비행 속도가 마하 5를 초과하면 극초음속 항공기는 2200°C(4000°F)를 초과하는 고온에 직면하게 됩니다. 고온의 영향으로부터 항공기를 보호하는 방법은 무엇입니까? RTX 기술 연구 센터는 땀을 흘리게 만드는 것이 답이라고 믿습니다.
극초음속 비행은 1947년 음속의 장벽이 무너진 이래 유례없는 항공 산업에 혁명을 일으킬 것으로 예상됩니다. 그러나 초음속에서 극초음속으로 가는 것은 아음속에서 초음속으로 가는 것보다 더 어려운 것으로 입증되었습니다.
가장 큰 과제 중 하나는 음속의 5배가 넘는 속도로 비행하는 항공기에서 발생하는 엄청난 양의 열입니다. 이 온도에서는 가장 특이한 물질을 제외한 모든 물질이 녹거나 사용할 수 없게 됩니다. 이는 극초음속 차량의 정밀하게 설계되고 가공된 라인, 특히 앞쪽 가장자리가 빠르게 둥글고 변형되어 차량의 공기 역학을 완전히 변화시킬 수 있음을 의미합니다.
이를 방지하는 확실한 방법은 항공기 표면을 냉각시키는 것입니다. 불행하게도 기존 시스템의 경우 이는 엔지니어가 특히 좋아하지 않는 무게와 복잡성이 추가됨을 의미합니다.
대안으로, DARPA 계약에 따라 RTX는 초음속 차량을 식히기 위해 땀을 흘리는 데 사용하는 것과 동일한 메커니즘을 사용하는 방법을 모색하고 있습니다.
아이디어는 인간의 땀샘과 유사한 방식으로 피부 표면에 액체를 전달하는 극초음속 차량의 앞쪽 가장자리에 마이크로 채널 네트워크를 설치하는 것입니다. 액체가 피부 표면에 도달하면 증발하여 열을 빼앗깁니다. 이러한 방식으로 항공기는 공기역학적 성능을 유지하기에 충분한 냉각 용량을 유지합니다.
RTX 기술 연구 센터의 프로젝트 팀 리더인 John Sharon에 따르면, 그들은 예측 모델링과 고급 미세 가공 기술을 사용하여 신용 카드 크기의 쐐기 모양의 테스트 개체를 만들었습니다. 먼저 대형 "크림 푸딩 토치"로 설명되는 버너 위에 배치한 다음 전기 아크를 사용하여 가스를 가열하고 가스를 고온 및 고속으로 팽창시켜 극초음속 비행 조건을 보다 밀접하게 시뮬레이션합니다.
다음 단계는 기술을 개선하고, 땀 통로를 더 작게 만들고, 테스트 대상을 본격적인 극초음속 차량 규모로 확대하는 것입니다. 이 기술이 성공적으로 입증되면 가스 터빈 블레이드 보호와 같은 다른 문제에도 적용할 수 있습니다.
샤론은 “음속의 5배 이상으로 비행하면 1초도 안 되는 순간에 온도가 매우 빠르게 상승한다”고 말했다. "모델링에 참여한 팀원들은 테스트 표본이 얼마나 오래 살아남을지 예측하는 데 훌륭한 역할을 했습니다."