Wie viel Wärmeenergie in Joule pro Quadratzentimeter ist erforderlich, um gängige Luft- und Raumfahrtmaterialien zu entzünden?

Wie viel Wärmeenergie, gemessen in Joule pro Quadratzentimeter, wäre erforderlich, um:

  • übliche Verkehrsflugzeugfarbe schmelzen (oder entzünden, wenn möglich).

  • schmelzen (oder entzünden, wenn möglich) häufig verwendete Luft- und Raumfahrtverbundwerkstoffe

Der Grund warum ich frage:

Ich arbeite daran, ein Flugzeug mit Nuklearstrahlantrieb in einer Sci-Fi-Umgebung zu schreiben. Es verwendet einen mit Salzschmelze gekühlten Reaktor mit indirektem Luftkreislauf, um Luft zu erhitzen, um Schub ohne Verwendung von Brennstoff bereitzustellen (mit Ausnahme der gelegentlichen Reaktorüberholung / des Kernbrennstoffwechsels). In seine Haut sind Heizkörperplatten eingebaut. Es soll ein Unterschall-Langstrecken-Frachtfahrzeug sein – nicht irgendein schicker Überschalljet.

Ich schreibe eine Szene, in der es von einer nuklearen Explosion wegfliegt (mit nicht zu hoher Geschwindigkeit; seine Kühler überhitzen bereits), aber nicht weit genug weg, um zu vermeiden, dass seine Kühler explodieren / Kühlmittel auslaufen und seine Farbe schmilzt aufgrund thermischer Effekte. Wie stark müssten diese thermischen Effekte sein? Ich stelle mir vor, dass mit geschmolzenem Salz gefüllte Heizkörper, die sich verformen, viel mehr Wärme pro Quadratzentimeter benötigen würden als das Schmelzen von Farbe.

Ich habe eher nach „allgemeinen Luft- und Raumfahrtmaterialien“ als nach „modernsten Materialien“ gefragt, weil diese Dinge in einer relativ futuristischen Umgebung in Massenproduktion hergestellt werden sollen.

Kühler werden nicht lackiert oder aus Flugzeugverbundwerkstoffen hergestellt. Sie wollen so wenig Dämmung wie möglich an Heizkörpern.
@John Ich meinte, dass die Farbe eine separate Sache ist, die geschmolzen wird, und habe Verbundwerkstoffe als Benchmark verwendet. Ich bin mir nicht sicher, wie haltbar Heizkörperplatten im Vergleich wären.
Bessere Frage, warum hat Ihr Flugzeug freiliegende Kühler, das ist äußerst selten, moderne Flugzeuge verwenden Zwangslufteinlässe und interne Kühler, da dies weitaus effizienter ist.
Dieses Papier sollte hilfreich sein apps.dtic.mil/sti/citations/AD0362112 AUSWIRKUNGEN VON NUKLEAREN EXPLOSIONEN AUF KAMPFFLUGZEUGKOMPONENTEN
@John Ich dachte mir, dass es nicht genug Oberfläche haben würde, um die Kühlung des Kernspaltungsreaktors zu kompensieren, der die Motorheizung liefert. IIRC, ein solches System wurde nicht wirklich im Flug getestet (obwohl ein Flugzeug mit einem solchen System geflogen wurde, ohne dass es aktiviert war). Vielen Dank auch für das Papier - das wird unermesslich wertvoll sein.
strömende Luft kühlt immer viel schneller ab als passive Strahlung, Gegenstrommechanismen sind sehr effizient, deshalb verwendet jede Maschine, die sie kann. nur Raumfahrzeuge müssen sich auf passive Strahlung verlassen. Mit aktivem Luftstrom können Sie Heizkörper sehr dicht nebeneinander stapeln, da sie immer frische Luft haben, um auch Wärme zu spenden. en.wikipedia.org/wiki/Countercurrent_exchange
@ John Würdest du die Kühler nicht im Motor haben wollen? Da dieses Fahrzeug nuklear-thermische Strahltriebwerke verwendet, muss es kühlere Luft ansaugen und sie dann erhitzen und komprimieren. Wenn Sie die Kühler im Einlass platzieren, ist die einströmende Luft nicht so kühl, und wenn Sie sie im Auslass platzieren, können sie nicht so viel überschüssige Wärme aus dem System übertragen.
Die akzeptierte SI-Einheit für Energie ist Joule. ('kleine' Kalorie ist SI, aber veraltet)
@KEY_ABRADE Ja, idealerweise würden Sie Ihre Wärme in den Motor leiten, um Schub zu erzeugen. Wenn Sie aus irgendeinem Grund mehr Kopf verlieren mussten, legen Sie ihn einfach auf den Einlass. Es sollten nirgendwo auf dem Fahrzeug freigelegte Heizkörper sein researchgate.net/figur/…
@Allan In diesem Fall bearbeite ich es auf "Joules / cm ^ 2".
@John Das tut es bereits; Brauchen Sie nicht zusätzliche Heizkörper, um mit dem Überschuss fertig zu werden?
Sie sollten nicht so arbeiten, wie die Triebwerke dort arbeiten, es sollte nicht viel Überschuss geben, außer vielleicht bei der Landung, und selbst wenn Sie dies tun, kleben Sie sie einfach wie normale Düsentriebwerke auf die Innenseite der Seiten des Einlasses.

