻena hoʻokolohua i nā laʻana mea composite silicon carbide me ka hana radar-absorbing maikaʻi ma ka X-band (8-12 GHz).
Ma ke ʻano o ka pale ʻana i ka hakahaka, ʻo ka pono o ka paʻakikī ocarbide silicon ʻōmaʻomaʻoʻike ʻia nō hoʻi. Nui ka nui o nā micrometeoroids a me nā ʻōpala lewa ma ka lewa. ʻOiai he liʻiliʻi loa ka nui o kēlā me kēia, kiʻekiʻe loa ko lākou wikiwiki (a hiki i nā ʻumi kilomita i kekona), e hopena ana i ka ikehu hopena kiʻekiʻe loa. "Hōʻike kā mākou mau hoʻokolohua he 3-5 mau manawa ke kū'ē ʻana o nā mea hui silicon carbide ʻōmaʻomaʻo i ka hopena o nā ʻāpana wikiwiki kiʻekiʻe i hoʻohālikelike ʻia me nā mea hoʻohui alumini o ka mānoanoa like," wahi a kekahi mea noiʻi palekana lewa. "Inā hoʻohana ʻia i loko o nā papa pale o nā kikowaena lewa a i ʻole nā mea hoʻāʻo lewa hohonu i ka wā e hiki mai ana, hiki iā ia ke hoʻomaikaʻi nui i ka palekana."
ʻO ka mōʻaukala o ka hoʻomohala ʻana i ka aerospace, ma kekahi ʻano, ka mōʻaukala o ka holomua o nā mea. Mai ka lāʻau a me ka canvas a i nā hui alumini, a laila a i nā hui titanium a me nā mea i hui pū ʻia, ua hoʻokele kēlā me kēia hana hou i kahi lele i ka hana mokulele. Malia paha ʻo ka pauka silicon carbide ʻōmaʻomaʻo a me kāna mau mea i hui pū ʻia kekahi o nā mana hoʻokele koʻikoʻi no ka lele ʻana i mua. ʻO kēlā mau kānaka ʻepekema mea e noiʻi pono ana i nā keʻena hoʻokolohua a me ka hoʻoikaika ʻana no ka maikaʻi ma nā hale hana e hoʻololi mālie paha i ka wā e hiki mai ana o ka lewa. A ʻo ka silicon carbide ʻōmaʻomaʻo, ʻo kēia mea maʻamau, ʻo ia paha ka "pauka kilokilo" i ko lākou mau lima, e kōkua ana i ke kanaka e lele kiʻekiʻe, mamao aku, a palekana.