DARPA lanza programa MACH para desarrollar materiales avanzados para vehículos hipersónicos

DARPA anunció nuevo programa MACH que busca nuevos diseños y materiales para vehículos hipersónicos.

Objetivo: desarrollar soluciones de borde de ataque afilado que manejen altos flujos de calor y superen sistemas basados en compuestos carbono-carbono existentes.

Estructura del programa MACH

Aviones y armas hipersónicos son quizás un sueño del futuro, pero para hacerlo realidad, investigadores necesitan materiales avanzados con capacidad increíble para manejar temperaturas extremas a velocidades hipersónicas.

Para quien no sepa: lo que viaje más rápido que Mach 5 —cinco veces la velocidad del sonido— es hipersónico. Algunos vehículos alcanzaron tales velocidades, pero solo brevemente. El North American X-15, por ejemplo, fue avión experimental tripulado que marcó récord de Mach 6,7 en 1967.

Diseñar estructuras que aguanten miles de grados a tales velocidades es un reto, especialmente para bordes de ataque que experimentan máximo calor.

DARPA da un paso más para abordar este desafío técnico. Anunció programa MACH (Material Architectures and Characterization for Hypersonics) que busca nuevos diseños y materiales para vehículos hipersónicos.

Aunque ingenieros llevan tiempo trabajando en formas de enfriar bordes de ataque calientes, no han entregado concepto viable en vuelo. Sin embargo, avances recientes en ingeniería térmica podrían permitir arquitecturas de materiales escalables que rechacen calor eficientemente y mejoren rendimiento hipersónico.

Estructura del programa MACH

Objetivo principal: crear nueva arquitectura de borde de ataque afilado con gestión térmica para vehículos hipersónicos de alta relación sustentación-resistencia que operen en flujos de calor intensos. Estos bordes no erosivos mejorarán capacidad operativa, permitiendo volar más rápido y lejos.

El programa MACH se centrará en dos aspectos:

T1. Desarrollar y testar sistemas integrados de gestión térmica para borde de ataque a escala.
T2. Investigación de materiales de próxima generación para vehículos hipersónicos para lograr capacidad de borde de ataque impresionante.

Crédito imagen: DARPA

Es un programa de cuatro años en dos fases. Primera fase: 27 meses; segunda: 21 meses restantes.

En T2, DARPA intentará obtener capacidad de borde de ataque más allá de métricas T1, incluyendo nuevos métodos de gestión térmica, cerámicas, metales, recubrimientos, y nuevas características para desarrollar estos materiales y técnicas.

Referencia: Fbo.gov | DARPA

Enfoques exitosos explorarán:

1. Nuevos espacios de materiales: composiciones cerámicas, nuevas aleaciones metálicas, rendimiento de recubrimientos a >2.200°C.
2. Tecnologías de subcomponentes, incluyendo metodologías para enfriamiento extremo.
3. Capacidades de modelado para acelerar desarrollo de materiales específicos de misión.

Además, todas las técnicas de desarrollo de materiales usarán marco ICME (ingeniería computacional integrada de materiales) para mejorar optimización de materiales y permitir proyección de rendimiento a nivel de sistema.

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Si todo va según plan, podríamos ver avance en reducción de efecto aerotérmico —mejorando rendimiento hipersónico— en próximos cuatro años.