Hipersonične letelice su otporne skoro na sve, ali jedna bizarna stvar im pravi veliki problem...

Hipersonične letelice, koje dostižu brzine veće od pet puta brzine zvuka (Mach 5), doživljavaju ekstremne aerodinamičke i toplotne izazove. I dok se fokus uglavnom stavlja na otpor vazduha i zagrevanje strukture, nova naučna studija otkriva još jedan potencijalno ozbiljan problem: obične kapljice kiše.

Letelice koje lete brzinama većim od 6.000 km/h prolaze kroz atmosferu u kojoj se mogu susresti sa kišom, snegom ili gradom.

Naučnici su se pitali — šta se dešava kada te kapljice udare u letelicu koja juri kroz atmosferu tolikom brzinom?

Simulacije otkrivaju složene interakcije

Tim istraživača simulirao je interakcije između hipersonične struje vazduha i oblaka sitnih vodenih kapljica. Koristeći naprednu numeričku metodu koja kombinuje Eulerov i Lagrangeov model, uspeli su da analiziraju šta se dešava kada kapljice udare u površinu aviona.

Rezultati pokazuju da kapljice ne samo da se razbijaju u oblake još sitnijih kapljica, već se zadržavaju u blizini površine letelice i dodatno ubrzavaju. Ove sitne čestice mogu izazvati poremećaje u strujanju vazduha, povećati otpor i uticati na stabilnost leta.

Prava opasnost: kapljice koje menjaju aerodinamiku

Uticaj ovih kapljica nije zanemarljiv. Ako su dovoljne veličine i koncentracije, one mogu dodatno opteretiti površinu letelice, povećati mogućnost korozije i čak izazvati oštećenja pri udarima. Na ekstremnim brzinama, i najmanje čestice mogu postati projektili sa potencijalom da naruše integritet letelice.

Autor studije, Pritvi Rameš, ističe da je važno uzeti u obzir razbijanje kapljica prilikom proračuna ukupnih sila koje deluju na letelicu. Ovo je naročito važno za razvoj sledeće generacije vojnih i civilnih hipersoničnih letelica, uključujući i oružje i putničke avione.

Vojna i komercijalna primena: problem koji ne sme da se ignoriše

Razumevanje ponašanja kapljica pod ekstremnim uslovima ne samo da unapređuje fundamentalnu nauku o višefaznim tokovima, već ima i direktnu primenu u projektovanju oružja i letelica koje treba da funkcionišu u realnim atmosferskim uslovima.

Američka vojska već testira hipersonične rakete sposobne da pogode bilo koju tačku na planeti za svega nekoliko minuta. U međuvremenu, kompanija Venus Aerospace planira da koristi hipersonične tehnologije za civilne avione koji bi putovali između kontinenata za manje od dva sata.

U tom kontekstu, čak i kapljice vode mogu postati faktor rizika koji mora biti precizno modelovan, analiziran i uzet u obzir prilikom dizajna i testiranja.