DARPA está trabajando en materiales de próxima generación para vehículos hipersónicos

• DARPA anunció un nuevo programa llamado MACH que busca construir nuevos diseños y materiales para vehículos hipersónicos.
• El objetivo es desarrollar soluciones de vanguardia que puedan manejar altos flujos de calor y ofrecer un rendimiento más allá de los sistemas existentes basados ​​en compuestos de carbono-carbono.

Los aviones y las armas hipersónicos son quizás un sueño del futuro, pero para que esto sea una realidad, los investigadores deben encontrar materiales avanzados que tengan una capacidad increíble para manejar temperaturas extremadamente altas creadas a velocidades hipersónicas.

Para aquellos que no lo sepan, cualquier cosa que viaje más rápido que Mach 5 (cinco veces la velocidad del sonido) es hipersónico. Algunos vehículos han alcanzado velocidades tan increíblemente altas, pero solo durante un breve período de tiempo. El X-15 norteamericano, por ejemplo, fue un avión tripulado experimental que estableció el récord de velocidad más alto de Mach 6,7 en 1967.

Diseñar estructuras que puedan soportar miles de grados de calor a velocidades tan altas es una tarea desafiante, especialmente para los bordes de ataque que experimentan la máxima cantidad de calor.

Ahora, DARPA ha dado un paso más para abordar este desafío técnico. La agencia ha anunciado un nuevo programa llamado MACH (abreviatura de Material Architectures and Characterization for Hypersonics) que busca construir nuevos diseños y materiales para vehículos hipersónicos.

Aunque los ingenieros han estado trabajando en formas de enfriar los bordes de ataque calientes del vehículo hipersónico, no han podido ofrecer ningún concepto factible en vuelo. Sin embargo, los avances recientes en ingeniería térmica podrían permitir arquitecturas de materiales escalables que puedan rechazar el calor de manera eficiente y mejorar el rendimiento hipersónico.

Estructura del programa MACH

El objetivo principal es crear un nuevo tipo de arquitectura de borde de ataque nítida y gestionada térmicamente para vehículos aéreos hipersónicos de alta relación elevación / arrastre que puedan operar con flujos de calor intensos. Estos bordes de ataque que no se erosionan mejorarán la capacidad operativa de los vehículos, haciéndolos volar más rápido y más lejos.

El programa MACH se centrará en dos cosas:

T1. Desarrollar y probar sistemas de gestión térmica integrados para un borde de ataque a escala.
T2. Investigación de materiales de última generación para vehículos hipersónicos a fin de lograr una impresionante capacidad de vanguardia.

Crédito de la imagen:DARPA

Es un programa de esfuerzo de cuatro años y dos fases. La primera fase se ejecutará en 27 meses y la siguiente fase tendrá los 21 meses restantes.

En T2, DARPA intentará obtener una capacidad de vanguardia más allá de las métricas de rendimiento de T1, que incluyen nuevos métodos de gestión térmica, cerámicas, metales y recubrimientos, junto con las nuevas características necesarias para desarrollar estos materiales y técnicas.

Referencia:Fbo.gov | DARPA

Los enfoques exitosos explorarán:

1. Espacios de nuevos materiales, como composiciones cerámicas, nuevas aleaciones metálicas y rendimiento del recubrimiento a temperaturas superiores a los 2200 grados Celsius.
2. Tecnologías de subcomponentes, incluidas las metodologías para obtener un enfriamiento extremo.
3. Capacidades de modelado para acelerar el desarrollo de materiales específicos de la misión.

Además, todas las técnicas de desarrollo de materiales utilizarán el marco ICME (abreviatura de ingeniería de materiales computacionales integrados) para mejorar la optimización del material y permitir la proyección del rendimiento a nivel del sistema.

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Si todo sale de acuerdo con el plan, podríamos ver un gran avance en la reducción del efecto aerotérmico, que en última instancia mejoraría el rendimiento hipersónico, en los próximos cuatro años.