Vědci z Michiganu s pomocí AI rozluštili turbulenci při Mach 5: Hypersonická letadla už se nebudou tavit

Po deseti letech intenzivního výzkumu a experimentování dosáhli vědci významného pokroku v pochopení aerodynamických záhad hypersonického letu.

Po deseti letech intenzivního výzkumu a experimentování dosáhli vědci významného pokroku v pochopení aerodynamických záhad hypersonického letu. Díky projektům BOLT a BOLT II se otevírá cesta k revoluci v letecké technice nové generace, jak nedávno zdůraznily zprávy a univerzitní prohlášení.

Hypersonický let, definovaný jako rychlost přesahující pětinásobek rychlosti zvuku, představuje obrovské inženýrské a vědecké výzvy. Při takto extrémních rychlostech se vzduch chová nepředvídatelně, mění se z hladkého (laminárního) na chaotické (turbulentní) proudění. Tento přechod, zejména kolem hran hypersonických vozidel, hraje klíčovou roli při zahřívání, odporu a stabilitě. Po celá desetiletí se přesná předpověď a kontrola těchto přechodů vymykala i těm nejpokročilejším počítačovým modelům, což vedlo k riziku tavení konstrukcí.

Projekty BOLT (Boundary Layer Transition) a BOLT II, vedené Texaskou A&M univerzitou ve spolupráci s NASA, americkým letectvem a mnoha mezinárodními partnery, byly navrženy tak, aby tuto situaci změnily. Jejich posláním bylo shromáždit vzácná, vysoce kvalitní letová data při rychlosti Mach 6, která by mohla ověřit a zlepšit prediktivní kódy pro chování turbulentního proudění.

Tradiční experimenty ve větrných tunelech, ačkoliv užitečné, nedokážou plně replikovat podmínky, kterým jsou hypersonická vozidla vystavena za letu. Týmy BOLT proto navrhly a vypustily dvě bezpilotní rakety vybavené pečlivě instrumentovanými testovacími tělesy z letového zařízení NASA Wallops.

První let BOLT v roce 2021 přinesl cenná data, ale také odhalil překvapení. Turbulentní přechod nastal dříve, než většina modelů předpovídala, což vedlo výzkumníky k přehodnocení předpokladů, které byly základem desetiletí simulací. Následný projekt BOLT II, spuštěný v březnu 2022, obsahoval vylepšené senzory a mírně upravenou geometrii, aby se tato zjištění dále prozkoumala.

Obě mise zachytily bezprecedentní měření teploty, tlaku a rychlosti, když vozidla letěla horní atmosférou rychlostí přesahující 6 400 kilometrů za hodinu. Tyto reálné výsledky se nyní používají k rekalibraci počítačových kódů s cílem poskytnout inženýrům přesnější nástroje pro návrh hypersonických letadel a raket, čímž se výrazně snižuje riziko přehřátí a tavení a otevírá se nová éra v leteckém průmyslu.