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【UC硬體03】高達中的散熱冷卻——如何防止MS過熱?

2022-08-14 17:30 作者:MSZ-006-3  | 我要投稿

Presented by GUNDAM T.C.R.I.

本文僅供參考,詳細請參考設定原文進行思考查證

? 首先感謝提供OFF、GPF、MSB等資源的文姐(新浪微博@-射命丸文-)和提供GFF資源的郡主(新浪微博@斑鳩郡主)以及各位不知名的資源貢獻者。

譯者/編者:z3(bilibili@MSZ-006-3/百度貼吧@z高達3號機,本文圖解皆為編者個人翻譯,可根據(jù)注釋或參考文獻列表自行查找原圖。

校對&協(xié)力:阿茶(新浪微博@Asuka香No1)、CV(bilibili@CraftV)、高野(新浪微博@蒼崎榛子)、高扎(新浪微博@要高扎古抱抱))、南部(新浪微博@astastya)、賽克(bilibili@Xeku-Eins) (按字母順序排列)

關鍵詞:熱量傳遞、散熱、冷卻、熱口、排氣口、散熱板、氣冷、水冷、熱防御


目錄

1. 引言?

2. 正文

??2.1.?熱量傳遞的三種基本方式

??2.2. 宇宙與大氣環(huán)境下的散熱概論

??2.3. 基礎的散熱冷卻系統(tǒng)

? ??2.3.1.?動力管

? ? 2.3.2. 裝甲散熱

? ??2.3.3.?散熱板

? ? 2.3.4.?熱核推進器與散熱

? ??2.3.5.?進氣/進水口

??2.4.?特殊的散熱冷卻系統(tǒng)

? ??2.4.1.?水陸兩用MS的蓄水功能

? ??2.4.2.?氣冷專用散熱塊

? ? 2.4.3. 冷卻劑儲蓄罐

? 2.5.?MS用武器的散熱冷卻

? ??2.5.1. 光束武器

? ??2.5.2. 實彈武器

??2.6.?宇宙艦艇及宇宙設施的散熱和冷卻

??2.7. 特殊兵器/系統(tǒng)的冷卻

? ??2.7.1.?耶夢加得的散熱冷卻系統(tǒng)

? ??2.7.2.?生物電腦的冷卻機構

??2.8. 第二期MS的散熱問題

??2.9.?從外部因素引起的高熱中保護機體

? ??2.9.1.?太陽光對策

? ??2.9.2.?核爆時的熱輻射對策

? ??2.9.3.?突入大氣層的對策

3.?后記

4. 參考文獻

5. 附錄

??5.1.?附錄Ⅰ-降低產(chǎn)熱量的手段與運用方式

??5.2.?附錄Ⅱ-廢熱的利用

? 5.3. 附錄Ⅲ-低溫環(huán)境用MS

??5.4.?附錄Ⅳ-不會發(fā)熱的發(fā)光材料

6. 致謝


1. 引言?

? MS不僅擁有米諾夫斯基·尤內(nèi)斯庫型熱核反應爐,還具有眾多可動部位的關節(jié)驅動裝置,而且無論內(nèi)部還是外部都配備了強力的火器,因此自然會產(chǎn)生巨大的熱量。積蓄熱量會直接引起過熱導致機體停止或計算機熱失控,最壞的情況下還會導致熱核反應爐熔解,因此MS不僅采用了冷卻劑和散熱板等傳統(tǒng)散熱技術,還采用了熱核反應爐和熱核推進器的組合,這些發(fā)達的散熱冷卻系統(tǒng)是MS正常運行的關鍵。

運作中的MS,有時會產(chǎn)生徒手無法觸碰的高溫,這在難以進行自然散熱的宇宙和沙漠地帶尤為嚴重。

??同時散熱冷卻能力的強弱與MS性能的高低也存在千絲萬縷的聯(lián)系。MS的散熱冷卻系統(tǒng)歷史悠久,在MS-05 扎古Ⅰ的時候就已經(jīng)受到關注。扎古Ⅰ雖然在米諾夫斯基粒子散布環(huán)境下實現(xiàn)了高度的運用性,但是軍方對其的評價并不高。其中一個原因便是該機的散熱能力低下導致運作時間較短,MS的性能高低與散熱能力強弱的關聯(lián)度日益明顯。而解決這一問題的MS是MS-06 扎古Ⅱ,通過提高散熱冷卻性能,扎古Ⅱ成功延長了運行時間,同時也提高了出力。

? 從扎古Ⅱ的事例不難發(fā)現(xiàn),提高散熱性能可以應對由于高功率化引起的產(chǎn)熱量增大。此后,MS的高性能化與散熱機構的強化一直保持著密切的關系。本文將對MS的散熱冷卻問題,以及針對該問題的系統(tǒng)進行說明。



2. 正文

? 2.1.?熱量傳遞的三種基本方式

①熱傳導:一個分子向另一個分子傳遞振動能,使熱能從高溫向低溫部分轉移。例如,固體內(nèi)部熱量從溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分,就是以導熱的方式進行的。應用為冷卻劑循環(huán)管道等。

②熱對流:是指由于流體的宏觀運動而引起的流體各部分之間發(fā)生相對位移,冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。對流傳導因為牽扯到動力過程,所以比直接傳導迅速。在大氣環(huán)境內(nèi)普遍存在。

