Kinesiska forskare säger att de kan ha hittat ett beläggningsmaterial för att förbättra prestandan hos framtida hypersoniska vapen: kolskum.

Teamet vid China Aerodynamics Research and Development Center sa att deras tester – utförda i en vindtunnel – antydde att materialet kunde minska påverkan av stötvågor med mer än 20 procent.

Och de sa att det kunde förbättra ett vapens aerodynamiska stabilitet med upp till två storleksordningar vid hypersonisk hastighet av Mach 6.

Kinas befintliga hypersoniska vapen kan färdas med fem gånger ljudets hastighet, Mach 5 eller snabbare.

Den släta ytan på deras skrov – gjord av superhårda material som titanlegering och kolfiber – är designad för att minska motståndet.

Men de chockvågor som kan genereras i hypersoniska hastigheter kan äventyra en flygning.

Hypersoniska vapen har sofistikerade flygkontrollmekanismer för att hantera stötvågor och bibehålla stabilitet, men forskare letar efter enklare lösningar.

Teamet vid aerodynamikcentret i Mianyang, Sichuan-provinsen, tror att de kan ha hittat ett svar.

Kolskum "har stor applikationspotential" som beläggningsmaterial för framtida hypersonisk flygning, sade Tu Guohua, ledande forskare för studien, i en artikel som publicerades i den peer-reviewade Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics på tisdagen.

Kolskum kan tillverkas av många saker inklusive kol, naturgas och med trä.

Det är ett lätt, styvt material med en grov yta och oregelbundna porer som bildas av en väv av kolatomer.

Dessa små luftandningshål kan förhindra eller bromsa skadlig turbulens i en hypersonisk luftström, enligt Tus team.

Forskare bygger hypersonisk motor baserad på design som övergavs för två decennier sedan De noterade att beläggning av ett höghastighetsflygplan med ett grovt material inte är en ny idé, och föreslogs först av den ryske fysikern Alexander Fedorov vid Moskvainstitutet för fysik och teknik mer än en decennium sedan.

Forskare runt om i världen har försökt sätta idén på prov genom att skapa hål eller sprickor i tuffa material som metaller, keramik och kolfiber, men de stötte på utmaningar i verkliga tillämpningar.

Kolskum används ofta för att isolera flygplan och raketer.

Fram till nu hade ingen övervägt att använda detta billiga material för att belägga ett hypersoniskt vapen.

Tus team började med att titta på hur skummet absorberar ljudvågor och samlade in mycket rådata för en dator att förutsäga dess aerodynamiska prestanda vid olika hastigheter.

Dess grova yta var mindre effektiv vid lägre hastigheter, men i hyperhastighet kom det mesta av motståndet från stötvågor, enligt datormodelleringen.

Det antydde att kolskum kunde ha en fördel.

Forskarna testade teorin på en prototyp av hypersoniskt fordon i en vindtunnel i Wuhan, Hubei-provinsen.

Skummet lindades runt ett område där stötvågor skulle ha störst påverkan.

De fann att dess svampiga yta avsevärt minskade energitätheten hos stötvågorna genom att sträcka dem och öka deras kontakt med det hypersoniska fordonet, enligt tidningen.

Nyligen genomförda studier har föreslagit att kolskum har andra fördelar när det används på ett vapen.

Till exempel sägs dess porösa struktur vara mycket effektiv för att absorbera elektromagnetiska vågor, vilket innebär att den potentiellt kan användas för att undvika radardetektering och spårning.

Det kan också förstärkas och dess andra fysiska egenskaper justeras i produktionsprocessen eller genom att lägga till extra element.

Men det finns farhågor om att kolskum kan brinna när det utsätts för syre i höga temperaturer.

Forskare vid China Aerospace Science and Technology Corporation förra året sa att detta problem kunde undvikas genom att använda ett superstarkt kolskum.

De hävdade att deras kunde överleva vid temperaturer upp till 3 000 grader Celsius (5 430 Fahrenheit) - liknande den som nåddes på ytan av ett hypersoniskt vapen.

bbabo.Net