كيفية حماية المركبات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت؟ اجعلهم يتعرقون

كيف يمكنك حماية المركبات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت من درجات الحرارة المرتفعة التي تزيد عن 2200 درجة مئوية (4000 درجة فهرنهايت) عند الطيران بسرعة تزيد عن 5 ماخ؟ وفقًا لمركز أبحاث تكنولوجيا RTX، فإن الجواب هو جعلهم يتعرقون.

يحمل الطيران فوق الصوتي وعدًا بإحداث ثورة في مجال الطيران إلى درجة لم نشهدها منذ كسر حاجز الصوت في عام 1947. ومع ذلك، فقد تبين أن الانتقال من الأسرع من الصوت إلى الأسرع من الصوت هو أكثر صعوبة بكثير من الانتقال من الأسرع من الصوت إلى الأسرع من الصوت.

أحد أكبر التحديات هو الحرارة الهائلة الناتجة عن طيران الجسم بما يزيد عن خمسة أضعاف سرعة الصوت. عند درجات الحرارة هذه، تذوب جميع المواد، باستثناء أكثرها غرابة، أو تصبح غير صالحة للعمل. وهذا يعني أن الخطوط المصممة والمصنوعة بدقة للمركبة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت، خاصة على حوافها الأمامية، سوف تدور وتتشوه بسرعة، مما يغير الديناميكيات الهوائية للمركبة تمامًا.

الطريقة الواضحة لتجنب ذلك هي تبريد الجلد الخارجي للسيارة. لسوء الحظ، مع الأنظمة التقليدية، هذا يعني زيادة الوزن والتعقيد الذي لا يحبه المهندسون بشكل خاص.

كبديل، وبموجب عقد DARPA، تبحث RTX في تبريد المركبات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت باستخدام نفس الآلية التي نستخدمها للتغلب على الحرارة – التعرق.

والفكرة هي أن الحواف الأمامية للمركبة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت ستدمج شبكة من القنوات الدقيقة التي تغذي السائل على سطح الجلد بطريقة مشابهة للغدد العرقية البشرية. عندما يصل السائل إلى السطح، فإنه يتبخر، ويحمل الحرارة بعيدًا. وبهذه الطريقة، يمكن إبقاء المركبة باردة بدرجة كافية للحفاظ على ديناميكياتها الهوائية.

وفقًا لقائد فريق المشروع جون شارون من مركز أبحاث تكنولوجيا RTX، تم استخدام النمذجة التنبؤية والآلات الدقيقة المتقدمة لإنشاء مقالة اختبارية على شكل إسفين حول حجم بطاقة الائتمان. تم إخضاع هذا أولاً لجهاز الموقد الذي تم وصفه على أنه شعلة كريم بروليه كبيرة، ثم إلى قوس كهربائي لتسخين وتوسيع الغازات إلى درجات حرارة وسرعات عالية تحاكي بشكل أوثق ظروف الطيران التي تفوق سرعتها سرعة الصوت.

وستكون الخطوة التالية هي تحسين التكنولوجيا من خلال جعل قنوات العرق أصغر حجمًا وتوسيع مادة الاختبار إلى حجم مركبة تفوق سرعتها سرعة الصوت بالحجم الكامل. إذا أثبتت هذه التقنية نجاحها، فقد تكون قابلة للتطبيق أيضًا على مشاكل أخرى، مثل حماية شفرات توربينات الغاز.

وقال شارون: “عندما تطير بسرعة تزيد عن خمسة أضعاف سرعة الصوت، يمكن أن ترتفع درجة الحرارة بسرعة كبيرة – في جزء من الثانية”. “لقد قام أعضاء الفريق المشاركون في عرض الأزياء بعمل رائع في تقدير المدة التي ستبقى فيها المقالة التجريبية على قيد الحياة.”

المصدر: آر تي إكس