③熱輻射:是指直接通過電磁波輻射向外發(fā)散熱量,傳導速度取決于熱源的絕對溫度,溫度越高,輻射越強。應用為裝甲散熱等。

《Gundam Perfect File》53期25頁插圖


? 2.2. 宇宙與大氣環(huán)境下的散熱概論

? MS的散熱冷卻系統(tǒng),大致可分為宇宙用和大氣層內(nèi)用(包括水中),而前者也同樣可在大氣層內(nèi)使用。因為MS最初是作為宇宙用機動兵器而誕生的,所以最早受到重視的是宇宙用散熱冷卻系統(tǒng)。

??宇宙用的散熱系統(tǒng)是以在真空環(huán)境使用為前提的技術,因為不存在外部介質,即使周邊環(huán)境接近絕對零度(-273.15℃),散熱問題也尤為嚴重,此時機體的冷卻大部分由自身進行。而該系統(tǒng)又可以分為兩種,一種是以提高紅外線輻射效率來進行散熱的技術,如多數(shù)吉翁軍系機體會將暴露在機外的動力管作為制冷劑的傳導管,使熱量分散到機體各部,采用了便于從裝甲表面輻射熱量的構造。另一種是將熱量轉移到蓄熱物質(如推進劑、冷卻劑),再將蓄熱物質釋放到機體外,以此降低自身溫度的技術,各類機體都有普遍采用。

? ?大氣層內(nèi)的散熱系統(tǒng)是以地球上或殖民衛(wèi)星內(nèi)存在的大氣和水為核心的氣冷/水冷式散熱。因為可以利用機體外部的空氣和水等物質,冷卻不會成為太大問題。胸部等處設有大型進氣口的地球聯(lián)邦軍制MS,以及吉翁軍的水陸兩用MS,均能在此環(huán)境下發(fā)揮高度的冷卻機能。

《Gundam?Perfect File》108期23頁插圖


? 2.3.?基礎的散熱冷卻系統(tǒng)

? 下圖以RMS-106 高扎古為例,對MS主要采用的散熱冷卻結構進行了簡要示例。接下來將對各種基礎散熱冷卻系統(tǒng)進行系統(tǒng)性介紹。

《Gundam Perfect File》108期24頁插圖


? ? 2.3.1. 動力管

? 將制冷劑循環(huán)系統(tǒng)加入動力、電力傳輸管道中,可以使機體內(nèi)產(chǎn)生的熱量分散到機體各部分,從而在裝甲板等處向機體外散發(fā)。這在吉翁公國系MS中比較多見,而大魔和勇士等的動力管則為內(nèi)置型。此外,動力管內(nèi)與機體驅動相關的流體脈沖管線也可兼任冷卻系統(tǒng),管線內(nèi)用于傳遞脈沖狀壓力的流體便相當于制冷劑。

《Gundam?MS Bible》第41期插圖,下文自帶中文的圖解皆出自此期,z3個人翻譯。
MS-09G 多瓦吉在肩部露出了內(nèi)部的動力管道。這一方面是為了散熱,另一方面也可以認為是為了提高機體性能,增加了內(nèi)裝零件而無法放入裝甲內(nèi),詳細情況不明。


? ? 2.3.2. 裝甲散熱

? 利用裝甲板作為蓄熱、散熱板,原理是將產(chǎn)生的熱量積蓄到各處的裝甲上,以輻射紅外線的形式散熱,因此機體的表面積不同會導致冷卻效果有所差異。由于不需要專用的散熱冷卻機構等原因,在最初的MS開發(fā)時期被廣泛采用。雖然在宇宙中也有效果,但散熱并不完全,很多時候需要在返回艦艇或基地后進行強制冷卻。

??雖然裝甲散熱具有容易被紅外線探測的缺點,但米諾夫斯基粒子能在一定程度上遮蔽紅外線,因此不至于立刻被發(fā)現(xiàn)。

?z3注:《Master Archive Mobile Suit 》系列中有說法認為,一些MS的紅色涂裝裝甲,如吉姆的胸甲、Z高達的腳部等,是裝甲散熱的集中部位(散熱管道密集處),機體剛停止運行后,駕駛、整備人員無法直接觸碰此處,這些部位的紅色涂裝相當于一種視覺警告,請酌情參考。


? ? 2.3.3. 散熱板

? 與裝甲板不同,屬于暴露在機體外的散熱冷卻專用機構(也有很多機體在該處同時設置了傳感器)。能使冷卻劑在內(nèi)部循環(huán),具有優(yōu)秀的散熱性能,但耐彈性低。表面凹凸較少的機體多在宇宙中使用這一機構。

裝備了散熱板的代表性機體有PMX-003 鐵奧、MSK-008 迪杰等。


? ? 2.3.4. 熱核推進器與散熱

? 上述三種都是將熱以電磁波形式放出的“輻射散熱”手段。但是光用輻射無法達到令人滿意的冷卻效果。為了應對這一問題,大部分機體也都采取了推進劑排熱,可通過噴射帶熱的推進劑將熱量排出機體外。

??MS搭載的與熱核反應爐直連或一體化的熱核推進器,不但比沖高于以往的推進器,而且推進劑也可以作為冷卻劑來冷卻熱核反應爐,之后再將帶有熱量的推進劑噴射出去,達到降低反應爐溫度的目的。雖然冷卻效果很好,但也存在消耗推進劑的問題,在裝備有燃料罐等的情況下,可以說是特別有效的冷卻系統(tǒng)。

據(jù)說MS-09 大魔便是通過推進劑排熱將熱核反應爐的溫度降低了數(shù)萬度,能持續(xù)進行約5個小時的氣墊移動且不至于過熱。

??

