موشک‌های هایپرسونیک نیروی هوایی آمریکا مانند انسان‌ها عرق می‌کنند تا خنک بمانند و سریع‌تر پرواز کنند
نیروی هوایی آمریکا قراردادی به ارزش 2.8 میلیون دلار با شرکت Canopy Aerospace، مستقر در دنور، برای تسریع تجاری‌سازی فناوری‌های سیستم‌های حفاظت حرارتی (TPS) نسل بعدی برای سامانه‌های هایپرسونیک و ورود مجدد به جو امضا کرده است.
جالب است که سیستم جدید TPS از مزایای خنک‌کننده‌های ترایسپریشن بهره می‌برد، مشابه به طریقی که عرق کردن انسان‌ها آنها را خنک می‌کند یا تبخیر گیاهان آنها را خنک نگه می‌دارد.
ابزارهای هایپرسونیک، که قابلیت دستیابی به سرعت‌های بالاتر از Mach 5 را دارند، در برخی از شدیدترین محیط‌های علمی عمل می‌کنند، به طوری که دما به 3000 درجه سانتیگراد می‌رسد.
این شرایط نیازمند ابزارهای مهندسی مانند سیستم‌های تسلیحاتی، پلتفرم‌های ورود به فضا و هواپیماهای حمل و نقل با سیستم‌های حفاظت حرارتی ویژه‌ای است که اغلب از ساختارهای سرامیکی یا ترکیبی سرامیکی ساخته شده‌اند.
عرق کردن برای خنک ماندن و سریع حرکت کردن
عملکرد هر سیستم سریع‌حرکت توسط توانایی آن در حرکت با حداکثر سرعت ممکن بدون تخریب به دلیل فشار حرارتی محدود می‌شود.
Canopy در حال توسعه یک سیستم حفاظت حرارتی با خنک‌کننده ترایسپریشن با استفاده از ساخت و ساز افزایشی سرامیکی است.
این فناوری نوآورانه از خنک‌کننده‌های ترایسپریشن استفاده می‌کند تا مقاومت حرارتی TPS را افزایش دهد، که به سامانه‌های هایپرسونیک اجازه می‌دهد تا با سرعت‌های بالاتر عمل کنند و مانورهای تهاجمی‌تری انجام دهند.
خنک‌کننده ترایسپریشن با تخلیه یک مایع با فشار بالا از لبه جلویی یک خودرو هایپرسونیک کار می‌کند.
این مایع به سرعت تبخیر می‌شود و یک لایه عایق محافظ ایجاد می‌کند که خودرو را از گرمای شدید ایرودینامیکی ناشی از اصطکاک بین سطح خودرو و جو محافظت می‌کند.
سیستم‌های تسلیحاتی آینده که توسط نیروی هوایی آمریکا با استفاده از این نوآوری توسعه می‌یابند، به راحتی قابل استقرار برای کاربردهای هایپرسونیک در مقیاس بزرگ خواهند بود.
خنک‌کننده ترایسپریشن یک فناوری تحقیق‌شده است که می‌تواند قابلیت بازگشت واقعی برای بازگشت‌های مکرر از مدار در مسیرهای بالستیک را امکان‌پذیر سازد.
Canopy به دنبال ارتقاء فناوری سیستم حفاظت حرارتی ترایسپریشن با کانال‌های خنک‌کننده یکپارچه است، که با اهداف استراتژیک نیروی هوایی هم‌سو شده و نقش پیشرو آمریکا در توسعه فناوری هایپرسونیک را تقویت می‌کند.
«فکر می‌کنم بزرگ‌ترین قابلیت فناوری یا صنعتی که می‌توانیم در آن سرمایه‌گذاری کنیم، افزایش نرخ تولید، به خصوص سیستم‌های حفاظت حرارتی و تولید افزایشی سیستم‌های حفاظت حرارتی برای خودروهای گلایدر و تولید افزایشی موتورها برای موشک‌های کروز است.» دکتر جیلیان بوسی، مدیر دفتر انتقال هایپرسونیک مشترک معاون امور تحقیق و توسعه وزارت دفاع، گفت.
سیستم‌های حفاظتی هوشمند برای نظارت بر سلامت
دومین قابلیت که توسط این قراردادها تأمین مالی می‌شود، توسعه یک سیستم حسگر فیبر نوری اختصاصی برای دماهای بالا برای TPS است.
این سیستم، دامنه طراحی برای توسعه سیستم‌های آینده را گسترش می‌دهد و زمان لازم برای نگهداری و بازرسی سیستم‌های ورود مجدد استراتژیک هسته‌ای را کاهش می‌دهد. این قابلیت به عنوان سیستم‌های مدیریت سلامت برای سیستم‌های ورود مجدد (HMSRS) یا "TPS هوشمند" شناخته می‌شود.
ورود مجدد به فضا و پرواز هایپرسونیک یک لایه پلاسما را ایجاد می‌کند که دستگاه را احاطه می‌کند، که باعث می‌شود حسگرها و پروتکل‌های ارتباطی سنتی به خوبی عمل نکنند.
با قرار دادن حسگرها در مواد سیستم محافظت حرارتی (TPS)، پلتفرم‌های آینده قادر خواهند بود محیط اطراف را با دقت بیشتری احساس کنند.
این پدیده به درک عمیق‌تری از فرسایش مواد و توانایی مانیتور مستمر یکپارچگی ساختاری TPS در طول عمر دستگاه کمک خواهد کرد.
این سرمایه‌گذاری سطح مناسب مهندسی در تولید، آزمایش‌های زمینی و آزمایش‌های یکپارچه‌سازی را برای آماده شدن برای پرواز بعد از عملکرد را فراهم می‌کند. این کار هم شکاف‌های فناوری هایپرسونیک را پر و از اقتصاد در حال رشد مدار پایین زمین که توسط ناسا و وسایل نقلیه تجاری فضایی ایجاد شده است، پشتیبانی می‌کند.
ترکیب این فناوری‌ها شرکت Canopy را به عنوان یک شریک کلیدی در پیشبرد زمینه سیستم‌های حفاظت حرارتی قرار می‌دهد و امکان بهره‌وری و اثربخشی بیشتر سیستم‌های دفاعی و اکتشاف فضایی در سخت‌ترین محیط‌ها را فراهم می‌کند.
