Hypersonix 碳纖維/陶瓷基復合材料助力可持續太空旅游

在地面上,聲波的傳播速度約為每秒340米。飛機超過音速時稱為超音速。高超音速是音速的五倍多或“5馬赫”,也就是每小時6000公里多一點。在5馬赫及以上時,分子在高超音速飛機上流動所產生的摩擦會產生超過2000攝氏度的溫度??偛课挥诓祭锼拱嗟暮娇蘸教旃こ坛鮿摴綡ypersonix Launch Systems正在選擇材料來應對這些極端情況。
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Hypersonix Launch Systems公司成立于2019年,旨在利用高超音速超燃沖壓發動機技術從澳大利亞提供可持續的衛星發射服務。在短時間內,在新冠疫情的陰影下,由近20名航空工程師和材料專家組成的Hypersonix團隊開發了可重復使用的超燃沖壓發動機技術,用于以可持續綠色氫燃料為動力的發動機。
 
Michael Smart博士是Hypersonix公司的聯合創始人、席技術官和研發負責人,他是超燃沖壓發動機技術領域公認的者,在返回布里斯班之前曾在NASA蘭利研究中心(超燃沖壓發動機分中心)擔任研究科學家。他的母校是昆士蘭大學的超媒體學中心,該中心被公認為高超聲速領域的大學研究小組之一。Smart博士堅持認為,隨著進入太空的成本越來越低、頻率越來越高,化學推進產生的太空垃圾和火箭排放物正日益污染平流層。開發由綠色氫氣驅動的多任務航天器是一個解決方案,綠色氫氣是在一個環境可持續的過程中產生的,利用太陽能從水中提取氫氣。
 
“超燃沖壓發動機是噴氣發動機的一種,依靠燃燒空氣中的燃料和氧氣來產生推力。我們使用陶瓷基復合材料(Ceramic Matrix Composites,CMC)開發了綠色氫動力SPARTAN超燃沖壓發動機,以承受航天器在太空旅行期間特別是在受控再入階段所經歷的高溫。高溫載荷每次飛行僅持續約20分鐘,為了可重復使用,至少30次循環就足夠了。CMC即使在高溫下也具有較高的強度重量比、較高的抗熱震性和韌性。“碳纖維增強碳化硅(C/SiC)的使用溫度高可達1500℃。”Smart博士建議。
 
Hypersonix的SPARTAN能夠從5馬赫加速到12馬赫。搭載SPARTAN發動機的Delta Velos飛行器將在2500公里以上飛行,不會排放二氧化碳或其他有害氣體,然后像傳統飛機一樣降落在跑道上,并處于再次降落的狀態。
 
SPARTAN 超燃沖壓發動機是可重復使用的,由氫氣驅動,省油。它是上“綠色”和可持續的超燃沖壓發動機。
 
Smart博士堅持認為,Hypersonix沒有實現垂直整合的雄心:“我們的核心知識是緊急停堆噴氣發動機,以及如何開發可持續的高超音速飛機。我們正在積極尋求多用途運載火箭和發動機及其部件的研發、耐久性和耐高溫性。”該公司近與南方昆士蘭大學、波音澳大利亞、西門子和工業氣體公司——BOC公司建立了合作伙伴關系。
 
聯邦政府認識到,新太空經濟是由對初創企業的私人投資和私人技術利益驅動的。它正在通過贈款援助和建立相關的法律和監管框架來啟動該行業,以履行國際義務并促進行業發展,同時保持太空和地球上的安全運行。其目標是到2030年將該行業對GDP的貢獻增加兩倍,達到120億美元,并創造額外的2萬個就業崗位。去年,Hypersonix獲得了澳大利亞聯邦工業、科學、能源和資源部的加速商業化撥款。