? ? 2.3.5. 進氣/進水口

? 只在大氣層內(nèi)或水中發(fā)揮作用的進氣口。從機外吸入的空氣和水可以冷卻熱核反應爐等。如果是熱核噴氣/水流引擎一體化的機體,還可兼作“推進劑”的吸入口。因為是從外部將冷卻劑導入爐心進行排熱的手段,因此被稱為“開放循環(huán)型”(水冷則稱為“開放循環(huán)水冷式”)。

因為米諾夫斯基-尤內(nèi)斯庫型熱核反應爐的堆芯由I力場保持,所以經(jīng)過反應爐附近的冷卻劑不會受到放射線的照射。

??其中水冷式的冷卻效果尤為優(yōu)秀,采用了水冷式的水陸兩用MS能搭載高出力的熱核反應爐,同時也方便使用產(chǎn)熱量較大的MEGA粒子炮。

重視陸戰(zhàn)能力的MSM-07 魔蟹的發(fā)電機是水冷和空冷的復合式,胸部設有兩種散熱開口。

? 吉翁軍的陸戰(zhàn)用MS也積極采用了氣冷,如MS-06J?陸戰(zhàn)型扎古Ⅱ搭載了氣冷式J21-M3ESJ型熱核反應爐,MS-06K 扎古加農(nóng)更是在胸部設置了類似聯(lián)邦系機體的排氣、進氣口。

MS-14 勇士胸部的排氣、進氣口,在大氣環(huán)境下可以同時使用氣冷方式,讓本機發(fā)揮一定的陸戰(zhàn)性能。勇士散熱能力的提升,也被認為是為了配合能使用光束武器的高出力發(fā)電機,類似例子還有戰(zhàn)后與GP計劃相關的高出力吉姆,在肩部增設了進氣口。

z3注:《Master Archive Mobile Suit RGM-79 GM》中有說法認為,MS的進氣/排氣口(比如胸部)還能儲蓄液態(tài)蓄熱物質,加熱后可將其以氣態(tài)排出,同時輔助姿態(tài)控制,因此這一結構也能在宇宙中使用,請酌情參考。


? 2.4. 特殊的散熱冷卻系統(tǒng)

? ? 2.4.1. 水陸兩用MS的蓄水功能

? 壓載艙是通過吸入或排出水來調(diào)節(jié)潛航深度的裝置,大多裝備在潛水艇或水陸兩用MS上,搭載了水冷式發(fā)電機的機體在陸戰(zhàn)時會將其作為冷卻水儲存罐使用,能有效延長水陸兩用MS陸戰(zhàn)時的活動時間,同時繼續(xù)使用光束武器。

AMX-109 卡普爾據(jù)說還能夠在多重化的高達尼姆合金裝甲之間儲存冷卻水。


? ? 2.4.2. 氣冷專用散熱塊

? 散熱塊是只在大氣層內(nèi)和殖民衛(wèi)星內(nèi)發(fā)揮作用的氣冷式散熱冷卻機構,屬于自舊世紀以來就有的技術,擁有悠久的歷史。與吸氣類型不同,該裝置通過機外露出的凹凸型塊體和空氣的接觸進行散熱,原理與散熱板相似。這項機構在吉翁公國軍的沙漠/熱帶用MS上便有使用。

MS-06D 扎古沙漠型背包上配備的Puma B4型散熱塊是其代表型號。


? ? 2.4.3. 冷卻劑儲蓄罐

? 有時僅靠機體自身的散熱機構,并不足以讓其完全冷卻至可正常運行的溫度,這時往往需要專門增設容器儲存冷卻劑,雖不像用于冷卻的推進劑一樣可用于機動,但也確實是一種有效的冷卻技術。

? Flat Mouse是聯(lián)邦軍在MS構想之前使用的強行偵察機,為了快速接近并在偵察后迅速脫離目標,采用了渦扇-沖壓組合噴氣發(fā)動機,但在開發(fā)時出現(xiàn)了引擎部過熱的問題,量產(chǎn)機在引擎單元上部裝備了冷卻劑罐(下方則是一體化的攝像機吊艙)。

Flat Mouse只不過是舊世紀高速飛機的應用,雖然技術上很成熟,但在米諾夫斯基粒子散布下,配備的偵查用電子設備就會產(chǎn)生錯誤操作,無法于實戰(zhàn)發(fā)揮完美的功能,只能說是平庸的機體。

? ? 從AMX-002?露維·捷露背面斜向下伸出兩根大型莢艙也是冷卻劑罐,MA因為運用領域被限定,多數(shù)只會搭載特定的冷卻系統(tǒng)。

莢艙上看似狹縫的東西很容易誤認為是推進器,實際上是強制排熱器。

? EMS-TC02 幻影(Phantom)是木星共和國鷹派開發(fā)的米諾夫斯基推進(Minovsky Drive)裝置配備型MS,但其技術并不成熟,散熱問題也尚未解決,名為“幽靈之光”的米諾夫斯基推進裝置使用極限只有15分鐘左右,因此不得已在背包處配備了強制冷卻莢,不過就算如此,也只能大約再多延長15分鐘。

