Как ученые решают проблему разрушения ракет на сверхзвуковых скоростях

Правительство США активно продвигает гиперзвуковое оружие, разрабатывая как минимум пять различных программ вооружений.

Однако есть проблема:

  • при полете на гиперзвуковой скорости привычные материалы для ракет уже не выдерживают нагрузки.

На передний план выходят нанотехнологии, а именно — углеродные нанотрубки. Как работает эта технология?

В чем заключается проблема: ракеты "сгорают"

Гиперзвуковое оружие "путешествует" с невероятной скоростью от 5 Махов (примерно от 6 120 км/ч), или в пять раз быстрее скорости звука.

Полет превращается в "проталкивание":

  • трение от объекта, проходящего через воздух, настолько сильно, что просто "сжигает" материалы, потому что генерирует огромное количество тепловой энергии.

Например, корпус "SR-71 Blackbird", стратегического разведывательного самолета, "прогревается" примерно до 260 градусов по Цельсию. Ракетный самолет "X-15", созданный еще в 1960-х, "прогревался" до 649 градусов.

  • При этом на 10 Махах температуры достаточно, чтобы плавить сталь, а на 20 она составит около 9 400 градусов по Цельсию.

Как ее решают: используют новейший материал

Ученые и инженеры понимают, как справиться с проблемами трения в воздухе, благодаря активным разработкам космических кораблей и ракет. Но проблема в том, что шаттл или ракетная боеголовка, "падающие" на цель, подвергаются воздействию тепла в течение всего нескольких минут — при переходе из космоса в атмосферу. А гиперзвуковые ракеты весь свой путь проделывают, не поднимаясь в космос, то есть "греются" постоянно.

Репортёры издания "DefenseOne" отмечают, что наиболее перспективной технологией, которая помогла бы решить проблему, станут, скорее всего, углеродные нанотрубки. Это синтетический материал, состоящий из углеродных трубок диаметром всего один нанометр (одна миллиардная часть метра).

Углеродные нанотрубки прочнее стали и создают надежный "кокон", который не пропускает тепло. А если замочить их в феноле, то можно увеличить их способность рассеивать тепло на 17%, отмечают исследователи.

"Углеродные нанотрубки имеют на порядок большую теплопроводность в плоскости, чем углеродное волокно, — объяснил исследователь Аю Хао в интервью для "Defense One"- "Как только тепло достигает поверхности теплозащитного слоя из углеродных нанотрубок, оно быстро рассеивается".

Что это значит для гиперзвукового оружия? Это значит, что материалы, которые могут выдержать жару и перегрузки гиперзвукового перемещения, стали сегодня как никогда близки — и их широкое распространение может в очередной раз перевернуть как оборонительные, так и наступательные доктрины современных армий.

Фото:web.archive.org