DARPA travaille sur des matériaux de nouvelle génération pour les véhicules hypersoniques

• La DARPA a annoncé un nouveau programme nommé MACH qui vise à créer de nouveaux designs et matériaux pour les véhicules hypersoniques.
• L'objectif est de développer des solutions de pointe capables de gérer des flux de chaleur élevés et d'offrir des performances supérieures aux systèmes existants à base de composites carbone-carbone.

Les avions et les armes hypersoniques sont peut-être un rêve pour l'avenir, mais pour en faire une réalité, les chercheurs doivent trouver des matériaux avancés qui ont une incroyable capacité à gérer des températures extrêmement élevées créées à des vitesses hypersoniques.

Pour ceux qui ne le savent pas, tout ce qui voyage plus vite que Mach 5 – cinq fois la vitesse du son – est hypersonique. Certains véhicules ont atteint des vitesses incroyablement élevées, mais seulement pendant une brève période. Le North American X-15, par exemple, était un avion piloté expérimental qui a établi le record de vitesse le plus élevé de Mach 6,7 en 1967.

Concevoir des structures capables de supporter des milliers de degrés de chaleur à des vitesses aussi élevées est une tâche difficile, en particulier pour les bords d'attaque qui subissent la quantité maximale de chaleur.

Aujourd'hui, la DARPA a franchi une étape supplémentaire pour relever ce défi technique. L'agence a annoncé un nouveau programme nommé MACH (abréviation de Material Architectures and Characterization for Hypersonics) qui vise à créer un nouveau design et de nouveaux matériaux pour les véhicules hypersoniques.

Bien que les ingénieurs aient travaillé sur des moyens de refroidir les bords d'attaque chauds du véhicule hypersonique, ils n'ont pas été en mesure de proposer un concept réalisable en vol. Cependant, les progrès récents de l'ingénierie thermique pourraient permettre des architectures de matériaux évolutives capables de rejeter efficacement la chaleur et d'améliorer les performances hypersoniques.

Structure du programme MACH

L'objectif principal est de créer un nouveau type d'architecture de pointe à gestion thermique pour les véhicules aériens hypersoniques à rapport portance/traînée élevé pouvant fonctionner à des flux de chaleur intenses. Ces bords d'attaque qui ne s'érodent pas amélioreront la capacité opérationnelle des véhicules, les faisant voler plus vite et plus loin.

Le programme MACH se concentrera sur deux choses :

T1. Développer et tester des systèmes de gestion thermique intégrés pour une technologie de pointe à grande échelle.
T2. Recherche de matériaux de nouvelle génération pour les véhicules hypersoniques afin d'atteindre une capacité de pointe impressionnante.

Crédit image :DARPA

Il s'agit d'un programme d'effort de quatre ans en deux phases. La première phase sera exécutée en 27 mois et la phase suivante se verra attribuer les 21 mois restants.

Dans T2, la DARPA essaiera d'obtenir des capacités de pointe au-delà des mesures de performance T1, qui incluent de nouvelles méthodes de gestion thermique, des céramiques, des métaux et des revêtements, ainsi que de nouvelles fonctionnalités requises pour développer ces matériaux et techniques.

Référence :Fbo.gov | DARPA 

Les approches réussies exploreront :

1. De nouveaux espaces de matériaux, tels que des compositions céramiques, de nouveaux alliages métalliques et des performances de revêtement à des températures supérieures à 2 200 degrés Celsius.
2. Technologies de sous-composants, y compris les méthodologies permettant d'obtenir un refroidissement extrême.
3. Capacités de modélisation pour accélérer le développement de matériaux spécifiques à la mission.

De plus, toutes les techniques de développement de matériaux utiliseront le cadre ICME (abréviation de Integrated Computational Materials Engineering) pour améliorer l'optimisation des matériaux et permettre la projection des performances au niveau du système.

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Si tout se passe comme prévu, nous pourrions voir une percée dans la réduction de l'effet aérothermique - qui améliorerait finalement les performances hypersoniques - au cours des quatre prochaines années.