Skystas azotas vaidina lemiamą vaidmenį aviacijos ir kosmoso lauke dėl jo unikalių fizinių savybių ir cheminio stabilumo. Jis plačiai naudojamas keliose pagrindinėse nuorodose, tokiose kaip orlaivių gamyba, variklio bandymai ir elektroninės įrangos aušinimas, suteikiant garantijas efektyviam įrangos veikimui. Šis straipsnis bus ištirtas - skysčio azoto gylyje.
Puikus žemas - temperatūros aušinimo našumas
Skysčio azoto virimo temperatūra yra ypač žemas ir yra tik - 196 laipsnio esant standartiniam atmosferos slėgiui, todėl jis tampa idealiu didelio efektyvumo aušinimo skysčiu. Aviacijos ir kosmoso įrangoje daugelis pagrindinių komponentų eksploatavimo metu sukels daug šilumos. Jei šilumos negalima išsklaidyti laiku, tai rimtai paveiks įrangos veikimą ir netgi sukels gedimą.
1. Aukštos erdvėlaivio aplinka
Kai orlaivio variklis veikia dideliu greičiu, degimo kameros temperatūra gali pasiekti didesnę kaip 2000 laipsnių laipsnį. Dėl aukštos temperatūros variklio medžiagos našumas sumažės, o tai paveiks jo patikimumą ir tarnavimo laiką. Įvedant skysčio azoto aušinimo sistemą, pagrindinėse variklio dalyse temperatūra gali būti veiksmingai sumažinta. Tyrimų duomenys rodo, kad aušinant skystu azotu, variklio turbinų ašmenų veikimo temperatūra gali būti sumažinta 300–500 laipsniais, žymiai pagerinant aukštos temperatūros atsparumą, pratęsiant tarnavimo laiką ir pagerinant bendrą variklio veikimą ir patikimumą.
2. Temperatūros kontrolės reikalavimai elektroninei įrangai
Erdvėlaivio elektroninėje įrangoje skysto azoto vėsinantis poveikis yra toks pat labai svarbus. Nuolatiniam elektroninių technologijų kūrimui, elektroninių prietaisų integracija į erdvėlaivį didėja ir didėja, didėja galios tankis, o sukelta šiluma smarkiai padidėja. Pavyzdžiui, aukštas palydovo - galios ryšio įranga sukuria didžiulę šilumą veikimo metu, o per didelė temperatūra sukels nestabilų signalo perdavimą ir padidins įrangos gedimo greitį. Skystųjų azoto aušinimo technologija gali veiksmingai kontroliuoti elektroninės įrangos darbinę temperatūrą ir užtikrinti stabilų įrangos veikimą. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad elektroninių prietaisų, aušinamų skystu azutu, gedimų dažnis sumažėja maždaug 40%, palyginti su tuo, kai jie nebuvo atvėsinti, o tai žymiai pagerina erdvėlaivių ryšių sistemos patikimumą ir stabilumą.
Cheminė inercija garantuoja saugumą
Skystas azotas yra inertinės dujos, turinčios ypač stabilias chemines savybes. Daugelyje „Aerospace“ įrangos taikymo scenarijų skysto azoto inertinės charakteristikos teikia svarbią saugos garantijų palaikymą.
1. Degalų kaupimas ir pristatymo sauga
Orlaivio degalai dažniausiai yra degūs ir sprogstami angliavandeniliai, keliantys tam tikrą saugos riziką. Skysčio azoto įpurškimas į degalų laikymo baką arba perteikiantis vamzdynas gali sudaryti inertinių dujų apsauginį sluoksnį ant degalų paviršiaus, efektyviai sumažinti deguonies kiekį ir slopinti degimo ir sprogimo atsiradimą. Pvz., Užpildžius orlaivio degalų baką tinkamu kiekiu skysto azoto, deguonies rezervuare deguonies kiekis gali sumažinti iki 5%, o tai yra daug mažesnė už degalų laikymo ir transportavimo degalų saugos ir transportavimo deguonies koncentracijos apatinę ribą.
2. Raketų variklio bandymo saugos garantija
Atliekant raketinius variklius, reikia daugybės degių raketinių sraigtų, tokių kaip skystas vandenilis ir skystas deguonis. Naudojant skystą azotą aplink bandymo įrenginį, kad susidarytų inertinės dujų aplinka, apsaugo nuo gaisrų ir sprogimų, kuriuos sukelia raketinis nuotėkis. Remiantis statistika, raketų variklio bandymo vietų avarijos procentas, apsaugotas skysto azoto, sumažėja maždaug 60%, palyginti su apsaugos priemonių nebuvimu, užtikrinant patikimas variklio tikrinimo saugos garantijas.
Išteklių turtingumas ir išlaidų pranašumai
Pagrindinis skysto azoto šaltinis yra oras, iš kurio azoto kiekis sudaro apie 78%. Azotą ore galima atskirti ir suskystinti į skystą azotą per gilią - aušinamą oro atskyrimo technologiją. Todėl pakanka skysto azoto tiekimo, kuris gali patenkinti didelių - mastelio taikymo poreikius aviacijos ir kosmoso lauke.
Palyginti su kitais specialiais aušinimo skysčiais ar apsauginėmis dujomis, skystą azotą yra gana lengva gaminti ir jos yra mažesnės. Remiantis statistika, skysto azoto kaina, naudojama aušinti ir apsaugoti aviacijos ir kosmoso įrangą, yra apie 5 milijonai juanių per metus, o jei naudojami kiti aušinimo skysčiai, turintys panašų našumą, bet sunkiau gaminti, išlaidos gali padidėti 3 - 5 kartus. Nedaugis skysto azoto kaina ne tik sumažina įrangos veikimą, bet ir pagerina jo ekonominį gyvybingumą didelio masto programose.
Pagalba aviacijos ir kosmoso medžiagų testavimas
Aviacijos ir kosmoso medžiagos turi išlaikyti puikius rezultatus ekstremalioje aplinkoje, o skystas azotas vaidina svarbų vaidmenį atliekant medžiagų tyrimus ir vystymąsi bei testavimą. Įdedant medžiagą į skysto azoto aplinką, kad būtų žemas - temperatūros našumo bandymas, erdvėlaivio veikimo būklę galima imituoti dideliame aukštyje ir žemoje temperatūros aplinkoje.
Pavyzdžiui, atliekant skystojo azoto žemą - temperatūros tempimo tempimo bandymus naujose aliuminio lydinio medžiagose, tyrimas nustatė, kad skystos azoto aplinkoje -196 laipsnio aplinka yra –196 laipsnių, kai kurių naujų aliuminio lydinių medžiagų stiprumas yra maždaug 20% aukštesnis nei normali temperatūra, o tvirtumas išlieka aukšto lygio. Tokie eksperimentiniai duomenys teikia svarbią paramą aviacijos ir kosmoso medžiagų tyrimams ir tobulinimui ir užtikrina medžiagų patikimumą praktiškai.
Skystas azotas tapo nepakeičiama ir svarbia medžiaga aviacijos ir kosmoso lauke dėl puikios žemos - temperatūros aušinimo savybės, cheminės inercijos, gausūs ištekliai ir išlaidų pranašumai, taip pat pagrindinį vaidmenį atliekant medžiagų bandymą. Skystojo azoto pritaikymas aviacijos erdvėje ne tik teikia tvirtą palaikymą tobulinant aviacijos ir kosmoso technologijas, bet ir skatina nuolatinį orlaivių ir erdvėlaivių našumo tobulinimą. Ateityje, nuolat plėtojant aviacijos ir kosmoso technologijas, skysto azoto taikymo perspektyvos bus platesnės.
