¿Cuánta energía térmica, en julios por centímetro cuadrado, se requiere para encender materiales aeroespaciales comunes?

¿Cuánta energía térmica, medida en julios por centímetro cuadrado, se necesitaría para:

  • derretir (o encender, si es posible) pintura de avión comercial de uso común

  • derretir (o encender, si es posible) compuestos aeroespaciales de uso común

La razón por la que pregunto:

Estoy trabajando en escribir un avión propulsado por un reactor nuclear en un entorno de ciencia ficción. Utiliza un reactor refrigerado por sales fundidas de ciclo de aire indirecto para calentar el aire y proporcionar empuje sin usar combustible (aparte de la revisión ocasional del reactor/cambio de combustible nuclear). Los paneles del radiador están integrados en su piel. Está destinado a ser un vehículo de carga subsónico de larga distancia, no una especie de jet supersónico de lujo.

Estoy escribiendo una escena en la que se aleja volando de una explosión nuclear (a una velocidad máxima; sus radiadores ya se están sobrecalentando), pero no se aleja lo suficiente como para evitar que sus radiadores exploten o pierdan refrigerante y la pintura se derrita. debido a los efectos térmicos. ¿Qué tan poderosos deberían ser esos efectos térmicos? Me imagino que los radiadores llenos de sales fundidas que se deforman requerirían mucho más calor por centímetro cuadrado que la pintura que se derrite.

Pedí "materiales aeroespaciales comunes" en lugar de "vanguardia" porque estas cosas están destinadas a ser producidas en masa en un entorno relativamente futurista.

los radiadores no se pintarán ni se fabricarán con materiales compuestos para aeronaves. desea el menor aislamiento posible en los radiadores.
@John Me refiero a la pintura como algo separado que se derrite, y usé compuestos como punto de referencia. No estoy seguro de cuán duraderos serían los paneles del radiador en comparación.
mejor pregúntese por qué su avión tiene radiadores expuestos, eso es extremadamente raro, los aviones modernos usan tomas de aire forzadas y radiadores internos ya que es mucho más eficiente,
este documento debería ser útil apps.dtic.mil/sti/citations/AD0362112 EFECTOS DE LAS EXPLOSIONES NUCLEARES EN LOS COMPONENTES DE LOS AVIONES DE CAZA
@ John, pensé que no tendría suficiente área de superficie para compensar el enfriamiento del reactor de fisión nuclear que proporciona calefacción al motor. IIRC, dicho sistema en realidad no se ha probado en vuelo (aunque un avión con dicho sistema voló sin que estuviera activado). Además, gracias por el documento, será de un valor incalculable.
el aire que fluye siempre se enfriará mucho más rápido que la radiación pasiva, los mecanismos de contracorriente son muy eficientes, es por eso que todas las máquinas que pueden los usan. solo las naves espaciales necesitan depender de la radiación pasiva. con el flujo de aire activo, puede apilar radiadores paralelos muy juntos porque siempre tienen aire fresco para calentar también. en.wikipedia.org/wiki/Countercurrent_exchange
@John ¿No querrías los radiadores en el motor? Dado que esta nave utiliza motores a reacción termonucleares, necesita tomar aire más frío y luego calentarlo y comprimirlo. Si coloca los radiadores en la entrada, el aire que ingresa no es tan frío, y si los coloca en el escape, no podrán transferir tanto exceso de calor fuera del sistema.
La unidad SI aceptada para la energía es Joule. (La caloría 'pequeña' es SI, pero está obsoleta)
@KEY_ABRADE sí, lo ideal sería descargar su calor dentro del motor para proporcionar empuje, si por alguna razón necesitara arrojar más cabeza, simplemente póngala en la entrada. no debe haber radiadores expuestos en ninguna parte de la nave researchgate.net/figure/…
@Allan En ese caso, lo editaré a "julios/cm^2".
@John Ya lo hace; ¿No necesitarías radiadores adicionales para lidiar con el excedente?
no deberías la forma en que funcionan los motores no debería haber mucho excedente, excepto tal vez al aterrizar, e incluso si lo haces, simplemente los pegas en el interior de los lados de la admisión como los motores a reacción normales.

Respuestas (1)

¿Cómo se pintan los aviones? esmalte y epoxi.

Es difícil encontrar datos sobre el punto de autoignición del esmalte, pero para el epoxi es 300C .

El compuesto de carbono se quemará a 300-500C .

A modo de comparación, la madera se enciende a 380C . Entonces, las respuestas sobre cuándo se encenderá espontáneamente la madera también responderán a la pregunta de cuándo se encenderán espontáneamente los materiales aeroespaciales.

Basado en esto :

La quema repentina de la superficie de los objetos, particularmente los objetos de madera, ocurrió en Hiroshima hasta un radio de 9,500 pies desde X; en Nagasaki, las quemaduras eran visibles hasta 11,000 pies de X.

Nukemap enumeró el "radio de radiación térmica" para quemaduras de tercer grado como 1,96 km (6266 pies) para Hiroshima y 2,21 km (7255 pies) para Nagasaki. 9500 pies es un 51% mayor que 6266 pies y 11000 pies es un 51% mayor que 7255 pies.

Por lo tanto: tome la distancia que enumera Nukemap para quemaduras cutáneas de tercer grado y multiplíquela por 1,5, y obtendrá la distancia máxima que los materiales aeroespaciales o de madera pueden recibir quemaduras superficiales.

Brillante respuesta - gracias. Voy a señalar que NUKEMAP-2 en realidad tiene una configuración para cuando la madera seca estallará en llamas: 35 calorías pequeñas por cm ^ 2, o alrededor de 146,44 julios/cm ^ 2. Lo usaré como una estimación conservadora para la ignición de compuestos aeroespaciales, mientras que el radio de quemadura de tercer grado * 1.5 es la estimación más "excepcional".
@KEY_ABRADE 9500/6266 = 1,51611 y 11000/7255 = 1,51619. Estas proporciones son tan exactas, especialmente cuando se comparan con la imprecisión de 9500 pies y 11000 pies, que sospecho que Nukemap usó esas cifras de 9500 pies y 11000 pies como calibración.
¿Cuánta energía térmica, en julios por centímetro cuadrado, se requiere para encender materiales aeroespaciales comunes?
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