突破性的新型减震材料可以阻止超音速级别的撞击

突破性的新型减震材料可以阻止超音速级别的撞击这种被命名为TSAM（TalinShockAbsorbingMaterials）的新型蛋白质系列材料代表了第一个已知的能够吸收超音速弹丸冲击的SynBio（或合成生物学）材料的例子。它为开发下一代防弹装甲和弹丸捕捉材料打开了大门，使人们能够研究太空和高层大气（天体物理学）中的超高速撞击。BenGoult教授解释说："我们对作为细胞天然减震器的蛋白质滑石蛋白的研究表明，这种分子包含一系列的二元开关域，在张力下打开，一旦张力下降就重新折叠。这种对力的反应使滑石蛋白具有分子冲击吸收的特性，保护我们的细胞不受巨大力变化的影响。当我们将滑石蛋白聚合成TSAM时，我们发现滑石蛋白单体的减震特性使该材料具有不可思议的特性。"该团队继续展示了TSAM的实际应用，使这种水凝胶材料受到1.5公里/秒（3400英里/小时）的超音速冲击--这一速度比太空中的粒子冲击自然和人造物体（通常>1公里/秒）和枪支的枪口速度--通常在0.4-1.0公里/秒（900-2200英里/小时）之间。此外，研究小组发现，TSAM不仅可以吸收玄武岩颗粒（直径约60微米）和较大的铝弹片的冲击，而且还可以在冲击后完好地保存这些弹丸。目前的防弹衣往往是由陶瓷面和纤维增强的复合材料组成，既重又累赘。另外，虽然这种装甲能有效地阻挡子弹和弹片，但它不能阻挡动能，而动能会导致装甲后面依然发生钝器创伤。此外，这种形式的装甲在撞击后往往会因为结构的完整性受到影响而造成不可逆转的损坏，从而无法继续使用。这使得在新的装甲设计中加入TSAM成为这些传统技术的潜在替代方案，提供一种更轻、更持久的装甲，还能保护穿戴者免受更广泛的伤害，包括由冲击引起的伤害。此外，TSAM在撞击后捕获和保存射弹的能力使其适用于航空航天领域，该领域需要能量耗散材料，以便有效收集空间碎片、空间尘埃和微流星体，用于进一步的科学研究。此外，这些被捕获的射弹有助于航空航天设备的设计，改善宇航员的安全和昂贵的航空航天设备的寿命。在这里，TSAM可以提供行业标准气凝胶的替代品--气凝胶很容易因射弹撞击导致的温度升高而融化。JenHiscock教授说。"这个项目产生于基础生物学、化学和材料科学之间的跨学科合作，其结果是生产出了这种令人惊叹的新材料。我们对TSAM解决现实世界问题的潜在转化可能性感到非常兴奋。这是我们在国防和航空航天部门的新合作者的支持下积极开展研究的事情。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335475.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335475.htm

如何保护高超音速飞行器？让它们出汗

如何保护高超音速飞行器？让它们出汗高超音速飞行有望使航空业发生自1947年突破音障以来前所未有的变革。然而，事实证明，从超音速到高超音速比从亚音速到超音速更具挑战性。其中最大的挑战之一就是飞行速度超过五倍音速的机体所产生的巨大热量。在这种温度下，除了最奇特的材料外，所有材料都会熔化或无法使用。这意味着高超音速飞行器经过精密设计和加工的线条，尤其是前缘，会迅速变圆和变形，完全改变飞行器的空气动力学特性。避免这种情况的明显方法是冷却飞行器的外皮。遗憾的是，对于传统系统来说，这意味着增加重量和复杂性，而工程师们并不特别喜欢这样做。高超音速飞行会产生高温作为一种替代方案，RTX公司根据一份DARPA合同，正在研究利用我们用来消暑的机制--出汗--来冷却高超音速飞行器。研究人员的想法是，在高超音速飞行器的前缘设置一个微通道网络，以类似人类汗腺的方式将液体输送到皮肤表面。当液体到达皮肤表面时，就会蒸发带走热量。这样，飞行器就能保持足够的冷却能力，以维持其空气动力学性能。据RTX技术研究中心的项目团队负责人约翰-沙龙介绍，他们利用预测建模和先进的微型加工技术，制造出了一个信用卡大小的楔形试验品。首先将其置于一个被描述为大型"奶油布丁火炬"的燃烧器上，然后用电弧将气体加热并膨胀到更接近模拟高超音速飞行条件的高温和高速。下一步工作将是改进该技术，将排汗通道变小，并将试验品放大到全尺寸高超音速飞行器的规模。如果这项技术被证明是成功的，那么它也可能适用于其他问题，比如保护燃气轮机叶片。沙龙说："当你以五倍以上的音速飞行时，温度会在几分之一秒内迅速升高。参与建模的团队成员在估算试验品的存活时间方面做得非常出色。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391867.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391867.htm

