RMIT rivela nuovi sviluppi nel volo ipersonico

I catalizzatori stampati in 3D ultra efficienti sviluppati dai ricercatori della RMIT University, sono in grado di risolvere la sfida del surriscaldamento negli aerei ipersonici.

I catalizzatori altamente versatili sono progettati per essere economici da realizzare e semplici da scalare per offrire una soluzione rivoluzionaria alla gestione termica in innumerevoli settori.

Il team delle dimostrazioni del laboratorio RMIT mostra che i catalizzatori stampati in 3D potrebbero essere potenzialmente utilizzati per alimentare il volo ipersonico mentre contemporaneamente raffreddano il sistema.

Secondo il ricercatore capo, il dottor Selvakannan Periasamy, il loro lavoro ha affrontato una delle più grandi sfide nello sviluppo di velivoli ipersonici: controllare l'incredibile calore che si accumula quando gli aerei volano a più di cinque volte la velocità del suono.

“I nostri test di laboratorio mostrano che i catalizzatori stampati in 3D che abbiamo sviluppato hanno grandi promesse per alimentare il futuro del volo ipersonico”, ha affermato il dott. Periasamy.

“Potenti ed efficienti, offrono un'entusiasmante soluzione potenziale per la gestione termica nel settore dell'aviazione e non solo.

“Con un ulteriore sviluppo, speriamo che questa nuova generazione di catalizzatori stampati in 3D ultra efficienti possa essere utilizzata per trasformare qualsiasi processo industriale in cui il surriscaldamento è una sfida sempre presente”.

In teoria, un aereo ipersonico potrebbe viaggiare da Londra a Sydney in quattro ore, ma rimangono molte sfide nello sviluppo del viaggio aereo ipersonico, come i livelli di calore estremo.

Il primo autore e ricercatore PhD Roxanne Hubesch ha aggiunto che l'uso del carburante come refrigerante è stato uno degli approcci sperimentali più promettenti al problema del surriscaldamento.

"I combustibili in grado di assorbire il calore mentre alimentano un aereo sono un obiettivo chiave per gli scienziati, ma questa idea si basa su reazioni chimiche che consumano calore che richiedono catalizzatori altamente efficienti", ha affermato Hubesch.

“Inoltre, gli scambiatori di calore in cui il carburante entra in contatto con i catalizzatori devono essere il più piccoli possibile, a causa dei limiti di volume e peso negli aerei ipersonici”.

Per realizzare i nuovi catalizzatori, il team ha stampato in 3D minuscoli scambiatori di calore fatti di leghe metalliche e li ha rivestiti con minerali sintetici noti come zeoliti.

I ricercatori hanno replicato temperature e pressioni estreme sperimentate dal carburante a velocità ipersoniche su scala di laboratorio, per testare la funzionalità del loro design.

Quando le strutture stampate in 3D si riscaldano, parte del metallo si sposta nella struttura della zeolite, un processo cruciale per l'efficienza senza precedenti dei nuovi catalizzatori.

“I nostri catalizzatori stampati in 3D sono come reattori chimici in miniatura e ciò che li rende così incredibilmente efficaci è quel mix di metalli e minerali sintetici”, ha affermato Hubesch.

"È una nuova entusiasmante direzione per la catalisi, ma abbiamo bisogno di più ricerca per comprendere appieno questo processo e identificare la migliore combinazione di leghe metalliche per il massimo impatto".

I prossimi passi per il team di ricerca del Center for Advanced Materials and Industrial Chemistry (CAMIC) di RMIT includono l'ottimizzazione dei catalizzatori stampati in 3D studiandoli con tecniche di sincrotrone a raggi X insieme ad altri metodi di analisi approfondite.

I ricercatori sperano anche di estendere le potenziali applicazioni del lavoro al controllo dell'inquinamento atmosferico per veicoli e dispositivi in ​​miniatura per migliorare la qualità dell'aria interna, particolarmente importante nella gestione dei virus respiratori nell'aria come il COVID-19.

Secondo l'illustre professore e direttore del CAMIC Suresh Bhargava, l'industria chimica da trilioni di dollari era in gran parte basata sulla vecchia tecnologia catalitica.

“Questa terza generazione di catalisi può essere collegata alla stampa 3D per creare nuovi progetti complessi che in precedenza non erano possibili”, ha affermato Bhargava.

“I nostri nuovi catalizzatori stampati in 3D rappresentano un approccio radicalmente nuovo che ha un potenziale reale per rivoluzionare il futuro della catalisi in tutto il mondo”.

I catalizzatori stampati in 3D sono stati prodotti utilizzando la tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) nel Digital Manufacturing Facility, parte dell'Advanced Manufacturing Precinct di RMIT.

Ad oggi, solo pochi aerei sperimentali hanno raggiunto la velocità ipersonica (definita come sopra Mach 5 – oltre 6,100 km/h o 1.7 km/s). I risultati della ricerca RMIT sono pubblicati sulla rivista della Royal Society of Chemistry, Chemical Communications.

Scritto da Nastasha Tupas.

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