USA pragnie hipersonicznych pocisków na służbie, a specjaliści sugerują, jak rozwiązać ich największe problemy
Pociski hipersoniczne, jak każdy inny rodzaj pocisków, mają być wykorzystywane do atakowania konkretnych celów oddalonych o setki, tysiące, a nawet dziesiątki tysięcy kilometrów. Dzielą się na dwa główne rodzaje, mogą być wystrzeliwane z silosów, mobilnych wyrzutni, okrętów i samolotów, a ich wyjątkowość sprowadza się do faktu, że w przeciwieństwie do pocisków balistycznych, ich zestrzelenie jest ogromnym wyzwaniem przez wysoką prędkość, możliwość zmiany trajektorii lotu oraz potencjał generowania plazmy, zakłócającej działanie radarów. Więcej na temat tego, dlaczego niektóre z nich mogą przypominać spadające meteoryty podczas lotu do celu, przeczytacie tutaj.
Czytaj też: Przed erą dronów było niebezpiecznie. Armia USA stawiała na jednoosobowe latające platformy
Pojazdy hipersoniczne to rakiety, które mogą latać z prędkością ponad Mach 5, czyli pięć razy szybciej niż prędkość dźwięku, a choć oferują wyjątkowe możliwości, to dręczy je również wiele wyzwań technicznych, takich jak ogrzewanie aerodynamiczne, opór i kontrola. Jednym z największych wyzwań stojących przed pojazdami hipersonicznymi jest sposób ich chłodzenia, bo przy tak dużych prędkościach powietrze wokół pojazdu staje się bardzo gorące i może spowodować jego stopienie lub deformację. Aby temu zapobiec, naukowcy opracowali nową metodę zwaną chłodzeniem transpiracyjnym.
Chłodzenie transpiracyjne to proces chłodzenia ciała poprzez przemieszczanie cieczy lub gazu przez jego ścianę. Ciecz lub gaz pochłania część ciepła z ciała, a także wypycha gorące powietrze z powierzchni. Zmniejsza to transfer ciepła z otaczającej przestrzeni do ciała. Jednym z przykładów chłodzenia transpiracyjnego jest chłodzenie porowate, w którym ciecz lub gaz przechodzą przez małe otwory w ścianie ciała. Metoda ta może być stosowana w pojazdach hipersonicznych, w których bardzo szybkie pociski mogą się bardzo nagrzewać z powodu tarcia powietrza. Dzięki zastosowaniu chłodzenia transpiracyjnego końcówka pocisku może pozostać chłodna i nie stopić się ani nie odkształcić. Innymi słowy, to metoda, w której pocisk praktycznie “poci się”, aby obniżyć temperaturę.
Czytaj też: USA zdradzą swoje tajemnice Tajwanowi. To dzięki nim amerykańska marynarka jest na szczycie
Naukowcy z RTX przetestowali tę metodę w sprzęcie proof-of-concept i wykazali, że może ona zapobiec utracie kształtu końcówki pocisku z powodu ekstremalnego ciepła. Wywiercili tysiące porów w końcówce pocisku, które uwalniały ciecz, a ta następnie odparowywała i obniżała jego temperaturę. Twierdzą, że metoda ta może umożliwić pojazdom hipersonicznym latanie dalej i szybciej w przyszłości, zapewniając m.in. armii USA dostęp do zaawansowanej formy uzbrojenia.
Chłodzenie przez transpirację nie jest jedynym wyzwaniem, któremu muszą sprostać pojazdy hipersoniczne. Muszą one również radzić sobie z intensywnymi siłami aerodynamicznymi i efektami cieplnymi, które mogą wpływać na ich kształt, osiągi i stabilność. Muszą również pokonać wysoki opór powietrza i fale uderzeniowe generowane przy tak dużych prędkościach, do rozwinięcia których wykorzystują różne rodzaje systemów napędowych, takie jak rakiety nośne, rakiety lub pojazdy typu boost-glide. Silniki muszą działać w szerokim zakresie prędkości i wysokości oraz radzić sobie ze zmienną gęstością i ciśnieniem powietrza, a wykorzystywane w nich paliwo musi być przechowywane i dostarczane w sposób bezpieczny i niezawodny.
Czytaj też: Te niszczyciele to przyszłość marynarki USA. Pierwszy z nich zapisał się właśnie na kartach historii
Lot hipersoniczny to bardzo złożona i wymagająca dziedzina inżynierii i w gruncie rzeczy istnieje ciągle wiele innych kwestii technicznych i ekonomicznych, które muszą zostać rozwiązane, zanim pociski hipersoniczne staną się bardziej powszechne i dostępne. Jednak wraz z postępem technologicznym i innowacjami, pojazdy hipersoniczne mogą wkrótce stać się rzeczywistością.