不少人听说过音障?热障,而对于黑障,绝大多数人却闻所未闻?其实,黑障是发生在大气层的一种特有现象?当卫星?航天飞机?宇宙飞船?洲际导弹等空间飞行器以很高的速度进入大气层返回地球时,在一定高度和一定时间内与地面通信联络会严重失效,甚至完全中断,这就是黑障?
我们知道,所有空间飞行器返回大气层的时候,飞行速度极高,可以达到音速的十几倍至几十倍?这就使飞行器的前端形成了一个很强的激波?由于飞行器头部周围激波的压缩和大气的粘度作用,使高度飞行的动能大量转化为热能?飞行器表面达到很高温度时,气体和被烧蚀的防热材料均发生电离?于是,在飞行器的周围形成一层高温电离质,等离子体鞘与电磁波相互作用,从而导致用于通信的电磁波传输衰减或反射,此时,地面与飞行器之间的无线电通信便中断了?
随着飞行器高度的下降,当速度降低到一定程度时,不再有足够的温度使气体分子电离,等离子体鞘解除,黑障就会消失?
神九载人飞船在返回地面时经历了四个阶段：制动飞行阶段、自由滑行阶段、再入大气层阶段、着陆阶段。其中，第三阶段即再入大气层时，飞船的返回舱与地球的距离约 100公里，高速下坠的飞船表面与“稠密”大气发生摩擦而产生巨大热量，在飞船表面形成了高温等离子气体层，屏蔽了电磁波，使飞船在约240秒的时间内暂时失去与地面的联系，这就是“黑障”现象；当返回舱距离地球约40公里时，黑障消失，返回舱恢复与地面通信联系，继续下降。黑障 航天飞船的返回舱在以超高速进入大气层时会产生激波，使返回舱表面与周围气体分子呈黏滞状态，温度不易散发，形成一个温度高达几千摄氏度的高温区。高温区内的气体和返回舱表面材料的分子被分解和电离，形成一个等离子区。它像一个套鞘似地包裹着返回舱。因为等离子体能吸收和反射电波，会使返回舱与外界的无线电通信衰减，甚至中断。这种现象就称为黑障。 黑障区范围取决于再入大气层物体的外形、材料、再入速度、无线电频率和功率。黑障现象对飞船返回舱再入大气层时影响很大，在黑障区内会使通信中断。所以在这段时间里返回舱无法与指挥台联系，返回舱穿越黑障是有一定的危险性的， 目前黑障现象还是无法避免的。 [编辑本段]热障的定义 当飞行器在稠密大气中作超音速飞行时，受激波与机体间高温压缩气体的加热和机体表面与空气强烈摩擦的影响，飞行器蒙皮的温度会随M数的提高而急剧上升。飞行 M数为 2.0时，机头处的温度略超过100℃。而当 M数等于3.0时，飞行器表面的温度则升至350℃左右，已超过了铝合金的极限温度，使其强度大大削弱。航空界把飞行器作高速飞行时所遭遇到的这种高温情况称之为“热障”。一般把M数 2.5作为“热障”的界线，低于这一值，气动加热不严重，可用常规的方法和材料设计、制造飞机；高于该值，则必须采取克服气动加热问题的措施，如用耐高温的钢或钛合金制造飞机的蒙皮和框架等。宇宙飞船和返回式卫星在重返大气层时，M数更高，它们的外表温度可达 1000多度。为保证其不致被烧毁，飞船和返回式卫星的头部得用烧蚀材料包上一层，让它在高温时烧掉，以吸收气动加热时产生的热能。 [编辑本段]音障现象 音障是一种物理现象，当物体（通常是航空器）的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波（Shock Wave）的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。突破音障进入超音速后，从航空器最前端起会产生一股圆锥形的音锥，在旁观者听来这股震波有如爆炸一般，故称为音爆或声爆（Sonic Boom）。强烈的音爆不仅会对地面建筑物产生损害，对于飞行器本身伸出冲击面之外部分也会产生破坏。 除此之外，由于在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。在比较潮湿的天气，有时陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点（Dew Point）温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。但由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。