RMIT revela novo desenvolvimento em vôo hipersônico

Catalisadores impressos em 3D ultraeficientes desenvolvidos por pesquisadores da Universidade RMIT são indicados para resolver o desafio de superaquecimento em aeronaves hipersônicas.

Os catalisadores altamente versáteis são projetados para serem econômicos de fazer e simples de escalar, a fim de oferecer uma solução revolucionária para o gerenciamento térmico em inúmeras indústrias.

A equipe nas demonstrações do laboratório RMIT mostram que os catalisadores impressos em 3D podem ser usados ​​para impulsionar o vôo hipersônico ao mesmo tempo em que resfriam o sistema.

De acordo com o pesquisador principal, Dr. Selvakannan Periasamy, seu trabalho abordou um dos maiores desafios no desenvolvimento de aeronaves hipersônicas: controlar o calor incrível que se acumula quando os aviões voam a mais de cinco vezes a velocidade do som.

“Nossos testes de laboratório mostram que os catalisadores impressos em 3D que desenvolvemos são uma grande promessa para alimentar o futuro do vôo hipersônico”, disse o Dr. Periasamy.

“Potentes e eficientes, eles oferecem uma solução potencial interessante para gerenciamento térmico na aviação - e além.

“Com mais desenvolvimento, esperamos que esta nova geração de catalisadores impressos em 3D ultra-eficientes possa ser usada para transformar qualquer processo industrial onde o superaquecimento é um desafio sempre presente.”

Em teoria, uma aeronave hipersônica poderia viajar de Londres a Sydney em quatro horas, mas muitos desafios permanecem no desenvolvimento de viagens aéreas hipersônicas, como os níveis extremos de calor.

A primeira autora e pesquisadora PhD Roxanne Hubesch acrescentou que usar combustível como refrigerante era uma das abordagens experimentais mais promissoras para o problema de superaquecimento.

“Combustíveis que podem absorver calor enquanto alimentam uma aeronave são o foco principal dos cientistas, mas essa ideia se baseia em reações químicas que consomem calor e precisam de catalisadores altamente eficientes”, disse Hubesch.

“Além disso, os trocadores de calor onde o combustível entra em contato com os catalisadores devem ser os menores possíveis, devido às restrições de volume e peso em aeronaves hipersônicas.”

Para fazer os novos catalisadores, a equipe 3D imprimiu minúsculos trocadores de calor feitos de ligas metálicas e os revestiu com minerais sintéticos conhecidos como zeólitas.

Os pesquisadores replicaram temperaturas e pressões extremas experimentadas pelo combustível em velocidades hipersônicas em escala de laboratório, para testar a funcionalidade de seu projeto.

Quando as estruturas impressas em 3D aquecem, parte do metal se move para a estrutura do zeólito - um processo crucial para a eficiência sem precedentes dos novos catalisadores.

“Nossos catalisadores impressos em 3D são como reatores químicos em miniatura e o que os torna tão incrivelmente eficazes é a mistura de metais e minerais sintéticos”, disse Hubesch.

“É uma direção nova e empolgante para a catálise, mas precisamos de mais pesquisas para entender totalmente este processo e identificar a melhor combinação de ligas metálicas para o maior impacto.”

As próximas etapas para a equipe de pesquisa do Centro de Materiais Avançados e Química Industrial (CAMIC) da RMIT incluem a otimização dos catalisadores impressos em 3D estudando-os com técnicas de síncrotron de raios-X junto com outros métodos de análise aprofundada.

Os pesquisadores também esperam estender as aplicações potenciais do trabalho no controle da poluição do ar para veículos e dispositivos em miniatura para melhorar a qualidade do ar interno - especialmente importante no gerenciamento de vírus respiratórios aerotransportados como o COVID-19.

De acordo com o distinto professor e diretor do CAMIC, Suresh Bhargava, a indústria química de um trilhão de dólares baseava-se em grande parte na velha tecnologia catalítica.

“Esta terceira geração de catálise pode ser associada à impressão 3D para criar novos designs complexos que antes não eram possíveis”, disse Bhargava.

“Nossos novos catalisadores impressos em 3D representam uma nova abordagem radical que tem potencial real para revolucionar o futuro da catálise em todo o mundo.”

Os catalisadores impressos em 3D foram produzidos usando a tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) na Digital Manufacturing Facility, parte do Advanced Manufacturing Precinct da RMIT.

Até o momento, apenas alguns aviões experimentais alcançaram velocidade hipersônica (definida como acima de Mach 5 - acima de 6,100km / h ou 1.7km / s). Os resultados da pesquisa RMIT foram publicados na revista Royal Society of Chemistry, Chemical Communications.

Escrito por Nastasha Tupas.

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