23 okt. 2019
2 minuten
Aan wat voor eisen moeten de materialen in een vliegtuigromp voldoen om 5 keer de snelheid van het geluid te kunnen weerstaan? En hoe test je dit? Op zoek naar een antwoord op dit probleem hebben ingenieurs van het Southwest Research Institute (VS) een reeks tests uitgevoerd met een tweetraps lichtgaskanonsysteem, dat normaal dient voor tests in de ballistiek.
"Hypersonische snelheid wordt gedefinieerd als sneller dan 5 keer de snelheid van het geluid of hoger dan Mach 5. Als iets zo snel vliegt, zal de lucht chemisch uiteenvallen rond het toestel," zegt hoofdauteur van de studie Nicholas Mueschke van SwRI. "Sommige plekken achter de schokgolf die door het voertuig wordt gecreëerd, zijn heter dan het oppervlak van de zon. In wezen zorgt het vliegen door deze vreemde chemische omgeving dat alles wat erdoorheen reist opwarmt, smelt en chemisch reageert met de lucht."
Omdat die omgeving zo uniek is, is het een uitdaging om realistische vluchtomstandigheden te creëren voor het testen van hypersone voertuigen. Windtunnels kunnen aan sommige voorwaarden voldoen, maar bootsen niet de chemische effecten na die een hypersonisch voertuig in de echte vluchtomgeving zou ondervinden. Mueschke en zijn collega’s gebruikten het tweetraps lichtgaskanonsysteem van SwRI om hypersonische vluchtomstandigheden te simuleren.
Dit systeem is ontworpen om snelheden tot 7 kilometer per seconde (15.660 mpu) te genereren. Het 22 meter lange systeem wordt traditioneel gebruikt om ballistiek te bestuderen. SwRI-ingenieurs gebruikten het echter om objecten voort te stuwen met snelheden van Mach 10 tot 15 en te bestuderen hoe de hypersonische vluchtomstandigheden een verscheidenheid aan materialen en geometrieën zouden beïnvloeden. Ze proberen te begrijpen hoe de vlucht van deze kleine projectielen de echte hypersonische vluchtomstandigheden nabootsen die voertuigen op ware schaal ervaren. Dit kan doordat het lichte gaskanon een breed bereik van vlieghoogtes kan nabootsen in een akoestisch en chemisch ongerepte vluchtomgeving.
De studie toonde aan dat je de intense verwarming en het materiaalverlies aan voertuigen kunt waarnemen die bij full-size voertuigen optreden, door kleine objecten van verschillende vormen af te vuren.
"We demonstreren niet alleen een nieuwe onderzoekscapaciteit," zei Mueschke. "Dit onderzoek zal ons helpen materiële problemen in verband met hypersone vlucht aan te pakken, de eerste stap naar de technologie van morgen."
Anderen lazen ook
