DARPA는 극초음속 차량을 위한 차세대 재료를 연구하고 있습니다

• DARPA는 극초음속 차량을 위한 새로운 디자인과 재료를 구축하기 위해 노력하는 MACH라는 새로운 프로그램을 발표했습니다.
• 목표는 높은 열유속을 처리하고 기존 탄소-탄소 복합 기반 시스템을 능가하는 성능을 제공할 수 있는 날카로운 첨단 솔루션을 개발하는 것입니다.

극초음속 비행기와 무기는 아마도 미래의 꿈일 것입니다. 하지만 이를 실현하려면 연구원들이 극초음속으로 생성되는 극도로 높은 온도를 처리할 수 있는 놀라운 능력을 가진 고급 재료를 개발해야 합니다.

모르는 사람들을 위해 음속의 5배인 마하 5보다 빠른 것은 극음속입니다. 일부 차량은 매우 빠른 속도를 달성했지만 짧은 기간 동안만 가능합니다. 예를 들어 북미 X-15는 1967년에 마하 6.7이라는 최고 속도 기록을 세운 실험적인 유인 항공기였습니다.

이러한 고속에서 수천 도의 열을 견딜 수 있는 구조를 설계하는 것은 특히 최대 열량을 경험하는 첨단 모서리의 경우 어려운 작업입니다.

이제 DARPA는 이 기술적 과제를 해결하기 위해 한 걸음 더 나아갔습니다. 이 기관은 극초음속 차량을 위한 새로운 디자인과 재료를 구축하기 위해 노력하는 MACH(Material Architectures and Characterization for Hypersonics의 약자)라는 새로운 프로그램을 발표했습니다.

엔지니어들은 극초음속 차량의 뜨거운 앞쪽 가장자리를 냉각시키는 방법을 연구해 왔지만 비행 중에 실현 가능한 개념을 제공할 수 없었습니다. 그러나 최근 열 공학의 발전은 열을 효율적으로 거부하고 극초음속 성능을 향상시킬 수 있는 확장 가능한 재료 아키텍처를 가능하게 할 수 있습니다.

MACH 프로그램 구조

주요 목표는 강렬한 열 플럭스에서 작동할 수 있는 높은 양력 대 항력 비율 극초음속 항공기를 위한 새로운 유형의 열 관리되고 날카로운 첨단 아키텍처를 만드는 것입니다. 이러한 부식되지 않는 앞쪽 가장자리는 차량의 작동 능력을 향상시켜 더 빠르고 더 멀리 날 수 있도록 합니다.

MACH 프로그램은 다음 두 가지에 중점을 둘 것입니다.

T1. 확장된 첨단을 위한 통합 열 관리 시스템 개발 및 테스트.
T2. 인상적인 첨단 기능을 달성하기 위한 극초음속 차량용 차세대 재료 연구.

이미지 제공:DARPA

4년, 2단계 노력 프로그램입니다. 첫 번째 단계는 27개월 후에 실행되고 다음 단계에는 나머지 21개월이 주어집니다.

T2에서 DARPA는 새로운 열 관리 방법, 세라믹, 금속 및 코팅과 함께 이러한 재료 및 기술을 개발하는 데 필요한 새로운 기능을 포함하는 T1 성능 메트릭을 능가하는 최첨단 기능을 확보하기 위해 노력할 것입니다.

참조:Fbo.gov | DARPA

성공적인 접근 방법은 다음과 같습니다.

또한 모든 재료 개발 기술은 ICME(통합 전산 재료 공학의 약자) 프레임워크를 활용하여 재료 최적화를 개선하고 시스템 수준의 성능 예측을 가능하게 합니다.

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모든 것이 계획대로 진행된다면, 우리는 향후 4년 안에 극초음속 성능을 향상시킬 수 있는 기열 효과를 줄이는 돌파구를 볼 수 있을 것입니다.