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Hypersonix 碳纤维/陶瓷基复合材料助力可持续太空旅游

2022-03-11 16:143240
 在地面上,声波的传播速度约为每秒340米。飞机超过音速时称为超音速。高超音速是音速的五倍多或“5马赫”,也就是每小时6000公里多一点。在5马赫及以上时,分子在高超音速飞机上流动所产生的摩擦会产生超过2000摄氏度的温度。总部位于布里斯班的航空航天工程初创公司Hypersonix Launch Systems正在选择材料来应对这些极端情况。
技
Hypersonix Launch Systems公司成立于2019年,旨在利用高超音速超燃冲压发动机技术从澳大利亚提供可持续的卫星发射服务。在短时间内,在新冠疫情的阴影下,由近20名航空工程师和材料专家组成的Hypersonix团队开发了可重复使用的超燃冲压发动机技术,用于以可持续绿色氢燃料为动力的发动机。
 
Michael Smart博士是Hypersonix公司的联合创始人、席技术官和研发负责人,他是超燃冲压发动机技术领域公认的者,在返回布里斯班之前曾在NASA兰利研究中心(超燃冲压发动机分中心)担任研究科学家。他的母校是昆士兰大学的超媒体学中心,该中心被公认为高超声速领域的大学研究小组之一。Smart博士坚持认为,随着进入太空的成本越来越低、频率越来越高,化学推进产生的太空垃圾和火箭排放物正日益污染平流层。开发由绿色氢气驱动的多任务航天器是一个解决方案,绿色氢气是在一个环境可持续的过程中产生的,利用太阳能从水中提取氢气。
 
“超燃冲压发动机是喷气发动机的一种,依靠燃烧空气中的燃料和氧气来产生推力。我们使用陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,CMC)开发了绿色氢动力SPARTAN超燃冲压发动机,以承受航天器在太空旅行期间特别是在受控再入阶段所经历的高温。高温载荷每次飞行仅持续约20分钟,为了可重复使用,至少30次循环就足够了。CMC即使在高温下也具有较高的强度重量比、较高的抗热震性和韧性。“碳纤维增强碳化硅(C/SiC)的使用温度高可达1500℃。”Smart博士建议。
 
Hypersonix的SPARTAN能够从5马赫加速到12马赫。搭载SPARTAN发动机的Delta Velos飞行器将在2500公里以上飞行,不会排放二氧化碳或其他有害气体,然后像传统飞机一样降落在跑道上,并处于再次降落的状态。
 
SPARTAN 超燃冲压发动机是可重复使用的,由氢气驱动,省油。它是上“绿色”和可持续的超燃冲压发动机。
 
Smart博士坚持认为,Hypersonix没有实现垂直整合的雄心:“我们的核心知识是紧急停堆喷气发动机,以及如何开发可持续的高超音速飞机。我们正在积极寻求多用途运载火箭和发动机及其部件的研发、耐久性和耐高温性。”该公司近与南方昆士兰大学、波音澳大利亚、西门子和工业气体公司——BOC公司建立了合作伙伴关系。
 
联邦政府认识到,新太空经济是由对初创企业的私人投资和私人技术利益驱动的。它正在通过赠款援助和建立相关的法律和监管框架来启动该行业,以履行国际义务并促进行业发展,同时保持太空和地球上的安全运行。其目标是到2030年将该行业对GDP的贡献增加两倍,达到120亿美元,并创造额外的2万个就业岗位。去年,Hypersonix获得了澳大利亚联邦工业、科学、能源和资源部的加速商业化拨款。
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