麻省理工学院的微观超材料可抵御超音速撞击

麻省理工学院的微观超材料可抵御超音速撞击这就是麻省理工学院工程师在微观超材料实验中的发现--这些材料是有意打印、组装或以其他方式设计的，其微观结构赋予了材料整体特殊的性能。在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，工程师们报告了一种快速测试超材料结构阵列及其对超音速撞击的适应性的新方法。通过以超音速发射微粒子，麻省理工学院的工程师们可以测试各种超材料的弹性，这些超材料是由小到一个红血球的结构制成的。图为微粒子撞击超材料结构的四段视频截图。图片来源：研究人员提供在实验中，研究小组将印刷好的微小超材料晶格悬挂在微观支撑结构之间，然后以超音速向材料发射更微小的粒子。然后，研究小组利用高速摄像机以纳秒级的精度捕捉每次撞击及其后果的图像。他们的研究发现了一些超材料结构，与完全固态、非结构化的同类材料相比，它们更能抵御超音速撞击。研究人员说，他们在微观层面观察到的结果可以推广到类似的宏观冲击，从而预测新材料结构在不同长度尺度上如何抵御现实世界中的冲击。研究人员打印出错综复杂的蜂窝状材料，悬浮在相同材料的支撑柱之间（如图）。这种微观结构的高度相当于人类三根头发的宽度。图片来源：研究人员提供"我们正在学习的是，材料的微观结构很重要，即使在高速变形的情况下也是如此，"研究报告的作者、麻省理工学院机械工程系教授卡洛斯-波特拉（CarlosPortela）说。"我们希望找出抗冲击结构，将其制成涂层或面板，用于航天器、车辆、头盔以及任何需要轻质和保护的物体。"该研究的其他作者包括第一作者、麻省理工学院研究生托马斯-布特鲁伊尔（ThomasButruille）和DEVCOM陆军研究实验室的约书亚-克龙（JoshuaCrone）。纯粹的影响团队的新高速实验建立在之前工作的基础上，工程师们在实验中测试了一种超轻碳基材料的韧性。这种材料比人的头发丝还细，由微小的碳支柱和碳束制成，研究小组打印了这些碳支柱和碳束，并将其放置在玻璃载玻片上。然后，他们以超过音速的速度向材料发射微粒子。这些超音速实验表明，微结构材料能够承受高速撞击，有时能使微粒子偏转，有时则能捕获它们。Portela说："但有许多问题我们无法回答，因为我们是在基底上测试材料，这可能会影响它们的行为。"麻省理工学院的工程师们捕捉到了微粒子通过精确设计的超材料发射的视频，其测量厚度比人的头发丝还细。图片来源：研究人员提供在他们的新研究中，研究人员开发了一种测试独立超材料的方法，以观察材料在没有背衬或支撑基底的情况下，自身如何承受撞击。在目前的设置中，研究人员将感兴趣的超材料悬挂在两根由相同基础材料制成的微型支柱之间。根据被测试超材料的尺寸，研究人员计算出两根支柱必须相距多远，才能在两端支撑材料，同时让材料对任何冲击做出反应，而不受支柱本身的影响，这样就能确保我们测量的是材料特性，而不是结构特性。研究小组确定了支柱支撑设计后，便开始测试各种超材料架构。对于每种结构，研究人员首先在一个小型硅芯片上打印出支撑柱，然后继续打印超材料作为柱子之间的悬浮层，在一个芯片上打印和测试数百个这样的结构。穿孔和裂缝研究小组打印出的悬浮超材料类似于错综复杂的蜂巢状截面。每种材料都印有特定的三维微观结构，如重复八面体或多面体多边形的精确支架。每个重复单元的大小与一个红血球相当。由此产生的超材料比人的头发丝还要细。随后，研究人员以每秒900米（每小时2000多英里）的速度-完全在超音速范围内向这些结构发射玻璃微粒子，测试每种超材料的抗冲击能力。他们用相机捕捉了每次撞击，并逐帧研究了生成的图像，以了解射弹是如何穿透每种材料的。接下来，他们在显微镜下检查了这些材料，并比较了每次撞击的物理后果。波特拉说："在建筑材料中，我们看到了撞击后小圆柱形弹坑的形态。但在固体材料中，我们看到了许多径向裂缝和被刨出的大块材料"。总之，研究小组观察到，发射的粒子在晶格超材料上造成了小的穿孔，而材料却保持完好无损。与此相反，当以相同的速度将相同的粒子发射到质量相等的非晶格固体材料中时，它们会产生大裂缝，并迅速扩散，导致材料破碎。因此，微结构材料能更有效地抵御超音速撞击以及多重撞击。尤其是印有重复八面体的材料似乎最坚硬。意见和未来方向"在相同的速度下，我们看到八面体结构更难断裂，这意味着单位质量的超材料能够承受的冲击力是块状材料的两倍，"波特拉说。"这告诉我们，有一些结构可以使材料变得更坚硬，从而提供更好的冲击保护"。展望未来，该团队计划利用新的快速测试和分析方法来确定新的超材料设计，希望能标记出可升级为更坚固、更轻便的防护装备、服装、涂层和镶板的架构。波特拉说："最让我兴奋的是，我们可以在台式机上进行大量这些极端实验。这将大大加快我们验证新型高性能弹性材料的速度。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420685.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420685.htm

