RMIT представляет новые разработки в области гиперзвуковых полетов

Сверхэффективные катализаторы, напечатанные на 3D-принтере, разработанные исследователями из Университета RMIT, призваны решить проблему перегрева в гиперзвуковых самолетах.

Универсальные катализаторы разработаны с учетом рентабельности изготовления и простоты масштабирования, чтобы предложить революционное решение для управления температурным режимом в бесчисленных отраслях промышленности.

Команда на демонстрациях лаборатории RMIT показывает, что катализаторы, напечатанные на 3D-принтере, потенциально могут быть использованы для обеспечения гиперзвукового полета при одновременном охлаждении системы.

По словам ведущего исследователя доктора Селваканнана Периасами, их работа решила одну из самых больших проблем в разработке гиперзвуковых самолетов: контроль невероятного тепла, которое накапливается, когда самолеты летят со скоростью, более чем в пять раз превышающей скорость звука.

«Наши лабораторные испытания показывают, что разработанные нами катализаторы, напечатанные на 3D-принтере, имеют большие перспективы для будущего гиперзвукового полета», - сказал доктор Периасами.

«Мощные и эффективные, они предлагают захватывающее потенциальное решение для управления температурным режимом в авиации и за ее пределами.

«При дальнейшем развитии мы надеемся, что это новое поколение сверхэффективных катализаторов, напечатанных на 3D-принтере, можно будет использовать для преобразования любого промышленного процесса, в котором перегрев является постоянной проблемой».

Теоретически гиперзвуковой самолет может добраться из Лондона в Сидней за четыре часа, но в развитии гиперзвуковых воздушных путешествий остается много проблем, таких как экстремальные уровни тепла.

Первый автор и доктор философии Роксана Хубеш добавила, что использование топлива в качестве охлаждающей жидкости является одним из наиболее многообещающих экспериментальных подходов к проблеме перегрева.

«Топливо, которое может поглощать тепло во время работы самолета, является ключевым направлением для ученых, но эта идея основана на химических реакциях, потребляющих тепло, для которых требуются высокоэффективные катализаторы», - сказал Хубеш.

«Кроме того, теплообменники, в которых топливо контактирует с катализаторами, должны быть как можно меньше из-за жестких ограничений по объему и весу в гиперзвуковых самолетах».

Чтобы создать новые катализаторы, команда напечатала на 3D-принтере крошечные теплообменники из металлических сплавов и покрыла их синтетическими минералами, известными как цеолиты.

Исследователи воспроизвели экстремальные температуры и давления, испытываемые топливом на гиперзвуковых скоростях в лабораторных масштабах, чтобы проверить функциональность своей конструкции.

Когда 3D-печатные конструкции нагреваются, часть металла перемещается в цеолитный каркас - процесс, имеющий решающее значение для беспрецедентной эффективности новых катализаторов.

«Наши катализаторы, напечатанные на 3D-принтере, похожи на миниатюрные химические реакторы, и то, что делает их такими невероятно эффективными, - это смесь металлов и синтетических минералов», - сказал Хубеш.

«Это захватывающее новое направление для катализа, но нам нужны дополнительные исследования, чтобы полностью понять этот процесс и определить лучшую комбинацию металлических сплавов для наибольшего воздействия».

Следующие шаги исследовательской группы из Центра перспективных материалов и промышленной химии (CAMIC) RMIT включают оптимизацию катализаторов, напечатанных на 3D-принтере, путем их изучения с помощью методов рентгеновского синхротрона наряду с другими методами углубленного анализа.

Исследователи также надеются расширить потенциальные области применения этой работы в области контроля загрязнения воздуха для транспортных средств и миниатюрных устройств для улучшения качества воздуха в помещениях, что особенно важно для борьбы с переносящимися по воздуху респираторными вирусами, такими как COVID-19.

По словам выдающегося профессора и директора CAMIC Суреша Бхаргавы, химическая промышленность стоимостью триллион долларов в значительной степени основана на старой каталитической технологии.

«Это третье поколение катализа может быть связано с 3D-печатью для создания новых сложных конструкций, которые ранее были невозможны», - сказал Бхаргава.

«Наши новые катализаторы, напечатанные на 3D-принтере, представляют собой радикально новый подход, который может произвести революцию в будущем катализа во всем мире».

Катализаторы, напечатанные на 3D-принтере, были изготовлены с использованием технологии Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) в Digital Manufacturing Facility, входящей в Advanced Manufacturing Precinct RMIT.

На сегодняшний день только несколько экспериментальных самолетов достигли гиперзвуковой скорости (определенной выше 5 Махов - более 6,100 1.7 км / ч или XNUMX км / с). Результаты исследования RMIT опубликованы в журнале Royal Society of Chemistry, Chemical Communications.

Автор Насташа Тупас.

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