Mô hình máy tính mới của Mỹ nhanh chóng kiểm tra vật liệu tấm chắn nhiệt siêu thanh

Một nhóm kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia đã phát triển một phương pháp mô hình hóa máy tính mới để nhanh chóng kiểm tra và dự đoán hiệu suất của các hệ thống bảo vệ nhiệt (tấm chắn nhiệt) cho các phương tiện siêu thanh. Những tấm chắn nhiệt này rất quan trọng để bảo vệ tàu vũ trụ và các phương tiện tốc độ cao khỏi nhiệt độ cực đoan trong quá trình tái nhập khí quyển hoặc di chuyển siêu âm. Dự án kéo dài ba năm này kết hợp các mô phỏng máy tính, thí nghiệm trên mặt đất và thử nghiệm bay nhằm hiểu rõ hơn về hành vi của vật liệu dưới điều kiện nhiệt độ cao và ứng suất nghiêm trọng điển hình của tốc độ siêu thanh — được định nghĩa là di chuyển nhanh hơn Mach 5 (hơn 3.800 mph). Khác với các tấm chắn nhiệt tái sử dụng cho tàu vũ trụ, các tấm chắn nhiệt cho tên lửa siêu thanh của Mỹ được thiết kế chỉ dùng một lần, do đó việc đánh giá vật liệu nhanh chóng và chính xác là rất cần thiết. Các nhà nghiên cứu đã khảo sát một loạt các vật liệu, từ graphite phổ biến đến các hợp chất tiên tiến dựa trên carbon và gốm sứ, sản xuất hàng trăm mẫu thử với sự hỗ trợ từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge. Họ đã sử dụng các cơ sở chuyên biệt như ngọn đuốc plasma cảm ứng tại Đại học Texas để mô phỏng plasma nóng hơn bề mặt mặt trời và...