? 而由幻影修改而來的XM-XX 幽靈高達(Ghost Gundam)增設了背包強制冷卻劑的搭載量,提升了強制冷卻劑的循環(huán)功能,使得“幽靈之光”的使用時長有所增加(但仍然遠未達到最初預定時長)。

? 此外,在需要進行長時間作戰(zhàn)或作業(yè)時,一些MS也會選擇裝備冷卻劑罐來延長運用時間。據(jù)說在一年戰(zhàn)爭初期,就曾有背負大型冷卻劑罐和火箭燃料箱的扎古,負責對殖民衛(wèi)星進行結構補強并安裝核脈沖推進系統(tǒng)。但扎古的機動性也隨之顯著降低,兩次不列顛作戰(zhàn)期間,在作業(yè)中因此被擊墜的扎古層出不窮,吉翁軍優(yōu)秀的駕駛員接連損失。?

? 背負著冷卻劑罐進行作業(yè)的MS-06 扎古
《Gundam Century》第37頁插圖

??

2.5. MS用武器的散熱冷卻

? ? 2.5.1. 光束武器

? 以光束步槍為代表的MS裝備也是不可忽視的熱源。特別是擁有長炮管類型的光束步槍不僅出力高,而且還具備大量的粒子加速、收束環(huán),因此產(chǎn)熱量很大。如果放任不管的話會導致炮身變形和機關部位過度加熱,所以一般會加入散熱冷卻系統(tǒng)。

①勇士M型指揮官機用光束步槍

??MNG-110光束機槍是勇士M型指揮官機裝備的大型光束步槍。可以通過從槍體尾部插入的冷卻劑罐來進行冷卻。側部被設置的鼓狀裝備是E-pack。

戰(zhàn)后西瑪艦隊所運用的MS-14Fs就有使用這一武器,鑒于E-pack技術的成熟時期,該武器被認為是一年戰(zhàn)爭后修改的產(chǎn)物。


②AGX-04用光束機槍

??配備給AGX-04(角馬)的試制型光束機槍。雖然可以連續(xù)發(fā)射,但是冷卻問題嚴重,在過載的情況下冷卻器的上表面滑動,進行強制冷卻。緊接著限制器啟動,在一定時間內(nèi)不能連續(xù)射擊,所以雖然號稱可以連發(fā),但是性能還不是很完備。

為防止射擊精度下降,也在槍身設置了冷卻用的熱護套,槍身下方為冷卻劑罐。
z3注:0083OVA/劇場版中并未展現(xiàn)這一散熱機構,反而是高達創(chuàng)戰(zhàn)者第一季25話中有相關畫面。


③狙擊型扎古Ⅰ用光束狙擊步槍

??最初期的長距離光束步槍。出力高,射程遠,但發(fā)熱量巨大,長時間或連續(xù)使用時需要外部冷卻裝備以及更換槍管(平常收納在槍管盒中,掛在背包的鎖存器上)。


④吉姆狙擊手/狙擊型吉姆Ⅱ用光束狙擊槍

?通過連接大型外部冷卻/發(fā)電設備,可實現(xiàn)對遠程目標的大功率持續(xù)光束攻擊。如果是單發(fā)的話,即使沒有外部設備也可以射擊。

z3注:吉姆狙擊手的大型背包和罐狀裝置為MG模型原創(chuàng),設定上兩者都具有冷卻及發(fā)電功能。


? ? 2.5.2. 實彈武器

? 較為傳統(tǒng)的實彈兵器的冷卻問題同樣不可忽視,為此人們也采取了各種措施。

①陸戰(zhàn)型高達用100mm機關槍

??裝備有帶孔熱護套的手持式實彈機關炮,作為MS用手持火器十分小巧,同時也沒有忽視炮身的冷卻。

《MASTER ARCHIVE MOBILE SUIT RGM-79 GM》第93頁圖


②鋼加農(nóng)用加農(nóng)炮

??240mm口徑的實彈加農(nóng)炮,通過改良填裝方式,以及在炮身上裝備強制冷卻用的液冷式熱護套,能夠以扎古機槍級別的連射速度發(fā)射導彈。

采用光束加農(nóng)炮的吉姆加農(nóng)Ⅱ同樣裝備有類似的熱護套,該機支援能力的增強與冷卻效果的提升也有關聯(lián)。


③多瓦吉用巨人火箭筒

??相當于大魔用火箭筒修改而來的無后座力炮。被認為是前線規(guī)格。或許是為了防止炮身過熱變形,所以把布纏在了上面。


? 2.6. 宇宙艦艇及宇宙設施的散熱和冷卻

? 在宇宙中存在散熱冷卻問題的不僅僅是MS,宇宙艦艇也是一樣,大型艦艇自然會搭載大推力推進器和高出力火器,因為同時設有船員的生活區(qū),所以也很重視散熱問題,尤其是U.C.0090年代普及的具有巨大散熱板的宇宙艦艇。

拉凱拉姆級戰(zhàn)艦在引擎區(qū)塊下面設有巨大的散熱板,克拉普級和姆薩卡級也具有同樣的構造。
舊吉翁公國軍殘黨迪拉茲艦隊的改造型殖民衛(wèi)星據(jù)點——“荊棘之園”也在小行星部位設置了大型的散熱板。
現(xiàn)實中的國際空間站,紅框所示為散熱板。

