RMIT paljastab hüperhelilennu uue arengu

RMIT ülikooli teadlaste välja töötatud ülitõhusad 3D-prinditud katalüsaatorid aitavad lahendada hüperhelikiirusega lennukite ülekuumenemise probleemi.

Väga mitmekülgsed katalüsaatorid on konstrueeritud nii, et neid oleks kulutõhus valmistada ja neid oleks lihtne skaleerida, et pakkuda revolutsioonilist lahendust soojusjuhtimisele lugematutes tööstusharudes.

RMIT-i labori demonstratsioonide meeskond näitab, et 3D-prinditud katalüsaatoreid saab potentsiaalselt kasutada hüperhelilennu käivitamiseks ja samaaegselt süsteemi jahutamiseks.

Juhtiva uurija dr Selvakannan Periasamy sõnul lahendas nende töö hüperhelikiirusega lennukite väljatöötamise ühe suurima väljakutse: kontrollida uskumatut kuumust, mis tekib, kui lennukid lendavad rohkem kui viis korda helikiirusega.

"Meie laboritestid näitavad, et meie välja töötatud 3D-prinditud katalüsaatoritel on suur lubadus hüperhelilennu tuleviku edendamisel," ütles dr Periasamy.

„Võimsad ja tõhusad, pakuvad põnevat potentsiaalset lahendust soojusjuhtimiseks lennunduses – ja mujalgi.

"Loodame, et seda uut põlvkonda ülitõhusaid 3D-prinditud katalüsaatoreid saab edasise arenduse käigus kasutada mis tahes tööstusliku protsessi muutmiseks, kus ülekuumenemine on alatiseks väljakutseks."

Teoreetiliselt võiks hüperhelikiirusega lennuk Londonist Sydneysse sõita nelja tunniga, kuid hüperhelikiirusega lennureiside arendamisel on endiselt palju väljakutseid, näiteks äärmuslik kuumus.

Esimene autor ja doktorant Roxanne Hubesch lisas, et kütuse kasutamine jahutusvedelikuna oli üks paljutõotavamaid eksperimentaalseid lähenemisviise ülekuumenemisprobleemile.

"Teadlaste jaoks on kesksel kohal kütused, mis võivad õhusõiduki käitamisel soojust neelata, kuid see idee tugineb soojust tarbivatele keemilistele reaktsioonidele, mis vajavad väga tõhusaid katalüsaatoreid," ütles Hubesch.

"Lisaks peavad soojusvahetid, kus kütus katalüsaatoritega kokku puutub, olema võimalikult väikesed, kuna ülihelikiirusega lennukitel on kitsad mahu- ja kaalupiirangud."

Uute katalüsaatorite valmistamiseks printis meeskond 3D-printeris väikesed metallisulamitest soojusvahetid ja kattis need sünteetiliste mineraalidega, mida tuntakse tseoliitidena.

Uurijad kordasid laborimastaabis ülihelikiirusel kütusega kogetud äärmuslikke temperatuure ja rõhku, et testida nende disaini funktsionaalsust.

Kui 3D-prinditud struktuurid kuumenevad, liigub osa metallist tseoliidi raamistikku – see protsess on uute katalüsaatorite enneolematu tõhususe jaoks ülioluline.

"Meie 3D-prinditud katalüsaatorid on nagu miniatuursed keemilised reaktorid ja see, mis muudab need nii uskumatult tõhusaks, on metallide ja sünteetiliste mineraalide segu," ütles Hubesch.

"See on katalüüsi jaoks uus põnev suund, kuid selle protsessi täielikuks mõistmiseks ja suurima mõju saavutamiseks parima metallisulamite kombinatsiooni leidmiseks vajame rohkem uuringuid."

RMIT-i kõrgtehnoloogiliste materjalide ja tööstuskeemia keskuse (CAMIC) uurimisrühma järgmised sammud hõlmavad 3D-prinditud katalüsaatorite optimeerimist, uurides neid röntgenikiirte sünkrotroni tehnikatega koos muude süvaanalüüsi meetoditega.

Samuti loodavad teadlased laiendada töö võimalikke rakendusi sõidukite ja miniseadmete õhusaaste kontrolli alla, et parandada siseõhu kvaliteeti – see on eriti oluline õhu kaudu levivate hingamisteede viiruste, nagu COVID-19, ohjamisel.

Tunnustatud professori ja CAMICi direktori Suresh Bhargava sõnul põhines triljoni dollari suurune keemiatööstus suures osas vanal katalüütilisel tehnoloogial.

"Selle kolmanda põlvkonna katalüüsi saab siduda 3D-printimisega, et luua uusi keerukaid kujundusi, mis varem polnud võimalikud, " ütles Bhargava.

"Meie uued 3D-prinditud katalüsaatorid esindavad radikaalselt uut lähenemisviisi, millel on tõeline potentsiaal muuta katalüüsi tulevikku kogu maailmas."

3D-prinditud katalüsaatorid toodeti Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) tehnoloogia abil Digital Manufacturing Facilitys, mis on osa RMITi täiustatud tootmispiirkonnast.

Praeguseks on ainult mõned katselennukid saavutanud hüperhelikiiruse (määratletud üle 5 Machi – üle 6,100 km/h või 1.7 km/s). RMIT-i uurimistöö tulemused avaldatakse Royal Society of Chemistry ajakirjas Chemical Communications.

Kirjutas Nastasha Tupas.

Allikas: https://australianaviation.com.au/2021/09/rmit-reveals-new-development-in-hypersonic-flight/