Volo ipersonico: testato un materiale che “Suda” per evitare l’eccesso di surriscaldamento in volo

Immagina di volare a una velocità superiore a cinque volte il suono e di raggiungere qualsiasi destinazione nel mondo in poche ore. Questa è la visione del volo ipersonico, che potrebbe trasformare il futuro dell’aviazione.

Tuttavia, raggiungere questo obiettivo non è facile, poiché comporta il superamento di temperature estreme di oltre 2.200 °C  che possono sciogliere o danneggiare la maggior parte dei materiali e si tratta di un calore difficilmente evitabile, perché deriva direttamente dall’attrito dell’aereo contro l’atmosfera. Un fenomeno fisico che non si può evitare. Il fenomeno chiamato ‘ablazione’ deforma la forma angolare di qualsiasi veicolo oltre la velocità di Mach 5 a causa del calore intenso, il che influisce sulle prestazioni complessive del veicolo e sull’efficienza.

Per risolvere questo problema, il Centro di ricerca tecnologica RTX ha sviluppato un’idea innovativa: far sudare i veicoli ipersonici come gli esseri umani. Il centro, che sta lavorando in base a un contratto della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) degli Stati Uniti, ha sviluppato un prototipo di sistema di raffreddamento che imita il modo naturale del corpo umano di regolare il calore.

Il sistema è costituito da una rete di piccoli canali incorporati negli spigoli dei veicoli ipersonici, che sono le parti maggiormente esposte ai picchi dic aolre.  Questi canali trasportano un liquido refrigerante sulla superficie del veicolo, dove evapora e quindi riduce il calore e il riscaldamento. In questo modo, il veicolo può mantenere la sua forma e aerodinamica, che è cruciale per un volo stabile ed efficiente.

John Sharon, responsabile del team di progetto del centro, ha affermato di aver utilizzato modellazione predittiva e micro-lavorazione avanzata per creare un prototipo per i test simile a una carta di credito con una forma a cuneo. Lo hanno poi esposto a due diverse fonti di calore: un dispositivo di riscaldamento simile a un grande bruciatore a gas  e un arco elettrico che simulava le condizioni del volo ipersonico.

Il team ha scoperto che il prototipo ha superato entrambi i test senza subire danni significativi, dimostrando la fattibilità del loro concetto. Il prossimo passo, ha detto Sharon, è quello di ingrandire l’articolo di test delle dimensioni di un veicolo ipersonico reale e rendere i canali ancora più piccoli per una migliore prestazione. Ha aggiunto che la stessa tecnologia potrebbe essere utilizzata anche per altre applicazioni, come la protezione delle pale delle turbine a gas dal calore.

Sharon ha elogiato il suo team per il loro lavoro innovativo e ha detto che hanno affrontato una sfida difficile. “Quando si vola a oltre cinque volte la velocità del suono, la temperatura può salire molto rapidamente, in una frazione di secondo,” ha detto. “Le persone del team coinvolte nella modellazione hanno fatto un lavoro eccezionale nel stimare quanto a lungo l’articolo di test avrebbe resistito.”