Ingenieurs van het Southwest Research Institute verbeteren wat onderzoekers weten over hypersonische vluchten. Een nieuwe studie gepresenteerd op de JANNAF Propulsion Meeting 2019 van de Joint Army-Navy-NASA-Air Force (JANNAF) beschrijft een reeks tests die zijn uitgevoerd op het hoofdkwartier van SwRI in San Antonio en die de omstandigheden verhelderen die een toekomstig vliegtuig kan ervaren wanneer het sneller dan 10 keer de snelheid van het geluid reist .

"Hypersonische snelheid wordt gedefinieerd als sneller dan vijf keer de snelheid van het geluid of groter dan Mach 5. Als iets zo snel vliegt, de lucht zal chemisch ontleden rond het vaartuig, " zei SwRI's Dr. Nicholas J. Mueschke, hoofdauteur van de studie. "Sommige punten achter de schokgolf die door het voertuig wordt veroorzaakt, zijn heter dan het oppervlak van de zon. het vliegt door deze vreemde chemische omgeving die ervoor zorgt dat alles wat er doorheen reist opwarmt, smelten en chemisch reageren met de lucht."

Omdat die omgeving zo uniek is, het nabootsen van realistische vliegomstandigheden om voertuigen te testen voor hypersonische vluchten is een uitdaging. Windtunnels kunnen aan sommige voorwaarden voldoen, maar repliceer niet de chemische effecten die een hypersonisch voertuig zou ervaren in de echte vliegomgeving. Mueschke en zijn collega's gebruikten SwRI's tweetraps lichtgaskanonsysteem om hypersonische vluchtomstandigheden te simuleren.

Het kanonsysteem is ontworpen om zeer hoge snelheden tot 7 kilometer per seconde te genereren (15, 660 km/u). Het systeem zelf is 22 meter lang en wordt traditioneel gebruikt om ballistiek te bestuderen.

SwRI-ingenieurs gebruikten het kanonsysteem om objecten voort te stuwen met snelheden van Mach 10 tot 15 om te bestuderen hoe de hypersonische vluchtomstandigheden een verscheidenheid aan materialen en geometrieën zouden beïnvloeden.

"Het doel hier is om te onderzoeken hoe deze aerodynamisch onstabiele projectielen reageren op deze extreem intense chemische omgeving, ' zei Müschke.

Mueschke en zijn collega's proberen te begrijpen hoe de vluchten van deze kleinere projectielen de echte hypersonische vluchtomstandigheden nabootsen die voertuigen op volledige schaal ervaren. Dit kan worden bereikt omdat het vliegbereik van het lichte gaskanon een breed bereik aan vlieghoogten kan nabootsen, terwijl het ook een akoestisch en chemisch ongerepte vliegomgeving biedt.

De studie, co-auteur van Mueschke, beschrijft de reeks tests. Het toonde aan dat door kleine objecten van verschillende vormen door verschillende equivalente vlieghoogten te vliegen, ze kunnen de intense verhitting en het verlies van voertuigmateriaal waarnemen die optreden bij voertuigen op ware grootte als gevolg van turbulente grenslaagovergangen en complexe schokgolfinteracties.

"We demonstreren niet alleen een nieuwe onderzoekscapaciteit, "Zei Mueschke. "Dit onderzoek zal ons helpen materiële problemen aan te pakken die verband houden met hypersonische vluchten, de eerste stap naar de technologie van morgen."