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液氦,一種神奇的軍用冷卻劑!

2021-01-23 23:43 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



瀚海狼山(匈奴狼山)專門提到,F(xiàn)22A自重過大是因?yàn)閮?nèi)部使用了至少2噸的液氦作為冷卻劑。其實(shí)液氦循環(huán)除了冷卻F22A的相控陣?yán)走_(dá)效果極好。而且循環(huán)起來也可以冷卻F22A的尾噴管,可以極大地降低紅外特征。液氦冷卻性如此之好。在于其天然的物理特征。液氦是氦的液化體。無色透明,無臭無味。沸點(diǎn)只有4.125K。要知道絕對(duì)零度是零下273.15度,液氦能把物體冷卻到接近零下270度。而且液氦還在常壓下永遠(yuǎn)不會(huì)凝固,也就是它再冷也不會(huì)“結(jié)冰”。只有加壓到25個(gè)以上大氣壓才成為固體,這個(gè)特征也極為有用,也就是基本永遠(yuǎn)不用擔(dān)心液氦會(huì)凝固堵塞管道。氦的早期應(yīng)用是在發(fā)現(xiàn)液氫容易爆炸后用氦氣來充飛艇和氣球。氦氣的密度要比空氣小得多,所以往氣球和飛艇里充入氦氣。


氦氣還應(yīng)用于深海下潛。潛水員常常要使用氦氣和氧氣混合而成的人造空氣。這是因?yàn)樵谒碌母邏涵h(huán)境下,氮?dú)鈺?huì)溶解在血液中,當(dāng)潛水員上浮的時(shí)候壓力減小,血中的氮?dú)獗慵娂娨莩觯纬蓺馀荻氯?,使?jié)撍畣T患上極為難受的“減壓癥”。氦氣在高壓下也難溶于水,所以用它來代替氮?dú)饩涂梢越鉀Q這個(gè)問題。如果買不到氦氣,只好用氖氣。高壓下也難溶于水。氦氣在電焊、硅晶片生產(chǎn)中還可以用做保護(hù)氣,可以隔絕氧氣,避免電焊工件、單質(zhì)硅和氧氣發(fā)生討厭的化學(xué)反應(yīng)。2000年超級(jí)大國(guó)消耗的所有氦氣中,有18%用在了焊接上,還有16%用作其他工業(yè)的保護(hù)氣。不過如果沒有氦氣,可以用更便宜的氬氣。因此氦氣的最大應(yīng)用還是在低溫超導(dǎo)領(lǐng)域,也就是液氦的級(jí)別。目前所有的,


超導(dǎo)材料,都要在零下130℃以下的低溫中才能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性,其中應(yīng)用最廣泛的那幾種,只有液氦能比較簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)這樣的極低溫。低溫超導(dǎo)在電磁炮和其他電磁有關(guān)的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,甚至核磁共振等設(shè)備也需要液氦。另外液氦涉及未來的超級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。一般來說,從熱力學(xué)原理來說,渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)吸收冷空氣,然后噴出熱尾流來飛行,這本身就有一定的能源浪費(fèi)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的尾流和吸收的空氣一樣冷,這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)的做功效率才是最高的。想要要實(shí)現(xiàn)理論上的這一點(diǎn),必須離不開液氦這種物質(zhì)。天然氣中的氦氣是鈾之類的放射性元素衰變的產(chǎn)物。只有在天然氣礦附近有鈾礦時(shí),氦氣才能在天然氣中匯集。超級(jí)大國(guó)生產(chǎn)和儲(chǔ)存的氦氣,要占世界總產(chǎn)量的80%以上,氦氣資源占50%以上。

這不得不說是一個(gè)值得解決的長(zhǎng)期問題。


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