В течение следующих 10 лет NASA испытает новый материал на основе нитрида бора, который позволит воздушным судам развивать сверхзвуковые и гиперзвуковые скорости и преодолевать путь из одного конца США в другой менее чем за час, об этом сообщает Futurism.
Любое воздушное судно, двигающееся на больших скоростях, всегда сталкивается с проблемой так называемого “теплового барьера”. Во время полета в плотных слоях атмосферы самолет сильно нагревается, происходит это по двум причинам: от внутреннего нагрева: температура частей двигателя повышается от продуктов сгорания в камере и выхлопной трубе, а также от воздуха, сжатого в компрессоре двигателя — из-за высокоскоростного потока воздух, который “тормозит” в воздухозаборниках лайнера и сжимается в компрессоре, постепенно становится таким горячим, что оказывается не в состоянии отводить тепло от сильно нагретых частей двигателя. И внешнего: от трения поверхности самолета об атмосферу. При большой скорости воздушный поток обладает высокой кинетической энергией. В соответствии с принципом сохранения энергии, вся кинетическая энергия потока при этом преобразуется в тепловую и в энергию давления. Двигаясь на больших скоростях, конструкция лайнера может просто не выдержать давления.
На сегодняшний день в мире насчитывается лишь несколько самолетов, способных развивать гиперзвуковую скорость, в основном это военные летательные аппараты, и некоторые из них находятся на стадии тестирования (Boeing X-43, Orbital Sciences Corporation Х-34, North American X-15).
Главная проблема при создании техники, летающей на больших скоростях — материал. Ученые уже давно пытаются разработать покрытие, которое выдерживало бы очень высокие температуры и при этом было весьма легким. Сегодня в самолетах используется покрытие на основе углеродных нанотрубок, эта легкая и прочная конструкция позволяет выдерживать температуры до 450 градусов по Цельсию.
Исследование, проведенное учеными из NASA и Бингемтонского университета, показало, что нанотрубки из нитрида бора, или BNNT (комбинация из бора и азота), могут выдерживать куда большую температуру — до 900 градусов по Цельсию, кроме того, они гораздо легче углеродных нанотрубок.
“Наш новый материал позволит самолетам разгоняться до 6500 км в час”, — говорят авторы исследования.
Однако самая главная проблема нанотрубок из нитрида бора — их стоимость.
“В настоящее время NASA — это одна из немногих организаций, обладающих всей необходимой техникой для производства таких нанотрубок. Правда, на сегодняшний день BNNT стоят весьма дорого — $ 1000 за грамм”, — сообщил Чангхонг Ке, доцент Бингемтонского университета.
Несмотря на высокую себестоимость продукции, в будущем цены на BNNT, возможно, будут снижены. Ведь нечто подобное произошло и с углеродными нанотрубками, которые 20 лет назад стоили около $ 1000, а сейчас их цена упала до $ 10-20 за грамм.
Тем не менее, не стоит ждать, что первые самолеты, выпущенные из материала на основе нанотрубок из нитрида бора, будут гражданскими, скорее всего, это будут военные летательные аппараты.