? 封閉型殖民衛(wèi)星通常由設置于衛(wèi)星自轉軸的柱狀人工太陽提供光照,因為此處為無重力環(huán)境,不利于空氣流通,容易造成熱量堆積,所以會有冷卻用的人工氣流于該處對流循環(huán)。

如果人工太陽的維修用通道破損,人員經(jīng)過時極易被氣流卷出,造成安全事故。


? 2.7. 特殊兵器/系統(tǒng)的冷卻

? ? 2.7.1.?耶夢加得的散熱冷卻系統(tǒng)

《Gundam?MS Bible》第72期圖

? 吉恩公國軍的QCX-76A?耶夢加得(大蛇炮)是可發(fā)射核聚變等離子體光束的試作型艦隊戰(zhàn)決戰(zhàn)炮。其擁有231.0m的傲人全長,可以一擊擊沉聯(lián)邦軍的麥哲倫級戰(zhàn)艦,但是因為其直接將米諾夫斯基-尤內(nèi)斯庫型熱核反應爐作為彈體,使之暴走并射出等離子體,發(fā)熱量也超出了常識,因此每射擊一次都需要進行大規(guī)模的冷卻。

與耶夢加得本體相連接的冷卻板,負責液態(tài)金屬的循環(huán)和輻射散熱。
炮身上設置了10基冷卻鰭片,燃燒區(qū)由冷卻板輸送的液態(tài)金屬進行冷卻,射擊后會將帶熱的氣體釋放出去,從而使炮身冷卻。


? ? 2.7.2.?生物電腦的冷卻機構

? MS對計算機的依賴程度很高,在可對外部影像進行實時修正、投影的全周天監(jiān)視器普及后,計算機的重要性進一步增加,同時安裝在MS上的計算機(特別是CPU)進一步高性能化,這些原因也使得電腦成為了一大熱源。

早期便有部分MS搭載了特殊系統(tǒng),如MS-08TX[EXAM] 伊芙利特改的頭部主機搭載了EXAM系統(tǒng),因為電腦的冷卻裝置需要更多空間,伊芙利特改的頭部比基礎的MS-08TX更大。

? 而計算機普遍不耐熱,其中生物電腦的耐熱性尤其低下。生物電腦是可以取代傳統(tǒng)塞可繆的新一代產(chǎn)品,可將傳感器獲得的信息直接傳遞到駕駛員腦中,從而實現(xiàn)MS與駕駛員的一體化,但其最大運轉時的發(fā)熱問題十分嚴重,雖然在F90Ⅱ等機體上進行了試驗,但是依舊難以解決生物電腦的不耐熱性。因此便需要設置強力的冷卻機構。

F91的腹部散熱器便是以F90Ⅱ的數(shù)據(jù)為基礎開發(fā)的。

? 以F91為例,高達F91在解除限制進入最大運轉狀態(tài)時,會全面啟動各種散熱系統(tǒng)來進行生物電腦的強制冷卻,其中就包括MEPE (Metal Peel off Effect)。MEPE通過剝離發(fā)熱裝甲表面的涂膜,可形成“有質量的殘像”,同時還可用作“分身”欺騙敵機。

F91的眾多強制冷卻機構
最大運轉狀態(tài)的F91具備當時最強級別的冷卻性能。

?


? 2.8. 第二期MS的散熱問題

??機體小型化是解決MS散熱問題的有效手段。這是由平方立方定律導出的理論,意味著越小的MS,其表面積與體積的比率越高(通過裝甲板排出的熱量越多)。頭頂高僅有15米的第二期MS(小型MS)能夠高出力化,不僅僅是因為采用了新型熱核反應爐,機體的小型化也是其原因之一。

贊斯卡爾帝國的量產(chǎn)型宇宙戰(zhàn)用MS——ZM-S06S 佐羅亞特
XM-01 德南·佐恩是擔任骨十字先鋒主力的第二期MS,為了提高散熱性能,胸部設置了連裝進氣口。

? 大部分的第二期MS雖然沒有明顯或特殊的散熱冷卻系統(tǒng),但很少發(fā)現(xiàn)有機體過熱的事例。比如卑斯帕(贊斯卡爾帝國軍)的重力環(huán)境用MS——ZM-S09G 托姆利亞特,雖然其配備了能量消耗巨大的光束旋翼,但散熱方面的問題卻鮮有所聞。

使用光束旋翼飛行中的托姆利亞特小隊
《Gundam Fact File》第79期26頁插圖

? 此外,也有些特殊機體,如高度重視近戰(zhàn)的XM-X1/2/3/…(F97)海盜高達系列將裝甲加厚后,連帶使得結構上弱點的排氣口面積變小,導致熱量容易積累,需頻頻打開頭部面罩進行散熱。

z3注:并非所有“雪鐵龍”結構都是散熱口,如RX-78-2 高達的“雪鐵龍”之下是激光、電磁傳感器。

? 而不少木星系機體,如沙卡斯(Thousand Custom)的MS同樣也設置了可開啟的面部散熱口。

EMS-TC02 Phantom(pixiv@ZB)


? 2.9. 從外部因素引起的高熱中保護機體

? MS的散熱冷卻問題不僅僅來自機體內(nèi)部。沙漠和熱帶的高溫是最具代表性的,除此之外,宇宙“晝側”的太陽光直射、機體爆炸產(chǎn)生的熱輻射、進入大氣層時的絕熱壓縮等外部因素也會使得機體過熱。不過這些基本上都可以在技術層面進行解決,不至于構成致命的問題。

