Zware omgevingscondities, zoals oppervlaktetemperaturen die duizenden graden Fahrenheit bereiken, maken het een uitdaging om de temperaturen en warmteflux nauwkeurig te meten op hypersonische vluchtsystemen.

Maar een universitair hoofddocent werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Texas in Arlington gelooft dat een nieuwe technologie voor additieve productie bestand is tegen die omstandigheden en kan worden gebruikt om betrouwbare metingen te leveren.

Met hulp van een Small Business Innovation Research-beurs van het ministerie van Defensie, Panos Shiakolas onderzoekt keramische en andere niet-metalen materialen om nieuwe geavanceerde temperatuur- en warmtefluxsensoren te fabriceren.

Shiakolas werkt samen met Luca Maddalena, een professor lucht- en ruimtevaarttechniek aan de UTA en een expert in hypersonische aerothermodynamica. Maddalena is ook directeur van UTA's Aerodynamics Research Center en heeft onlangs een nieuwe, met boogstraalverwarmde hypersonische windtunnel online gezet, de enige in zijn soort aan een universiteit in de Verenigde Staten.

Warmteflux- en temperatuursensoren worden veelvuldig gebruikt bij het testen en evalueren van hypersonische toepassingen in omgevingen met hoge temperaturen. Hun optreden moet uniform zijn, nauwkeurig en consistent, maar traditionele productie vereist veel menselijke vaardigheden en behendigheid. De hoop is dat dit nieuwe additive manufacturing-concept deze beperkingen zal overwinnen.

"We hebben gewerkt aan de ontwikkeling van sensoren, het fabricageproces analyseren en het type niet-metalen materialen identificeren dat moet worden gebruikt, evenals de mogelijkheden en beperkingen van het platform, Shiakolas zei. "We zijn nu in het stadium waarin we enkele van de functies die nodig zijn voor de sensoren kunnen produceren, dus we nemen de beperkingen van het proces over en nemen ze op in de analyse, dus wat de gegevens ons ook vertellen, we zijn ervan overtuigd dat de prestaties van de gefabriceerde sensor dicht bij de voorspelde prestaties zullen liggen."

"Hypersonisch onderzoek, zoals het onderzoek in onze nieuwe windtunnel, brengt veel uitdagingen met zich mee vanwege de extreem hoge temperaturen die betrokken zijn bij het testen van ontwerpen, " zei Erian Armanios, voorzitter van de afdeling Mechanische en Ruimtevaart van UTA. "In staat zijn om op betrouwbare wijze sensoren te ontwerpen en te produceren voor gebruik in deze omgeving is erg belangrijk voor vooruitgang in ontwerp, dus dit onderzoek is de sleutel tot toekomstige successen in het veld."