Fordon
Nya materialet låter oss flyga fem gånger snabbare än ljudet
Värmeutvecklingen är ett av de stora hindren för att bygga flygplan som kan färdas i Mach 5. Nu har forskarna hittat ett ”supermaterial” som kan korta flygresorna radikalt.
Redan 2013 testade USA sitt senaste superflygplan. Boeing X-51A nådde förvisso Mach 5, men presterade bara hastigheten i 210 sekunder. Nu har U.S. Air Force riktat blicken åt ett annat håll.
De har delfinansierat en gemensam studie utförd av NASA, Binghamton University och State University of New York. Forskarnas resultat kan vara ett första steg mot flygplan som klarar långvariga perioder av ”hypersonic speed”, det vill säga Mach 5 och uppåt.
De som färdas fem gånger snabbare än ljudet skulle kunna avverka sträckan London-New York på en timme – men först måste en rad tekniska utmaningar lösas. Bland de största är att hitta ett material som kan klara av värmeutvecklingen, tillsammans med alla andra påfrestningar.
Forskarnas nya lösning är nanorör av bornitrid. Tidigare har kolnanorör använts i flygplan. Materialet är starkare än stål och klarar av höga temperaturer – men materialet kan inte mäta sig med nanorör av bornitrid.
– Medan kolnanorör kan förbli stabilt vid temperaturer upp till 400 grader, visar vår studie att BNNT:s (boron nitride nanotubes) kan stå emot upp till 900 grader. Det kan samtidigt hantera höga påfrestningsnivåer och är extremt lätt, säger Changhong Ke, assisterande professor i maskinteknik vid Binghamton University till Phys Org, om materialet.
– Vi testade inte materialet i ett vacuum, som motsvarar vad du kan förvänta dig i rymden. Där kan alla material klara av mycket högre temperaturer. Vi ville undersöka hur BNNT:s skulle stå sig i den typ av miljö som en vanligt stridsflygplan eller ett kommersiellt flygplan skulle utsättas för, säger professorn till Phys Org.
Det kan dock dröja upp till tio år innan nanorör av bornitrid hamnar i flygplan. NASA äger en av få anläggningar i världen som har kapacitet att producera materialet i hög kvalitet. I dag ligger priset på 1 000 dollar per gram. Forskarna hoppas dock att BNNT ska genomgå samma utveckling som kolnanorör. De låg ursprungligen i samma prisklass, men kostar nu mellan 10-20 dollar per gram.
Avhandlingen, ”Quantitative Characterization of Structural and Mechanical Properties of Boron Nitride Nanotubes in High Temperature Environments”, har publicerats i Scientific Reports. Changhong Ke kommer fortsätta sitt arbete med de nya nanorören, och han förutspår att materialet kommer dyka upp först i stridsflygplan.
