Nuevas tecnologías hipersónicas para el Pentágono.
Demostración del principio de enfriamiento por transpiración. Gráficos/fotografías de Canopy Aerospace
La Fuerza Aérea de EE. UU. ha mostrado un gran interés en los hipersónicos y las tecnologías necesarias para crear dichos aviones. Recientemente lanzaron dos programas de investigación en esta área. El resultado deberían ser nuevas soluciones técnicas en el campo de los sistemas de refrigeración y sensores para la tecnología hipersónica.
nuevos proyectos
Canopy Aerospace Inc. opera en Littleton, Colorado desde 2021. Se especializa en el desarrollo de nuevos materiales y tecnologías para la industria aeroespacial y ya tiene experiencia trabajando con órdenes militares.
El 5 de septiembre, la empresa anunció que había recibido dos nuevos pedidos de la Fuerza Aérea de Estados Unidos. Según los términos de estos contratos, Canopy Aerospace debe realizar dos estudios en el campo de la ciencia de materiales en los próximos años y proporcionar los resultados al cliente y sus contratistas. La empresa recibirá 2,8 millones de dólares por completar estos proyectos.
El primer orden está relacionado con el desarrollo de tecnología de refrigeración por transpiración para aviones hipersónicos. Canopy Aerospace ya tiene avances en esta área, pero ahora debemos pasar de la teoría y los experimentos a la creación de unidades adecuadas para un uso completo.
El segundo contrato prevé la creación de nuevos equipos de vigilancia basados en fibra óptica, capaces de funcionar a altas temperaturas. En este caso, también estamos hablando del desarrollo y la plena implementación de ideas existentes.
No se ha anunciado el momento de la investigación. Dada la complejidad de las tareas, se puede esperar que lleven varios años. Si los proyectos tienen éxito, se necesitarán varios años más para introducir tecnologías y materiales ya preparados en proyectos reales de vehículos hipersónicos.
Ensayos de estructuras resistentes al calor. Foto de Canopy Aeroespacial
La empresa contratista constata una situación particular en el sector, que, sin embargo, le ayudó a recibir pedidos. El hecho es que tras el cierre del programa del Transbordador Espacial, prácticamente cesó el desarrollo de nuevos tipos de protección térmica para el campo aeroespacial. Los fabricantes de estos materiales ahora se centran en su supervivencia y son incapaces de innovar. Canopy Aerospace está asumiendo este papel y todavía no teme a la competencia.
Protección térmica
Según la definición generalmente aceptada, se considera vuelo hipersónico aquel que se realiza a una velocidad superior a 5 M. A esta velocidad, la aeronave está sometida a elevadas cargas mecánicas y aerodinámicas. Además, el aire que lo rodea se calienta a temperaturas de 2500-3000°K y transfiere energía térmica a la estructura.
La solución tradicional para la protección térmica es el uso de materiales resistentes al calor, como aleaciones especiales o cerámicas especiales. La empresa Canopy propuso y justificó un nuevo método de protección llamado enfriamiento por transpiración. Esta idea tiene cierto potencial y logró interesar a la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.
El concepto de enfriamiento transpiracional es bastante simple. Se instalan boquillas en el morro del avión, que rocían un líquido de composición especial. Debido a la alta temperatura del aire, el líquido se evapora instantáneamente y el gas resultante fluye a lo largo del cuerpo.
La nube de gas resultante separa el avión del aire atmosférico, lo que reduce la fricción y, en consecuencia, el calentamiento de la estructura. La reducción de la carga térmica también reduce los requisitos de protección del propio avión, lo que proporciona una serie de ventajas evidentes.
Se informa que Canopy Aerospace realizó una investigación en el campo del enfriamiento por transpiración y encontró la variante óptima del dispositivo rociador. Se propone fabricarlo a partir de cerámica resistente al calor utilizando tecnologías aditivas.
