Фото:
Идеи

Новый катализатор решит проблему перегрева гиперзвуковых самолетов

Одна из главных трудностей в разработке гиперзвуковых самолетов – решение проблемы тепла, накапливающегося во время полета со скоростью в пять раз больше скорости звука. Австралийские ученые напечатали на 3D-принтере катализаторы, обладающие высоким потенциалом управления тепловым режимом – в авиации или в любой отрасли промышленности, где присутствует опасность перегрева.

Всего несколько экспериментальных самолетов достигали гиперзвуковой скорости — примерно 6100 км/ч или 1,7 км/с. Теоретически, гиперзвуковой самолет может преодолеть расстояние от Лондона до Нью-Йорка менее чем за полтора часа, но остаются нерешенными многие проблемы. Например, чрезвычайно высокий уровень нагрева такого летательного аппарата.

Многообещающий экспериментальный подход применили специалисты Мельбурнского королевского технологического университета, сообщает Science Daily. Они предлагают использовать в качестве охладителя топливо. Однако успешность этого процесса зависит от химических реакций, которым требуется действенный катализатор. Кроме того, теплообменные устройства, где топливо вступает в контакт с катализатором, должны быть максимально маленькими из-за ограничений по объему и массе в гиперзвуковой авиации.

Ученые напечатали крошечные теплообменники из сплава металлов и покрыли их синтетическим минералом цеолитом. Затем они воспроизвели в лаборатории температуру и давление, действующие на топливо при гиперзвуковых скоростях, и испытали работоспособность своего подхода.

Оказалось, что при нагревании часть металла переходит в цеолитовую структуру, что способствует беспрецедентной эффективности нового катализатора.

«Наши напечатанные катализаторы — как миниатюрные химические реакторы. Невероятно эффективными их делает смесь металла и синтетического минерала, — сказала Роксанна Хьюбеш, первый автор исследования. — Это интересное направление для катализа, но мы должны провести больше исследований, чтобы полностью понять этот процесс и найти лучшую комбинацию металлических сплавов для наилучшего воздействия».

Специалисты из США разработали катализатор, который позволяет преобразовать метан в природный газ гораздо менее энергоемким образом, чем современные решения. Ученые смогли сократить температуру этого промышленного процесса с 200 градусов Цельсия с лишним до комнатной температуры, то есть примерно до 20°C.