研究人員是否找到了一種方法,可以在 90 分鐘內為從倫敦飛往紐約的高超音速噴射機提供動力?

經過澳洲科學家的研究,以高超音速環球旅行的能力可能已經離現實更近了一步。

墨爾本皇家理工大學的研究人員開發了3D 列印催化劑,他們稱這種催化劑可以為高超音速飛行提供動力,並充當冷卻劑,以對抗飛機以5 馬赫或以上(音速的五倍)飛行時產生的極端熱量。

按照這樣的速度,未來的商業航空公司將能夠在大約 90 分鐘內在倫敦和紐約之間飛行。

催化劑是添加到化學過程中以加快反應時間而不改變自身的化合物。

透過 3D 列印催化劑,它們可以被模製成最有效的形狀,以與燃料燃燒和冷卻過程相互作用。

高超音速飛行的發熱問題

與高超音速飛行相關的過熱問題一直是高速環球旅行的主要障礙,這是環球旅行者和整個航空業長期以來的抱負。

RMIT 先進材料和工業化學中心研究人員的工作理論上可能會導致從倫敦到雪梨的飛行時間從目前的 21 多小時縮短到僅需 4 小時。

這些催化劑由 3D 列印機用金屬合金製成,並塗有稱為沸石的合成礦物。當金屬很熱時,它會與沸石發生反應。

研究報告的第一作者 Roxanne Hubesch 表示:“我們的 3D 列印催化劑就像微型化學反應器,金屬和合成礦物的混合使它們如此有效。”

為了測試他們的設計,研究人員在受控的實驗室環境中複製了燃料在高超音速下經歷的極端溫度和壓力。

他們表示,使用燃料作為冷卻劑是解決過熱問題的「最有前途的實驗方法之一」。

他們的研究結果發表在英國皇家化學學會期刊《Chemistry Communications》。

首席研究員 Selvakannan Periasamy 博士表示:“我們的實驗室測試表明,我們開發的 3D 列印催化劑對於推動高超音速飛行的未來有著巨大的前景。”

「它們功能強大且高效,為航空及其他領域的熱管理提供了令人興奮的潛在解決方案」。

他補充說,進一步的開發可能會看到 3D 列印催化劑被用作「在任何過熱始終存在的挑戰的工業過程中」的冷卻劑。

研究人員特別計劃將潛在應用擴展到控制車輛空氣污染、開發微型設備以改善室內空氣品質和管理空氣傳播的呼吸道病毒(如 COVID-19)。

「在為飛機提供動力時能夠吸收熱量的燃料是科學家關注的重點,但這個想法依賴於需要高效催化劑的耗熱化學反應,」胡貝施說。

「此外,由於高超音速飛機的體積和重量限制嚴格,燃料與催化劑接觸的熱交換器必須盡可能小」。

返回高速飛行

自從英國航空公司超音速協和式飛機(當時世界上最快的商用飛機,速度為 2 馬赫)於 2003 年退役後,與國際商業航班相關的高速概念似乎日漸式微。

現在,超音速飛行(換句話說,以馬赫或以上的速度飛行超過音速)結束近二十年後,高超音速飛行正引起越來越多的關注。

8 月,美國空軍向高超音速飛機製造商 Hermeus 授予 6,000 萬美元(5,070 萬歐元)資金,用於資助其發動機開發和測試。這家亞特蘭大新創公司生產這些 5 馬赫發動機,其使命是將從紐約到倫敦的飛行時間縮短到兩個小時以內。

儘管高超音速旅行仍處於概念階段,但超音速飛行已再次成為現實。

6 月,另一家名為 Boom Supersonic 的美國公司收到了聯合航空的 15 架 Overture 超音速噴射機訂單,其中第一架計劃於 2029 年準備好供乘客使用。