Hipersoniczne rakiety USA będą się pocić jak ludzie
Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych przyznały firmie Canopy Aerospace kontrakt o wartości 2,8 miliona dolarów na przyspieszenie komercjalizacji technologii systemów ochrony termicznej (TPS) nowej generacji dla systemów hipersonicznych.
Urządzenia hipersoniczne, zdolne do osiągania prędkości przekraczających 5 Mach, działają w najbardziej ekstremalnych środowiskach znanych nauce, osiągając temperatury sięgające 3000°C. Warunki te wymuszają wykorzystanie zasobów inżynieryjnych, takich jak systemy uzbrojenia, platformy kosmiczne i samoloty transportowe z dedykowanymi TPS, często wykonanymi ze struktur ceramicznych lub ceramiczno-kompozytowych.
Jak się spocisz, to się schłodzisz
Wydajność każdego szybko przemieszczającego się systemu jest ograniczona przez jego zdolność do poruszania się tak szybko, jak to możliwe, bez degradacji z powodu ograniczeń termicznych. Dlatego nowy system wykorzystuje zalety chłodzenia przez transpirację, które działa podobnie jak pocenie się ludzi lub chłodzenie się roślin przez parowanie, umożliwiając systemom hipersonicznym działanie z większymi prędkościami i wykonywanie bardziej agresywnych manewrów.
Chłodzenie transpiracyjne polega na wydmuchiwaniu płynu pod wysokim ciśnieniem z przedniej krawędzi pojazdu hipersonicznego. Płyn ten szybko odparowuje, tworząc ochronną warstwę izolacyjną, która chroni pojazd przed intensywnym ogrzewaniem aerotermicznym spowodowanym tarciem między powierzchnią pojazdu a atmosferą. Chłodzenie transpiracyjne jest dobrze zbadaną technologią, która mogłaby umożliwić prawdziwą wielokrotność użycia systemów kosmicznych.
Przyszłe systemy uzbrojenia opracowane przez Siły Powietrzne USA i wykorzystujące tę innowację będzie można łatwo wdrożyć do zastosowań hipersonicznych na dużą skalę. Canopy dąży do rozwoju technologii osłon termicznych chłodzonych transpiracyjnie ze zintegrowanymi kanałami chłodzenia, zgodnie ze strategicznymi celami Departamentu Sił Powietrznych, wzmacniając pozycję USA jako lidera w rozwoju technologii hipersonicznych.
USA liderem technologii hipersonicznych
Drugą zastrzeżoną technologią finansowaną w ramach tych inwestycji będą czujniki optyczne dla systemów ochrony termicznej (TPS) działające w podwyższonych temperaturach. Powrót z przestrzeni kosmicznej oraz loty hipersoniczne tworzą warstwę plazmy otaczającą pojazd, co utrudnia skuteczne działanie tradycyjnych czujników i protokołów komunikacyjnych. Dzięki wszczepieniu czujników w materiał systemu ochrony termicznej (TPS), przyszłe platformy będą mogły z większą precyzją monitorować otaczające środowisko.
Zjawisko to umożliwi lepsze zrozumienie erozji materiałów oraz zdolność ciągłego monitorowania integralności strukturalnej TPS przez cały okres eksploatacji pojazdu. Oznacza to rozszerzenie możliwości projektowych przyszłych systemów i skrócenie przestojów potrzebnych na ich inspekcję i konserwację.