能夠在一定程度上防御光束武器的抗光束涂層/臨界半透膜也是熱防御技術的一種,自一年戰(zhàn)爭末期開始逐漸普及。


? ? 2.9.1. 太陽光對策

? 由于散熱冷卻的程度有限,在不存在遮蔽物的“晝側”宇宙中,裝甲的表面溫度會顯著上升。作為對策可采用容易反射光線的淺色涂裝,這正是地球聯(lián)邦軍的吉姆型MS顏色多近似于白色的原因之一。黑色雖然是宇宙迷彩色,但是運用時的溫度上升也很嚴重。

RGM-79 吉姆的淺色涂裝據(jù)說是為了方便目視以及防熱,RX-178 高達MK-Ⅱ等機體采用的提坦斯系黑色涂裝則被認為在防太陽光、宇宙射線的對策上效率低下。
《Gundam?MS Bible》第41期插圖


? ? 2.9.2. 核爆時的熱輻射對策

? 核武器的破壞力主要是由沖擊波、熱射線、放射線等構成的,但在宇宙中,熱射線和放射線才是主要殺傷手段。熱射線會直接對MS造成損害,而且?guī)缀蹼y以避免,因此最好采用巨大的物理屏障或急速冷卻裝置來進行防御。核武器運用MS——RX-78GP02A?高達試作2號便是少數(shù)具有這種防御裝備的機體。

試作2號擁有強制冷卻功能,能從自機發(fā)射的核武器爆炸中保護機體和搭乘人員。

??在米諾夫斯基粒子散布常態(tài)化的戰(zhàn)場上,戰(zhàn)術核武器的攻擊在某種意義上比舊世紀更加困難。因為無法通過雷達進行遠距離制導,只能在目視距離內(nèi)發(fā)射彈體,結果發(fā)射平臺自身也被卷入核爆炸的可能性極高。為此,試作2號機徹底強化了裝甲和冷卻功能,防止核爆炸后的沖擊波和高熱引起的自毀。

NR-Sh-02-RX/S-00013型冷卻護盾

? 試作2號機的護盾是為了在從目視距離進行核攻擊時保護機體不受沖擊波和高熱的影響。因此,根據(jù)握持角度的不同,其面積大到幾乎可以遮住整個機體。并且在內(nèi)部,裝載了MS本體容納不下的大型冷卻裝置。通過液態(tài)氮(一說液態(tài)氫),可以瞬時強制使機體溫度下降。但是作為代價,盾一旦破損便無法進行核攻擊。從這個意義上來說,?試作2號機的護盾已不是通常用于防御敵人攻擊的裝備,而是核攻擊使用的子系統(tǒng),可說與核彈頭MK-82同等重要。此外,盾牌內(nèi)的冷卻裝置在正常運行時也可以使用,甚至可以說是動力系統(tǒng)的一部分。

在追擊戰(zhàn)時,試作2號機的盾牌被試作1號機輕微損傷,駕駛員阿納貝爾·卡多因為了解該裝備的重要性,當即決定撤退。

? 為了擁有徹底的耐核性,除護盾外,試作2號機的本體也有著無與倫比的重裝甲和冷卻功能。

雖然沒有搭載核心戰(zhàn)斗機,但駕駛艙的裝甲是雙重構造。艙門用螺栓牢牢鎖住,保護駕駛員。

z3注:《MasterArchive Mobile Suit RX-78 GP01 Zephyranthes》中有說法認為,GP02A的駕駛艙周圍可能搭載了I力場發(fā)生器,輸出功率雖無法抵御光束武器,但可以利用米諾夫斯基粒子的力學特性使強烈的核電磁脈沖(EMP)和熱射線失效,請酌情參考。

像大魔一樣造型厚重的腿部,但內(nèi)部并不是氣墊懸浮裝置,而是冷卻裝置。

? 話雖如此,給MS完全的核耐性幾乎是不可能的,即使有這樣的對策,觀艦式襲擊后的試作2號機還是受到了相當大的損傷。

對地球聯(lián)邦軍的觀艦式進行核攻擊后不久的試作2號機,左臂已無法運作。


? ? 2.9.3. 突入大氣層的對策

? 進入大氣層時的絕熱壓縮會產(chǎn)生足以破壞MS的超高溫,所以最初MS無法單獨降下地球。真正解決了這一問題的是降落傘系統(tǒng),可利用碗狀的隔熱氣球和冷卻氣體保護MS和艦艇免受高溫的影響,從而下降到地球。

? 而更早還有耐熱膜——RX-78-2 高達藏于機體襠部的耐熱裝備,可利用蒸發(fā)時帶走熱量的方式來保護機體突入大氣層。此外也有說法認為,高達在突入大氣層時是從襠部噴出冷卻瓦斯,形成包覆機身的冷卻力場,但無論真相如何,RX-78-2?高達具有高度發(fā)達的散熱冷卻系統(tǒng),能抵御與大氣的摩擦以及絕熱壓縮產(chǎn)生的高溫,這點是毋庸置疑的。(之后在歐洲102采掘基地的戰(zhàn)斗中,高達更是成功抵御了MAX-03 阿薩姆那能產(chǎn)生約4000高溫的電磁引導器攻擊。)