Boom的XB-1获FAA许可 将进行首次超音速试飞

Boom的XB-1获FAA许可将进行首次超音速试飞到目前为止，Boom公司的XB-1已经完成了一次试飞，但如果它的飞行速度要超过1马赫，就必须办理好所有手续。民用超音速飞行在美国领空是非法的，因此该公司必须获得美国联邦航空局的特别许可，才能实施超音速飞行计划。此外，在批准XB-1的同时，还将加利福尼亚州爱德华兹空军基地的黑山超音速走廊和R-2515空域内的部分高空超音速走廊指定为布姆公司进行超音速试飞的允许区域。这一切并不急于一时，Boom介绍说，在达到马赫数之前要完成多达20项亚音速测试。这些测试包括首次升轮飞行、飞行系统测试、子系统测试、振动测试，并证明机身可在安全振动限制范围内运行。前三次超音速飞行的速度分别为1.1、1.2和1.3马赫。由于速度极快，测试将需要面积广阔的空域来进行。新协议将允许Boom公司以超过1马赫的速度测试XB-1，同时免除一些涉及音爆及其影响的环境法规。在飞行过程中，XB-1将由一架追逐机陪同，以帮助收集有关性能的信息，包括操控性、高度、空速和适航性。BoomSupersonic公司创始人兼首席执行官布莱克-烁尔（BlakeScholl）说："继XB-1成功首飞之后，我期待着它历史性的首次超音速飞行。我们感谢联邦航空管理局对创新的支持，使XB-1能够继续发挥其重要作用，为超音速旅行的未来提供信息。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427769.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427769.htm

Boom 宣布 XB-1 超音速原型飞机成功试飞

Boom宣布XB-1超音速原型飞机成功试飞当地时间3月22日，BoomSupersonic宣布全球首架自主研发的超音速喷气机XB-1在加利福尼亚州莫哈韦航空航天港成功首飞。与Boom超音速客机Overture一样，XB-1采用最先进的技术来实现高效的超音速飞行，包括碳纤维复合材料、先进的航空电子设备、数字优化的空气动力学和先进的超音速推进系统。——

NASA的Quesst飞机将结束美国空域长达50年的商业超音速飞行禁令

NASA的Quesst飞机将结束美国空域长达50年的商业超音速飞行禁令1973年4月27日，美国联邦航空管理局（FAA）实施了一项新的规定，禁止民用飞机在美国陆地或领海上空飞行速度超过一马赫。这一决定是在1968年的《飞机噪音消除法》和公众对该国一些地区上空的超音速音爆的影响日益关注之后作出的。音爆是令人不快和有潜在破坏性的航空产物，简单地说，它们是在超音速飞机前面形成的冲击波的结果。当飞机在冲破音障的同时，积聚的能量以轰鸣声的形式释放出来，其声音足以击碎窗户玻璃，惊吓牲畜和野生动物。有鉴于此，1973年的禁令从环境角度来看是有道理的，但该法规的内容不只是简单的生态保护。对它的支持有一部分是来自那些基于意识形态理由反对超音速飞行的团体，而另一些人则支持它作为保护美国航空航天工业的一种方式。到1973年，美国实际上已经退出了赢得航空旅行的下一场革命的竞争，即开发实用的商业超音速客机。美国政府支持了波音公司、通用电气公司和洛克希德公司的几个项目，但这些项目未能取得足够的进展，基本上被放弃了。这就把这个领域留给了英法的协和飞机和苏联的TU-144，协和飞机项目正在为国际销售做准备，与波音707的推出所带来的繁荣相媲美，将亚音速飞机推向了市场边缘。然而，在当时，美国是世界上最大的飞机买家，在世界航空交通中占有巨大份额。这意味着禁止在美国领空进行超音速飞行，实际上破坏了比音速更快的飞机的市场。该法规的偏见性可以从其措辞中看出。如果该规定是基于噪音水平，理论上是可以解决这个问题的，并开发出可以在美国超音速飞行的飞机，但联邦航空局明确表示，禁令是基于速度的，飞机是否产生轰鸣声并不重要。它的飞行速度仍然不能超过1马赫。今天，这项禁令仍然有效，但时代已经改变。自2020年12月31日以来，联邦航空局一直致力于定期审查飞机噪音法规问题，以期修正对民用超音速飞行的控制。作为这种重新考虑的一部分，NASA的Quesst项目，与洛克希德-马丁公司合作，正在开发X-59实验飞机。X-59的目的是测试一种新的空气动力学机身和机翼设计，它可以分散超音速飞机的冲击波，并将大部分冲击波向上偏转，而不是朝向地面。一旦证明其适航性，它将以1.4马赫的速度飞过一个装有地面传感器的飞行试验场，并飞过一些志愿者社区，以评估飞机的声音足迹。根据NASA的说法，这些数据将被用来确定可接受的声音水平，以及这些数据如何作为解除禁令和改写FAA法规的基础。如果成功，这将为世界各地投资于超音速客运时代的复兴的公司开绿灯。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357171.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357171.htm