Rompere la barriera del suono
Utilizzo di gallerie del vento per la ricerca del volo supersonico
Cosa hanno in comune un jet da combattimento, un missile spaziale e una stella cadente? Viaggiano tutti più velocemente del suono! Ma come studiano gli scienziati ciò che accade a velocità supersoniche? Negli esperimenti simulano le condizioni estreme del volo ad alta velocità. La tecnologia del vuoto del Busch Group ne è una parte indispensabile.
Mentre un razzo viaggia nello spazio, raggiunge velocità supersoniche perché accelera rapidamente. Questa accelerazione esercita una forza enorme sull'astronave. Ogni componente e materiale che compone il missile deve quindi essere sottoposto a test preliminari per garantire che possa sopportare queste forze. Questi test non solo garantiscono che gli astronauti siano in grado di viaggiare nello spazio in sicurezza, ma rendono anche il futuro settore aerospaziale più efficiente ed ecocompatibile. Ma come si possono simulare queste condizioni a terra? La risposta è una galleria del vento ad alta velocità. Utilizza l'interazione di pressione e vuoto per imitare le condizioni di volo estreme nello spazio. Su un'estremità del tunnel si trovano uno o più grandi tubi accumulatori nei quali l'aria viene compressa. All'altra estremità si trova un serbatoio di vuoto, evacuato da una pompa per vuoto. L'esperimento stesso viene eseguito nel tratto di misurazione intermedio.
Portare le velocità ipersoniche alla Terra
All'interno del tratto di misurazione, i ricercatori posizionano modelli di aeromobili, sensori o campioni di materiale per osservare come interagiscono con il flusso ultrasonico. I dati raccolti aiutano gli ingegneri a migliorare la progettazione, incrementando la sicurezza, l'efficienza e la sostenibilità dei futuri aeromobili e veicoli spaziali. Per eseguire un test, la valvola per il tubo dell'accumulatore viene aperta, creando un'onda di diluizione che fluisce nel tubo dell'accumulatore e accelera il flusso d'aria verso l'ugello. A causa della pressione differenziale tra il tubo dell'accumulatore e il serbatoio di vuoto e grazie all'ugello ultrasonico dalla forma speciale, nel tratto di misurazione viene generato un flusso ultrasonico. Questo flusso d'aria raggiunge fino a sette volte la velocità del suono - oltre 8.600 km/h o venti volte la velocità di un'auto di Formula 1!
Il segreto del flusso ultrasonico:
le pompe per vuoto del Busch Group sono fondamentali per accelerare, ma anche per rallentare l'elevata velocità di flusso. Queste pompe per vuoto generano le condizioni di vuoto necessarie nel serbatoio di vuoto posizionato alla fine della stazione di misurazione per creare in modo efficiente la pressione differenziale necessaria. Senza la pompa per vuoto, sarebbe necessario molto più sforzo tecnico per ottenere il rapporto di pressione richiesto. L'aria proveniente dall'accumulatore viene raccolta nel serbatoio di vuoto durante il test, per essere poi scaricata all'esterno come normale aria ambiente.
Portare le velocità ipersoniche alla Terra
All'interno del tratto di misurazione, i ricercatori posizionano modelli di aeromobili, sensori o campioni di materiale per osservare come interagiscono con il flusso ultrasonico. I dati raccolti aiutano gli ingegneri a migliorare la progettazione, incrementando la sicurezza, l'efficienza e la sostenibilità dei futuri aeromobili e veicoli spaziali. Per eseguire un test, la valvola per il tubo dell'accumulatore viene aperta, creando un'onda di diluizione che fluisce nel tubo dell'accumulatore e accelera il flusso d'aria verso l'ugello. A causa della pressione differenziale tra il tubo dell'accumulatore e il serbatoio di vuoto e grazie all'ugello ultrasonico dalla forma speciale, nel tratto di misurazione viene generato un flusso ultrasonico. Questo flusso d'aria raggiunge fino a sette volte la velocità del suono - oltre 8.600 km/h o venti volte la velocità di un'auto di Formula 1!
Il segreto del flusso ultrasonico:
le pompe per vuoto del Busch Group sono fondamentali per accelerare, ma anche per rallentare l'elevata velocità di flusso. Queste pompe per vuoto generano le condizioni di vuoto necessarie nel serbatoio di vuoto posizionato alla fine della stazione di misurazione per creare in modo efficiente la pressione differenziale necessaria. Senza la pompa per vuoto, sarebbe necessario molto più sforzo tecnico per ottenere il rapporto di pressione richiesto. L'aria proveniente dall'accumulatore viene raccolta nel serbatoio di vuoto durante il test, per essere poi scaricata all'esterno come normale aria ambiente.
Per saperne di più - Perché i veicoli spaziali si riscaldano quando rientrano nell'atmosfera terrestre
Quando un veicolo spaziale rientra nell'atmosfera da un'orbita terrestre bassa, si muove a circa 28.160 km/h, circa 25 volte la velocità del suono. Nel farlo, affronta temperature più elevate della lava fusa, a volte superiori a 1.600 °C. Ciò avviene grazie a un processo chiamato riscaldamento a compressione.
A velocità così elevate, le molecole d'aria a cui l'astronave va incontro non hanno tempo di fluire intorno a essa, perché possono muoversi solo alla velocità del suono (1.235 km/h). Invece, le molecole d'aria si comprimono rapidamente in un'onda d'urto, creando una regione di alta temperatura e pressione che riscalda la superficie del veicolo spaziale. Per questo motivo, i razzi e le capsule sono dotati di schermi termici progettati per assorbire e dissipare in sicurezza questa energia. Senza di essi, il rientro nell'atmosfera sarebbe impossibile, poiché il metallo che costituisce il razzo si fonderebbe. Comprendere questi effetti è fondamentale per la progettazione di veicoli spaziali di nuova generazione. Le stesse gallerie del vento utilizzate per i test degli aerei supersonici aiutano gli scienziati a simulare le condizioni di rientro, garantendo che i futuri veicoli spaziali possano tornare sulla Terra in sicurezza.
Quando un veicolo spaziale rientra nell'atmosfera da un'orbita terrestre bassa, si muove a circa 28.160 km/h, circa 25 volte la velocità del suono. Nel farlo, affronta temperature più elevate della lava fusa, a volte superiori a 1.600 °C. Ciò avviene grazie a un processo chiamato riscaldamento a compressione.
A velocità così elevate, le molecole d'aria a cui l'astronave va incontro non hanno tempo di fluire intorno a essa, perché possono muoversi solo alla velocità del suono (1.235 km/h). Invece, le molecole d'aria si comprimono rapidamente in un'onda d'urto, creando una regione di alta temperatura e pressione che riscalda la superficie del veicolo spaziale. Per questo motivo, i razzi e le capsule sono dotati di schermi termici progettati per assorbire e dissipare in sicurezza questa energia. Senza di essi, il rientro nell'atmosfera sarebbe impossibile, poiché il metallo che costituisce il razzo si fonderebbe. Comprendere questi effetti è fondamentale per la progettazione di veicoli spaziali di nuova generazione. Le stesse gallerie del vento utilizzate per i test degli aerei supersonici aiutano gli scienziati a simulare le condizioni di rientro, garantendo che i futuri veicoli spaziali possano tornare sulla Terra in sicurezza.