Antworten (1)

Wie werden Flugzeuge lackiert? Emaille und Epoxid.

Es ist schwierig, Daten zum Selbstentzündungspunkt für Emaille zu finden, aber für Epoxid sind es 300 ° C.

Kohlenstoffverbundwerkstoff brennt bei 300-500 ° C.

Zum Vergleich: Holz entzündet sich bei 380 °C . Die Antworten darauf, wann sich Holz spontan entzündet, beantworten also auch die Frage, wann sich Luft- und Raumfahrtmaterialien spontan entzünden.

Basierend darauf :

Das Blitzbrennen der Oberfläche von Objekten, insbesondere von Holzobjekten, ereignete sich in Hiroshima bis zu einem Radius von 9.500 Fuß von X; in Nagasaki waren Brandwunden bis zu 11.000 Fuß von X sichtbar.

Nukemap listete den „Wärmestrahlungsradius“ für Verbrennungen 3. Grades mit 1,96 km (6266 Fuß) für Hiroshima und 2,21 km (7255 Fuß) für Nagasaki auf. 9500 Fuß sind 51 % größer als 6266 Fuß und 11000 Fuß sind 51 % größer als 7255 Fuß.

Also: Nehmen Sie die Entfernung Nukemap-Listen für Hautverbrennungen 3. Grades und multiplizieren Sie sie mit 1,5, und Sie erhalten die maximale Entfernung, bei der Holz- oder Luft- und Raumfahrtmaterialien Oberflächenverbrennungen erhalten können.

Geniale Antwort - danke. Ich möchte darauf hinweisen, dass NUKEMAP-2 tatsächlich eine Einstellung dafür hat, wann trockenes Holz in Flammen aufgeht – 35 kleine Kalorien pro cm^2 oder etwa 146,44 Joule/cm^2. Ich werde das als konservative Schätzung für die Zündung von Verbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt verwenden, während der Verbrennungsradius 3. Grades * 1,5 die "äußerste" Schätzung ist.
@KEY_ABRADE 9500/6266 = 1,51611 und 11000/7255 = 1,51619. Diese Verhältnisse sind so genau – insbesondere im Vergleich mit der Ungenauigkeit von 9500 Fuß und 11000 Fuß – dass ich vermute, dass Nukemap diese Zahlen von 9500 Fuß und 11000 Fuß als Kalibrierung verwendet hat.
Wie viel Wärmeenergie in Joule pro Quadratzentimeter ist erforderlich, um gängige Luft- und Raumfahrtmaterialien zu entzünden?
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