Schwitzende Poren kühlen Hyperschall-Rakete
RTX Technology Research Center hat neues Verfahren nach dem Vorbild der Natur entwickelt
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So soll die geschickt modifizierte Raketennase künftig gekühlt werden (Illustration: rtx.com) |
Arlington (pte002/25.10.2023/06:05)
Hyperschallraketen schießen mit einer Geschwindigkeit von 6.000 Kilometern pro Stunde durch die Atmosphäre. Durch die Reibung wird das Vorderteil so heiß, dass fast alle Materialien schmelzen würden, darunter auch jene, die für die Spitze beziehungsweise sogenannte Vorderkante verwendet werden. Forscher vom RTX Technology Research Center haben das Problem jetzt gelöst. Sie lassen den vorderen Bereich einfach "schwitzen". Dadurch wird das stark beanspruchte Areal gekühlt.
Kunstporen gegen Hitze
So wie Menschen Poren in der Haut zur Kühlung nutzen, haben die RTX-Forscher in den vorderen Bereich der Rakete ebensolche integriert. Der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) gefiel die Idee. Diese Behörde des US-Verteidigungsministeriums führt Forschungsprojekte für die Streitkräfte durch. Sie erteilte dem Forschungszentrum um RTX-Forscher John Sharon den Auftrag, sein Konzept zusammen mit anderen Universitäts- und Industrieteams zu realisieren.
Das Prinzip basiert auf der Verdampfung von Wasser, das sich in der Spitze der Rakete befindet. Die dazu nötige Wärme entsteht durch die Reibung der Rakete mit Luftteilchen. Durch die Umwandlung von Wasser in Dampf bildet sich ein Überdruck, der sich durch die Transpirationskühlkanäle, also die Poren, abbaut. Dadurch lässt sich die Spitze der Rakete geschickt kühlen, sodass sie nicht zerstört wird.
Laser bohrt Kühlkanäle
Der Testgegenstand ist ein keilförmiges Stück aus Metall, in dem sich Kühlkanäle befinden. Er ist etwas größer als eine Kreditkarte. Um die Kühlkanäle so klein und effizient wie möglich zu gestalten, hat Sharons Team mit Collins Aerospace zusammengearbeitet und nutzte dessen Fachwissen in der Mikrobearbeitung. Das ist eine fortschrittliche Fertigungsmethode, bei der Laser zur Herstellung komplizierter Teile zum Einsatz kommen.
Um zu beweisen, dass es funktioniert, testeten die Ingenieure das Bauteil mit einem "übergroßen Crème-Brûlée-Brenner", so Sharon, um die Bedingungen bei einem Raketenflug zu simulieren. Tatsächlich reichte der Kühleffekt aus, um den Testgegenstand vor dem Schmelzen zu bewahren. Sharon glaubt, dass dies auch zivil genutzt werden kann, etwa zur Kühlung der Turbinenschaufeln von Flugzeugtriebwerken.
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