Vật liệu phủ cải thiện khả năng hoạt động của vũ khí siêu thanh

Họ cho biết cuộc thử nghiệm trong đường hầm gió cho thấy vật liệu trên có thể giảm hơn 20% tác động của sóng xung kích, cải thiện độ ổn định khí động học của vũ khí thêm 2 bậc ở vận tốc Mach 6 (7408 km/giờ).

Vũ khí siêu thanh mà Trung Quốc đang sở hữu có thể di chuyển với vận tốc Mach 5 (6.174 km/giờ) hoặc nhanh hơn. Bề mặt nhẵn của lớp vỏ - làm bằng vật liệu siêu cứng như hợp kim titan hay sợi carbon - được thiết kế để giảm lực cản. Nhưng sóng xung kích tạo ra bởi vận tốc siêu thanh có thể gây nguy hiểm cho hành trình di chuyển.

Vũ khí siêu thanh có cơ chế điều khiển bay tinh vi để xử lý vấn đề sóng xung kích và duy trì khả năng hoạt động ổn định, nhưng các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm một số giải pháp đơn giản hơn. Nhóm nhà khoa học CARDC tin rằng mút xốp carbon là lời giải.

Nhà khoa học CARDC Đồ Quốc Hoa đánh giá mút xốp carbon có tiềm năng ứng dụng lớn, làm vật liệu phủ cho phương tiện siêu thanh tương lai.

Có thể được làm từ nhiều thứ – từ than đá, khí đốt tự nhiên đến gỗ, mút xốp carbon là vật liệu nhẹ, cứng với bề mặt thô ráp và các lỗ hổng không đều hình thành bởi mạng lưới nguyên tử carbon. Theo nhóm nhà khoa học CARDC, các lỗ hổng ngăn chặn hoặc làm chẫm nhiễu loạn có hại trong dòng không khí siêu thanh.

Phủ một lớp vật liệu thô cho máy bay tốc độ cao không phải ý tưởng mới, mà lần đầu tiên được đề xuất bởi nhà vật lý người Nga Alexander Fedorov thuộc Viện Vật lý - Công nghệ Moscow hơn 1 thập kỷ trước.

Nhiều nhà khoa học trên thế giới luôn cố gắng hiện thực hóa ý tưởng trên bằng cách tạo các lỗ hổng hoặc vết nứt trên vật liệu cứng như kim loại, gốm sứ hay sợi carbon. Nhưng ứng dụng thực tế thường không gặp không ít thách thức.

Mút xốp carbon hiện được sử dụng để cách nhiệt cho máy bay và tên lửa. Cho đến nay chưa ai nghĩ dùng loại vật liệu rẻ tiền này làm vật liệu phủ cho vũ khí siêu thanh.

Tuy nhiên trong thử nghiệm mà nhóm nhà khoa học CARDC, mút xốp carbon được bọc quanh khu vực mà sóng xung kích tác động lớn nhất. Họ phát hiện bề mặt xốp của vật liệu làm giảm đáng kể mật độ năng lượng của sóng xung kích bằng cách căng ra tăng tiếp xúc với vũ khí siêu thanh.

Gần đây đã có vài nghiên cứu chỉ ra rằng mút xốp carbon có những lợi ích khác khi dùng cho vũ khí siêu thanh, ví dụ cấu trúc xốp của chúng hấp thụ được sóng điện từ nên sẽ hiệu quả trong tránh radar.

Có lo ngại mút xốp carbon bị cháy ở điều kiện nhiệt độ cao. Một nhóm khoa học thuộc Tập đoàn Công nghệ hàng không vũ trụ Trung Quốc năm ngoái cho biết vấn đề này có thể được giải quyết khi sử dụng một loại mút xốp carbon siêu mạnh có thể tồn tại ở nhiệt độ lên tới 3.000 độ C (nhiệt độ đạt được trên bề mặt vũ khí siêu thanh).