دانشگاه ملی فناوری دفاع چین، دانشکده علوم و مهندسی هوافضا در چانگشا، ادعا کرده است که دستگاه خنک‌کننده جدیدی برای موشک‌های مافوق صوت توسعه داده است.
این دانشگاه ادعا می‌کند که دستگاه خنک‌کننده جدید می‌تواند زمان پرواز موشک‌های مافوق صوت را تقریباً دو و نیم ساعت افزایش دهد.
این زمان به طور قابل توجهی طولانی‌تر از راه‌حل‌های گزارش شده قبلی است و برای سفری از یک سمت زمین به سمت دیگر کافی است.
راه‌حلی برای گرمای سوزان
به گزارش بولتن دانشمندان اتمی، پرواز با سرعت بالا در جو باعث کشش قابل توجهی می‌شود (نیروی مکانیکی که مخالف حرکت جسم در هوا است).
چون کشش باعث کند شدن سلاح‌های مافوق صوت می‌شود، آن‌ها سریع‌تر از دیگر سیستم‌های تحویل سرجنگی، مانند موشک‌های بالستیک، نیستند و ممکن است زمان بیشتری برای رسیدن به اهداف‌شان نیاز داشته باشند.
پرواز در ارتفاع پایین نیز باعث گرمای شدید و مداوم این موشک‌ها می‌شود، زیرا جو در ارتفاع پایین‌تر متراکم‌تر است.
گرمای سوزانی که وسایل هایپرسونیک در طول گلاید متحمل می‌شوند، عملکرد آن‌ها را محدود کرده و چالش اساسی فنی برای توسعه نسخه‌های سریع‌تر و با برد بیشتر این سلاح‌ها است.
همانطور که گرمایش آیرودینامیکی یک جسم با حدود مکعب سرعت آن افزایش می‌یابد، یک وسیله که با ماخ 5 گلاید می‌کند، بیشتر از 100 برابر گرمای یک وسیله که با ماخ 1 در همان ارتفاع گلاید می‌کند، تجربه خواهد کرد.
افزایش سرعت از ماخ 5 به ماخ 15، گرمایش را با عاملی نزدیک به 30 بیشتر می‌کند.
این گرمای شدید منجر به شکست بسیاری از موشک‌های هایپرسونیک شده است. دانشمندان چینی ادعا می‌کنند که دستگاه جدید توانسته است این گرمای سوزان را کنترل کند.
نحوه عملکرد دستگاه
ساختار ساده و هزینه نسبتاً کم دستگاه ناشی از عدم حضور اجزای پیچیده مانند لوله‌های حرارتی یا پمپ‌های تقویت کننده است. علاوه بر این، دستگاه قابل استفاده مجدد است و تنها به اضافه کردن آب تمیز قبل از هر پرواز نیاز دارد.
سیستم از انرژی حرارتی حاصل از گرمایش آیرودینامیکی به عنوان نیروی محرکه چرخه خنک‌کننده فعال استفاده می‌کند و فشرده‌سازی و خنک‌سازی خودکار دستگاه کنترل گرما را به دست می‌آورد.
این سیستم عملکرد صحیح اجزای حیاتی در مناطق خاص تحت شرایط پرواز طولانی‌مدت را تضمین می‌کند و هدف طراحی استفاده موثر از گرما برای هواپیماهای مافوق صوت را برآورده می‌سازد.
روش‌های خنک‌کننده سنتی در این شرایط غیرموثر هستند. تیم تحقیقاتی باید به طور خلاقانه‌ای فکر می‌کرد تا راه‌حلی پیدا کند.
دستگاه خنک‌کننده استوانه‌ای برای نسل بعدی هواپیماهای مافوق صوت طراحی شده و در سال 2022 یا قبل از آن تست‌های زمینی را پشت سر گذاشته است.
قسمت زیرین استوانه با قسمت زیرین هواپیما تماس دارد و باعث گرم شدن آن می‌شود.
در طول پرواز، گرما به بالای استوانه منتقل می‌شود، در حالی که آب خنک‌کننده در داخل دستگاه و در جهت عقربه‌های ساعت جریان دارد، که توسط فشاری ایجاد شده توسط اجزای حساس به دما ایجاد می‌شود.
ظرف ذخیره‌سازی آب در بالای دستگاه با آئروژلی که قادر به جذب آب است، پر شده است.
تست
تست دستگاه نشان داد که می‌تواند دمای کابین را در طول 50 دقیقه ابتدایی پرواز زیر 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) نگه دارد.
بعد از آن، خنک‌کننده شروع به جوشیدن و تبخیر می‌زند، و گرما را سریع‌تر منتقل می‌کند تا به بهره‌وری اوج خود در دقیقه شصت و ششم برسد.
در این نقطه، بخار با دمای بالا به آرامی از طریق یک سوپاپ فشار آزاد می‌شود و ساختار متخلخل آئروژل فرایند تبخیر یکنواخت و طولانی را تضمین می‌کند.
آئروژل عایق حرارتی فراهم می‌کند و دمای کابین را حتی پس از تبخیر آب پایین نگه می‌دارد.
دستگاه ساده‌تر از لوله‌های حرارتی با دمای بالا است که از فلز مایع به عنوان واسطه خنک‌کننده استفاده می‌کنند.
دانشمندان همچنین ادعا می‌کنند که پیاده‌سازی آن آسان‌تر از سیستم‌های خنک‌کننده فعال که توسط نیروهای خارجی رانده می‌شوند، مانند دستگاه‌هایی که تعریق را شبیه‌سازی می‌کنند، است.
دانشمندان گفتند که بدون افزایش پیچیدگی سیستم، می‌تواند از واسطه خنک‌کننده برای جذب و آزاد کردن گرما در مراحل مختلف به حداکثر استفاده کند و کنترل دمای بهینه را به دست آورد.
چون پرواز مافوق صوت به یک سیستم مدیریت حرارتی گسترده و پیچیده نیاز دارد، دستگاه جدید باید با دیگر فناوری‌های حفاظت حرارتی مانند پوشش‌های مقاوم به دمای بالا و سازه‌های سبک عایق ترکیب شود.
دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که دستگاه می‌تواند مناطق حیاتی مانند سکان ها و تجهیزات الکترونیکی را خنک کند.