Concepto de avión hipersónico Lockheed Martin
Ahora la empresa desarrolladora tiene que desarrollar las ideas existentes y completar el desarrollo de tecnología real. Luego, los componentes y herramientas se adaptarán para su uso en aviones reales.
Sistema de sensores
Durante el vuelo hipersónico, se forma una nube de gas ionizado alrededor del avión. Impide el funcionamiento de diversos sensores, sistemas de guía y sistemas de comunicación. Para garantizar la posibilidad de observación y comunicación durante el vuelo, se están desarrollando diversas soluciones e ideas.
Canopy Aerospace también ofrece su propia idea original. En el marco del segundo trabajo de investigación está previsto crear nuevos tipos de fibra óptica que sean más resistentes a las tensiones que surgen durante el vuelo hipersónico. Este material se utilizará junto con sensores para diversos fines.
Hay planes para integrar fibra óptica resistente al calor en el revestimiento del avión. La distribución de estos fondos sobre la superficie exterior del producto no solo preservará la capacidad de observación durante el vuelo, sino que también mejorará dichas características. Sin embargo, aún no está claro cómo se resolverá el problema de la opacidad radioeléctrica y óptica del “capullo” de plasma.
Сферы применения
Canopy Aerospace y la Fuerza Aérea de EE. UU. no han revelado oficialmente todos los planes para el uso de nuevas tecnologías, cuyo desarrollo comenzará en un futuro próximo. Sin embargo, la empresa contratista menciona algunas áreas donde estas tecnologías pueden ser útiles y los problemas que pueden ayudar a resolver.
"Dosel" ilustrado noticias al recibir un contrato que representa un hipersónico condicional cohete con enfriamiento por transpiración. La imagen informática de este producto iba acompañada de una fotografía de un banco de pruebas real donde se probó la nueva tecnología.
Vehículo hipersónico Raytheon
El comunicado de prensa menciona ciertos sistemas de armas que pueden equiparse con dicha refrigeración, pero no entra en detalles. Obviamente, el sistema de expulsión de refrigerante será útil para todos los tipos conocidos de hipersónicos. armas - para misiles completos, ojivas deslizantes e incluso ojivas para misiles balísticos.
El mensaje también menciona los vehículos de descenso de los sistemas espaciales. Al entrar en las densas capas de la atmósfera, dichos equipos están expuestos a elevadas cargas térmicas y aerodinámicas. Ya existe un conjunto de soluciones bien desarrolladas y probadas en esta área, pero ahora la Fuerza Aérea de EE. UU. y Canopy Aerospace están planeando crear otras nuevas.
Tecnologías de doble propósito
Dos proyectos de investigación que han sido asignados a Canopy son de gran interés. Sus resultados pueden encontrar aplicación tanto en el ámbito militar como en el civil. En ambos casos, las nuevas tecnologías ayudarán a proteger los equipos del aumento de cargas de diversos tipos.
Se debe prestar atención al cliente de los dos estudios. La Fuerza Aérea de EE.UU. desempeña este papel. Esto indica que los proyectos están destinados principalmente a fines militares. Se introducirán nuevas tecnologías en el ámbito de las armas y equipos militares, y su uso civil será secundario y probablemente comenzará mucho más tarde.
El Pentágono lleva mucho tiempo desarrollando tecnologías hipersónicas. Se han creado varios proyectos experimentales y se están desarrollando armas reales que se planea utilizar en el ejército. Sin embargo, no todo va bien y según lo planeado. Surgen problemas técnicos, se retrasan los plazos y hay que cancelar algunos programas.
A pesar de los reveses, Estados Unidos continúa desarrollando nuevos proyectos y buscando nuevas tecnologías. Actualmente están lanzando dos estudios más destinados a mejorar e introducir tecnologías prometedoras. No está claro cómo terminarán estos proyectos. Pero independientemente del resultado, muestran la disposición del Pentágono a desarrollar tecnología hipersónica.
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