《MasterArchive?Mobile?Suit?RX-78 Gundam》 p.29插圖
z3注:但是RX-78-2并沒有相應的減速裝置,若不是被相對靜止的白色基地及時收容,便只能舍棄上下半身,以核心戰(zhàn)機著陸,遠不如日后的降落傘系統(tǒng)可靠。

??除上述技術外,最為特殊的當屬利用米諾夫斯基效應突入大氣層。米諾夫斯基效應是米諾夫斯基飛航(Minovsky Craft)的附帶效果。以具備米諾夫斯基飛航機能的白色基地為代表,飛馬級兩棲攻擊艦有著讓人聯(lián)想到木馬的奇特外形。這種完全沒考慮氣動形狀的宇宙艦艇在突入大氣層時,即使能通過外壁冷卻機能解決氣動加熱問題,也會產(chǎn)生高速的空氣亂流,最終會導致船體在空中解體。要讓飛馬級具備突入大氣層的能力,更需要的是船體的防護功能。因此這些艦艇突入大氣層時,便利用了米諾夫斯基效應。

??隨著進入大氣層的氣動加熱現(xiàn)象,大氣會等離子化成為導電物質,不會穿透向艦首方向發(fā)射的米諾夫斯基粒子,而船體同樣為導電物質,在大氣與船體之間的米諾夫斯基粒子進而被壓縮為I力場,使周圍電離狀態(tài)的大氣形成了屏障(也可以形容為護墊)。這樣一來就可以使空氣阻力驟減,更不會出現(xiàn)導致船體在空中分解的異常振動現(xiàn)象。

被I力場固定的電離狀態(tài)空氣形成了淚滴狀的屏障
《機動戦士ガンダム大事典 一年戰(zhàn)爭編》p.134插圖

? 吉翁公國軍曾計劃用姆賽級輕巡洋艦將擁有米諾夫斯基飛航系統(tǒng)的MA-08 阿普薩拉斯運送到地球低軌道,然后讓其降落到位于南美地球聯(lián)邦總部賈布羅。不難想象,阿普薩拉斯在突入大氣層時,也會像飛馬級一樣利用米諾夫斯基效應。

阿普薩拉斯在構想中的運用方式

? 光束盾牌和米諾夫斯基飛航一樣可以產(chǎn)生米諾夫斯基效應,獲得隔熱效果,所以也能夠當作突入大氣層用的裝備,這點在U.C.0130年代就已經(jīng)獲得證實。

U.C.0133年,由金凱杜·那烏駕駛的海盜高達,首次嘗試并成功以光束盾牌突入大氣層。
U.C.0153年,使用光束盾牌突入大氣層的V2高達與戰(zhàn)艦林賀斯Jr.號。



3. 后記

??什么時候打算寫這篇設定整理的呢?看了下文件夾應該是一年多前,距離上一次寫“UC硬體”也過了一年多了……因為種種原因(懶)拖了很久,在此給一直等待的各位道歉。

? 原本也列舉了不少機體的散熱冷卻措施,但大多較為零碎且重復,因此本文只列舉了部分具有代表性的機體進行解說,其余歡迎各位在評論區(qū)討論。



4. 參考文獻

《Gundam Manual》

《Gundam Century》

《機動戦士ガンダム MSV Hand?Book》

《Gundam?Film Book Series 2 Mobile Suit Z Gundam?Part 2》

《機動戦士ガンダム大事典 一年戰(zhàn)爭編》

《Gundam Officials U.C.0079~0083》?

《解體新書一年戦爭編》

《総解説 ガンダム事典 Ver:?1.5》

《機動戦士ガンダム MSV-R》

《Gundam MS Historica》系列

《Mobile?Suit?Crossbone?Gundam?Menchanic?Exposition》

《Gundam Fact File》系列

《Gundam Perfect File》系列

《Gundam MS Bible》系列?

《Master Archive Mobile Suit》系列??

《Mobile?Suit?Gundam Unicorn Menchanic&World》系列

https://bandai-hobby.net/site/f90project/mechanical/



5. 附錄

? 5.1.?附錄Ⅰ-降低產(chǎn)熱量的手段與運用方式

? 因為運用了熱核反應爐,啟動中的MS難免發(fā)熱。特別是在戰(zhàn)斗行動中的MS更會發(fā)出巨大的熱量,因此必須要有強力的排熱冷卻系統(tǒng),不過,即使運用了這些系統(tǒng),裝甲表面等也會產(chǎn)生高溫。雖然不可能出現(xiàn)肉眼就能判斷出紅熱化程度的高熱,但也存在容易被紅外線傳感器捕捉到的問題,所以自然會想要將產(chǎn)熱量降到最低。因此為了降低MS的產(chǎn)熱,人們在技術和運用方面采取了各種措施。

??在技術方面,可以以水陸兩用MS——MSM-04 龜霸為例。龜霸搭載了2臺MS-06J 陸戰(zhàn)型扎古Ⅱ的熱核反應爐,但潛航時只會運行其中一臺,從而降低產(chǎn)熱量,進而降低了被敵方發(fā)現(xiàn)的概率。

z3注:龜霸的隱蔽性不僅是因為低排熱,還因為裝甲表面涂有電波及紅外線吸收材料,以及采用了消音性優(yōu)異的流體脈沖系統(tǒng),再加上其圓胖的外形,在聲吶探測時常和鯨魚混淆,從降低了被發(fā)現(xiàn)的可能性。

