飛行速度がマッハ 5 を超えると、極超音速航空機は 2200°C (4000°F) を超える高温に遭遇します。高温の影響から航空機を保護するにはどうすればよいですか? RTX Technology Research Center は、その答えは汗をかくようにすることであると考えています。
極超音速飛行は、1947 年に音速の壁が破られて以来、航空業界に前例のない革命をもたらすと期待されています。しかし、超音速から極超音速への速度の移行は、亜音速から超音速の速度への移行よりも困難であることが判明しています。
最大の課題の 1 つは、音速の 5 倍を超える速度で飛行する航空機によって発生する大量の熱です。このような温度では、最も珍しい材料を除いてすべてが溶けるか、使用できなくなります。これは、極超音速機の精密に設計され機械加工されたライン、特に前縁が急速に丸まって変形し、車両の空気力学が完全に変化する可能性があることを意味します。
これを避ける明白な方法は、航空機の外板を冷却することです。残念ながら、従来のシステムの場合、これは重量と複雑さが増すことを意味し、エンジニアはこれを特に好みません。
代替案として、RTX は DARPA 契約に基づき、私たちが冷却に使用するのと同じメカニズム (発汗) を極超音速車両の冷却に使用することを検討しています。
このアイデアは、極超音速飛行体の先端にマイクロチャネルのネットワークを設置し、人間の汗腺と同様の方法で皮膚の表面に液体を供給するというものです。液体が皮膚の表面に到達すると蒸発し、熱を奪います。このようにして、航空機は空力性能を維持するのに十分な冷却能力を維持します。
RTX テクノロジー研究センターのプロジェクト チーム リーダーであるジョン シャロン氏によると、予測モデリングと高度な微細加工テクノロジーを使用して、クレジット カード サイズのくさび形のテスト オブジェクトを作成したとのことです。これはまず、大きな「クリーム プディング トーチ」と呼ばれるバーナーの上に置かれ、次に電気アークを使用してガスを加熱し、極超音速飛行条件をより厳密にシミュレートする高温および高速までガスを膨張させます。
次のステップは、技術を改良し、汗の流路を小さくし、テスト対象を実物大の極超音速飛行体のスケールまで拡大することです。この技術が成功すれば、ガスタービンブレードの保護など他の問題にも応用できる可能性がある。
「音速の5倍以上で飛行すると、温度は数分の1秒で急速に上昇します」とシャロン氏は言う。 「モデリングに携わったチームメンバーは、試験片がどれくらいの期間生存するかを見積もるという素晴らしい仕事をしてくれました。」