Lorsque la vitesse de vol dépasse Mach 5, les avions hypersoniques rencontreront des températures élevées dépassant 2 200°C (4 000°F). Comment protéger l’avion des effets des températures élevées ? Le centre de recherche technologique RTX estime que la réponse est de les faire transpirer.
Le vol hypersonique devrait révolutionner l’industrie aéronautique d’une manière sans précédent depuis le franchissement du mur du son en 1947. Cependant, passer des vitesses supersoniques aux vitesses hypersoniques s’est avéré plus difficile que de passer des vitesses subsoniques aux vitesses supersoniques.
L’un des plus grands défis est l’énorme quantité de chaleur générée par un avion voyageant à une vitesse cinq fois supérieure à celle du son. À ces températures, tous les matériaux, sauf les plus exotiques, fondront ou deviendront inutilisables. Cela signifie que les lignes conçues et usinées avec précision d'un véhicule hypersonique, en particulier le bord d'attaque, peuvent rapidement s'arrondir et se déformer, modifiant complètement l'aérodynamisme du véhicule.
Le moyen évident d’éviter cela est de refroidir la peau de l’avion. Malheureusement, pour les systèmes traditionnels, cela signifie un poids et une complexité supplémentaires, ce que les ingénieurs n'aiment pas particulièrement.
Comme alternative, RTX, dans le cadre d’un contrat DARPA, envisage d’utiliser le même mécanisme que nous utilisons pour refroidir – la transpiration – pour refroidir les véhicules hypersoniques.
L’idée est d’installer un réseau de microcanaux à l’avant d’un véhicule hypersonique qui délivrerait du liquide à la surface de la peau d’une manière similaire aux glandes sudoripares humaines. Lorsque le liquide atteint la surface de la peau, il s’évapore, évacuant ainsi la chaleur. De cette façon, l’avion conserve une capacité de refroidissement suffisante pour maintenir ses performances aérodynamiques.
Selon John Sharon, chef d'équipe de projet au RTX Technology Research Center, ils ont utilisé une modélisation prédictive et une technologie avancée de micro-fabrication pour créer un objet de test en forme de coin de la taille d'une carte de crédit. Il est d’abord placé sur un brûleur décrit comme une grande « torche à pudding à la crème », puis un arc électrique est utilisé pour chauffer et dilater le gaz à des températures et des vitesses élevées qui simulent plus fidèlement les conditions de vol hypersonique.
La prochaine étape consistera à améliorer la technologie, à réduire la taille des canaux sudoripares et à étendre l’objet de test à l’échelle d’un véhicule hypersonique à grande échelle. Si la technologie s’avère efficace, elle pourrait également s’appliquer à d’autres problèmes, comme la protection des aubes de turbines à gaz.
"Lorsque vous volez à une vitesse cinq fois supérieure à celle du son, la température augmente très rapidement en une fraction de seconde", a déclaré Sharon. "Les membres de l'équipe impliqués dans la modélisation ont fait un excellent travail en estimant la durée de survie des spécimens testés."