RMIT avslöjar ny utveckling inom hypersonisk flygning

Ultraeffektiva 3D-tryckta katalysatorer som utvecklats av forskare vid RMIT University tipsas om att lösa utmaningen med överhettning i hypersoniska flygplan.

De mycket mångsidiga katalysatorerna är utformade för att vara kostnadseffektiva att göra och enkla att skala för att kunna erbjuda en revolutionerande lösning för termisk hantering inom otaliga branscher.

Teamet vid RMIT -laboratoriedemonstrationer visar att 3D -tryckta katalysatorer eventuellt kan användas för att driva hypersonisk flygning samtidigt som systemet kyls.

Enligt huvudforskaren Dr Selvakannan Periasamy, tacklade deras arbete en av de största utmaningarna i utvecklingen av hypersoniska flygplan: att kontrollera den otroliga värmen som byggs upp när flygplan flyger med mer än fem gånger ljudets hastighet.

"Våra laboratorietester visar att de 3D -tryckta katalysatorerna som vi har utvecklat har ett stort löfte om att ge näring åt framtiden för hypersonisk flygning", säger Dr Periasamy.

”De är kraftfulla och effektiva och erbjuder en spännande potentiell lösning för termisk hantering inom luftfart - och därefter.

"Med ytterligare utveckling hoppas vi att den här nya generationen av ultraeffektiva 3D-tryckta katalysatorer kan användas för att omvandla alla industriella processer där överhettning är en ständigt närvarande utmaning."

I teorin kan ett hypersoniskt flygplan resa från London till Sydney på fyra timmar men många utmaningar återstår i utvecklingen av hypersoniska flygresor, till exempel de extrema värmenivåerna.

Förste författaren och doktorandforskaren Roxanne Hubesch tillade att användning av bränsle som kylmedel var en av de mest lovande experimentella metoderna för överhettningsproblemet.

"Bränslen som kan absorbera värme medan de driver ett flygplan är ett nyckelfokus för forskare, men den här tanken är beroende av värmekrävande kemiska reaktioner som kräver mycket effektiva katalysatorer," sade Hubesch.

"Dessutom måste värmeväxlarna där bränslet kommer i kontakt med katalysatorerna vara så små som möjligt på grund av de täta volym- och viktbegränsningarna i hypersoniska flygplan."

För att tillverka de nya katalysatorerna tryckte teamet 3D ut små värmeväxlare av metalllegeringar och belagde dem med syntetiska mineraler som kallas zeoliter.

Forskarna replikerade extrema temperaturer och tryck som bränslet upplevde vid hypersoniska hastigheter i laboratorieskala för att testa funktionen hos deras design.

När de 3D -tryckta strukturerna värms upp, rör sig en del av metallen in i zeolitramen - en process som är avgörande för de nya katalysatorernas oöverträffade effektivitet.

"Våra 3D -tryckta katalysatorer är som kemiska miniatyrreaktorer och det som gör dem så otroligt effektiva är den blandningen av metall och syntetiska mineraler," sa Hubesch.

"Det är en spännande ny riktning för katalys, men vi behöver mer forskning för att fullt ut förstå denna process och identifiera den bästa kombinationen av metalllegeringar för störst effekt."

Nästa steg för forskargruppen från RMIT: s Center for Advanced Materials and Industrial Chemistry (CAMIC) inkluderar optimering av 3D-tryckta katalysatorer genom att studera dem med röntgensynkrotrontekniker tillsammans med andra fördjupade analysmetoder.

Forskarna hoppas också kunna utvidga de möjliga tillämpningarna av arbetet till luftföroreningskontroll för fordon och miniatyrenheter för att förbättra luftkvaliteten inomhus-särskilt viktigt vid hantering av luftburna luftvägsvirus som COVID-19.

Enligt den framstående professorn och CAMIC-chefen Suresh Bhargava var den kemiska industrin i biljoner dollar till stor del baserad på gammal katalytisk teknik.

"Denna tredje generation av katalys kan kopplas till 3D -utskrift för att skapa nya komplexa mönster som tidigare inte var möjliga," sa Bhargava.

"Våra nya 3D -tryckta katalysatorer representerar ett radikalt nytt tillvägagångssätt som har en verklig potential att revolutionera framtiden för katalys runt om i världen."

De 3D-tryckta katalysatorerna producerades med Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) -teknologi i Digital Manufacturing Facility, en del av RMITs Advanced Manufacturing Precinct.

Hittills har bara några experimentella plan nått hypersonisk hastighet (definierad som ovan Mach 5 - över 6,100 1.7 km/h eller XNUMX km/s). Resultaten av RMIT -forskningen publiceras i tidskriften Royal Society of Chemistry, Chemical Communications.

Skrivet av Nastasha Tupas.

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