? 在運用方面,則可以用作為MP(Mobile?Pod 機動莢艙)的MP-02?奧格為例。即使在非戰(zhàn)斗狀態(tài)下,奧格的推進器也會一直處于怠速狀態(tài),這同樣是為了防止熱核反應爐的過度加熱。

z3注:同樣作為MP,RB-79 鐵球使用的卻是燃料電池,當然,燃料電池的產(chǎn)熱倒確實遠低于熱核反應爐。

? 在宇宙中的運用方面,向著不被日光直接照射的“夜側”移動也可以減少機體發(fā)熱,不過在戰(zhàn)斗中很難顧及這點。


? 5.2. 附錄Ⅱ-廢熱的利用

? 機體運作時產(chǎn)生的廢熱也并非一無是處,除了正文部分提及的普遍用于加熱推進劑外,也有著其他用處。

? 如戰(zhàn)艦的MS用彈射器便利用了熱核反應爐的廢熱,將彈射器與蒸汽閥連接后便可將掛載的機體高速彈出,在不耗費機體自身推進劑的情況下賦予其所需的初速度。

? 而海盜高達系列不僅有可以利用腳部推進器余熱、瞬間加速的高熱短刀,據(jù)說海盜高達X-0腹部的放熱口還能排熱轉化為機動時的推進力,但似乎沒有太大效果。

射出高熱短刀的海盜高達X-1
海盜高達X-0的腹部放熱口


? 5.3.?附錄Ⅲ-低溫環(huán)境用MS

? 與沙漠等高溫環(huán)境一樣,極端低溫環(huán)境對MS也是有害的。特別是在地球的北極、南極、暴雪地帶等地,不但因為存在大氣,更由于地球特有的重力和凍結問題,有很大可能會導致MS運轉不良。因此,人們也開發(fā)了少數(shù)適用于寒冷地區(qū)的MS。

如果只是殖民衛(wèi)星內(nèi)人工降雪那種程度,大部分MS都可以應對,但在地球上則有必要采取防凍措施。

??①RGM-79D 寒地型吉姆多配置在北極基地等嚴寒地帶,因此在關節(jié)等活動部位實施了防止結冰和防止冰雪堆積的處理,同時預想到進氣口可能會因為結凍而無法開閉,還在胸部上方和肩部追加了換氣口。經(jīng)過上述妥善的防寒處理,本機可以應對寒冷地區(qū)的環(huán)境,但并不表示可以長期暴露在戶外環(huán)境中任由風雪摧殘。

? 此外,在暴風雪等惡劣天氣中,通訊也可能受到阻礙,因此寒地型吉姆也配備了性能相當優(yōu)異的長距離通訊系統(tǒng),如頭部右側的桿狀天線。

? ②MS-09 大魔(寒地規(guī)格)是一年戰(zhàn)爭末期吉翁軍在北美有所使用的當?shù)匾?guī)格機,其特點是安裝在背包上、用于噴射人工雪以消除足跡的特殊噴霧器,以及進行了防寒處理的武裝。

??另外本機也在肩口、腹部、膝蓋增設了進氣口,這被認為是用于背包等部位的推進器的冷卻。

? ③F90C——C(Coldness)TYPE是對應局地戰(zhàn)的任務背包之一,其設想是在寒冷地帶運用的規(guī)格。最大的特征是使用腿部硬點安裝的折疊式滑雪單元。與實現(xiàn)氣墊式行走的任務背包“H-TYPE”相比,在大降雪地帶的機動性也大幅提高,即使是在有硬度的雪原和凍土上,也能順暢地移動和滑行。此外,在無法支撐機體熱量和自重的土壤等難以滑行的地方,也可以將滑雪板底部折疊,這樣即使在安裝了該單元的情況下也能夠步行。

? 同樣為了應對寒冷地帶,滑雪單元和腰部、肩部增設了用于防寒、耐寒的供熱單元。通過該單元產(chǎn)生的熱量,能夠預防裝甲、關節(jié)部位被雪附著和結冰,從而將運動性能的下降控制在最低限度。除此之外,從肩部的供熱單元垂下了覆蓋上半身的斗篷,這是為了能夠有效地傳導熱量。由此,F(xiàn)90在寒冷地帶也能發(fā)揮原本的戰(zhàn)斗力。


? 5.4.?附錄Ⅳ-不會發(fā)熱的發(fā)光材料

? 發(fā)光或多或少伴隨著發(fā)熱,但也存在與此相反的材料。精神感應框架就是其中之一,但是其發(fā)光的原因并不清楚。這項技術也存在很多其他未知的部分,因此被地球聯(lián)邦政府禁止了新的制造和研究。

RX-93 ν高達在駕駛艙周圍等部位追加了精神感應框架,這種材料被認為是引發(fā)“阿克西斯沖擊”的原因。
RX-0 獨角獸高達是全身安裝精神感應框架的試作型MS,在毀滅模式下,全身都會露出發(fā)光的精神感應框架。

? 作為精神感應框架的概念驗證技術,MRX-013-3 精神力高達Mk-IV G-DOORS等機體裝備的精神感應板在運用時同樣會發(fā)出原因不明的紅色冷光。



6. 致謝

? 感謝分享掃圖資源的文姐(新浪微博@-射命丸文-)和郡主(新浪微博@斑鳩郡主),感謝GUNDAM T.C.R.I.的各位,謝謝大家的閱讀!??


也感謝這日均近40°C的氣溫讓我想起來要來填坑。

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