RMIT révèle un nouveau développement dans le vol hypersonique

Des catalyseurs imprimés en 3D ultra-efficaces développés par des chercheurs de l’Université RMIT devraient résoudre le problème de la surchauffe des avions hypersoniques.

Les catalyseurs très polyvalents sont conçus pour être rentables à fabriquer et simples à mettre à l’échelle afin d’offrir une solution révolutionnaire à la gestion thermique dans d’innombrables industries.

L’équipe des démonstrations du laboratoire RMIT montre que les catalyseurs imprimés en 3D pourraient potentiellement être utilisés pour alimenter un vol hypersonique tout en refroidissant simultanément le système.

Selon le chercheur principal, le Dr Selvakannan Periasamy, leurs travaux ont permis de relever l'un des plus grands défis du développement des avions hypersoniques : contrôler l'incroyable chaleur qui s'accumule lorsque les avions volent à plus de cinq fois la vitesse du son.

"Nos tests en laboratoire montrent que les catalyseurs imprimés en 3D que nous avons développés sont très prometteurs pour alimenter l'avenir du vol hypersonique", a déclaré le Dr Periasamy.

« Puissants et efficaces, ils offrent une solution potentielle intéressante pour la gestion thermique dans l’aviation – et au-delà.

"Avec des développements ultérieurs, nous espérons que cette nouvelle génération de catalyseurs imprimés en 3D ultra-efficaces pourra être utilisée pour transformer tout processus industriel où la surchauffe est un défi constant."

En théorie, un avion hypersonique pourrait voyager de Londres à Sydney en quatre heures, mais de nombreux défis demeurent dans le développement du transport aérien hypersonique, comme les niveaux de chaleur extrêmes.

Roxanne Hubesch, première auteure et doctorante, a ajouté que l'utilisation du carburant comme liquide de refroidissement était l'une des approches expérimentales les plus prometteuses pour résoudre le problème de la surchauffe.

"Les carburants capables d'absorber la chaleur tout en propulsant un avion sont une priorité pour les scientifiques, mais cette idée repose sur des réactions chimiques consommatrices de chaleur qui nécessitent des catalyseurs très efficaces", a déclaré Hubesch.

"De plus, les échangeurs de chaleur où le carburant entre en contact avec les catalyseurs doivent être aussi petits que possible, en raison des contraintes strictes de volume et de poids des avions hypersoniques."

Pour fabriquer les nouveaux catalyseurs, l’équipe a imprimé en 3D de minuscules échangeurs de chaleur en alliages métalliques et les a recouverts de minéraux synthétiques appelés zéolites.

Les chercheurs ont reproduit les températures et pressions extrêmes subies par le carburant à des vitesses hypersoniques à l’échelle du laboratoire, pour tester la fonctionnalité de leur conception.

Lorsque les structures imprimées en 3D chauffent, une partie du métal se déplace dans la structure zéolitique – un processus crucial pour l’efficacité sans précédent des nouveaux catalyseurs.

"Nos catalyseurs imprimés en 3D sont comme des réacteurs chimiques miniatures et ce qui les rend si incroyablement efficaces est ce mélange de métaux et de minéraux synthétiques", a déclaré Hubesch.

"C'est une nouvelle direction passionnante pour la catalyse, mais nous avons besoin de davantage de recherches pour bien comprendre ce processus et identifier la meilleure combinaison d'alliages métalliques pour obtenir le plus grand impact."

Les prochaines étapes pour l'équipe de recherche du Centre de matériaux avancés et de chimie industrielle (CAMIC) du RMIT comprennent l'optimisation des catalyseurs imprimés en 3D en les étudiant à l'aide de techniques de synchrotron à rayons X ainsi que d'autres méthodes d'analyse approfondies.

Les chercheurs espèrent également étendre les applications potentielles de leurs travaux au contrôle de la pollution de l’air pour les véhicules et les appareils miniatures visant à améliorer la qualité de l’air intérieur – particulièrement important dans la gestion des virus respiratoires aéroportés comme le COVID-19.

Selon Suresh Bhargava, professeur distingué et directeur du CAMIC, l’industrie chimique, qui pèse des milliers de milliards de dollars, reposait en grande partie sur une ancienne technologie catalytique.

"Cette troisième génération de catalyse peut être liée à l'impression 3D pour créer de nouvelles conceptions complexes qui n'étaient pas possibles auparavant", a déclaré Bhargava.

"Nos nouveaux catalyseurs imprimés en 3D représentent une nouvelle approche radicale qui a un réel potentiel pour révolutionner l'avenir de la catalyse dans le monde."

Les catalyseurs imprimés en 3D ont été produits à l’aide de la technologie Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) dans l’installation de fabrication numérique, qui fait partie de l’Advanced Manufacturing Precinct du RMIT.

À ce jour, seuls quelques avions expérimentaux ont atteint une vitesse hypersonique (définie comme supérieure à Mach 5 – supérieure à 6,100 1.7 km/h ou XNUMX km/s). Les résultats de la recherche RMIT sont publiés dans la revue de la Royal Society of Chemistry, Chemical Communications.

Écrit par Nastasha Tupas.

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