Az RMIT új fejlesztést mutatott be a hiperszonikus repülés terén

Az RMIT Egyetem kutatói által kifejlesztett, rendkívül hatékony 3D nyomtatott katalizátorok a hiperszonikus repülőgépek túlmelegedésének problémáját hivatottak megoldani.

A rendkívül sokoldalú katalizátorokat úgy tervezték, hogy költséghatékonyak legyenek és egyszerűen méretezhetők legyenek, hogy számtalan iparágban forradalmi megoldást kínáljanak a hőkezelésre.

Az RMIT laboratóriumi bemutatóinak csapata azt mutatja, hogy a 3D-s nyomtatott katalizátorok potenciálisan felhasználhatók hiperszonikus repülés meghajtására, miközben egyidejűleg hűtik a rendszert.

Dr. Selvakannan Periasamy, a kutatás vezetője szerint munkájukkal a hiperszonikus repülőgépek fejlesztésének egyik legnagyobb kihívásával foglalkoztak: megbirkózni a hihetetlen hővel, amely akkor keletkezik, amikor a repülőgépek a hangsebesség ötszörösét meghaladóan repülnek.

"Labortesztjeink azt mutatják, hogy az általunk kifejlesztett 3D nyomtatott katalizátorok nagy ígéretet jelentenek a hiperszonikus repülés jövőjének elősegítésében" - mondta Dr. Periasamy.

„Erőteljes és hatékony, izgalmas potenciális megoldást kínálnak a légi közlekedés hőszabályozására – és azon túl is.

"Reméljük, hogy a további fejlesztésekkel az ultrahatékony 3D nyomtatott katalizátorok új generációja felhasználható bármilyen ipari folyamat átalakítására, ahol a túlmelegedés állandó kihívást jelent."

Elméletileg egy hiperszonikus repülőgép négy óra alatt eljuthat Londonból Sydney-be, de a hiperszonikus légi közlekedés fejlesztése során számos kihívás marad még, mint például a szélsőséges hőség.

Az első szerző és PhD kutató, Roxanne Hubesch hozzátette, hogy az üzemanyag hűtőfolyadékként való alkalmazása a túlmelegedés problémájának egyik legígéretesebb kísérleti megközelítése.

"A tudósok kulcsfontosságúak azok az üzemanyagok, amelyek képesek elnyelni a hőt a repülőgépek meghajtása közben, de ez az ötlet hőigényes kémiai reakciókon alapul, amelyekhez rendkívül hatékony katalizátorokra van szükség" - mondta Hubesch.

"Emellett a hőcserélőknek, ahol az üzemanyag érintkezésbe kerül a katalizátorokkal, a lehető legkisebbnek kell lenniük a hiperszonikus repülőgépek szűk térfogat- és súlykorlátai miatt."

Az új katalizátorok elkészítéséhez a csapat 3D-ben nyomtatott fémötvözetekből készült apró hőcserélőket, és bevonta azokat szintetikus ásványokkal, úgynevezett zeolitokkal.

A kutatók megismételték az üzemanyag által tapasztalt szélsőséges hőmérsékleteket és nyomásokat, laboratóriumi méretekben hiperszonikus sebességgel, hogy teszteljék a tervezés funkcionalitását.

Amikor a 3D nyomtatott szerkezetek felmelegszenek, a fém egy része a zeolitvázba kerül – ez a folyamat kulcsfontosságú az új katalizátorok példátlan hatékonysága szempontjából.

"3D nyomtatott katalizátoraink olyanok, mint egy miniatűr kémiai reaktor, és ami hihetetlenül hatékonysá teszi őket, az a fém és a szintetikus ásványok keveréke" - mondta Hubesch.

"Ez egy izgalmas új irány a katalízis számára, de további kutatásokra van szükségünk ahhoz, hogy teljes mértékben megértsük ezt a folyamatot, és azonosítsuk a fémötvözetek legjobb kombinációját a legnagyobb hatás érdekében."

Az RMIT Fejlett Anyag- és Ipari Kémiai Központjának (CAMIC) kutatócsoportjának következő lépései közé tartozik a 3D nyomtatott katalizátorok optimalizálása, röntgensugaras szinkrotron technikákkal és más mélyreható elemzési módszerekkel történő tanulmányozásukkal.

A kutatók azt is remélik, hogy a munka potenciális alkalmazását kiterjesztik a járművek és miniatűr eszközök légszennyezés-szabályozására a beltéri levegő minőségének javítása érdekében – ami különösen fontos a levegőben terjedő légúti vírusok, például a COVID-19 kezelésében.

A kiváló professzor és a CAMIC igazgatója, Suresh Bhargava szerint a billió dolláros vegyipar nagyrészt a régi katalitikus technológián alapult.

„A katalízis e harmadik generációja összekapcsolható a 3D nyomtatással, és olyan új, összetett terveket hozhatunk létre, amelyek korábban nem voltak lehetségesek” – mondta Bhargava.

„Új 3D nyomtatott katalizátoraink egy radikálisan új megközelítést képviselnek, amely valódi potenciállal rendelkezik a katalízis jövőjének forradalmasítására szerte a világon.”

A 3D nyomtatott katalizátorokat Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) technológiával állították elő a Digital Manufacturing Facility-ben, amely az RMIT Advanced Manufacturing Precinct része.

A mai napig csak néhány kísérleti repülőgép ért el hiperszonikus sebességet (5 Mach feletti - 6,100 km/h vagy 1.7 km/s feletti). Az RMIT kutatás eredményeit a Royal Society of Chemistry folyóiratban, a Chemical Communications-ben teszik közzé.

Írta: Nastasha Tupas.

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