パデュー大学はマッハ5の極超音速エンジンのプロトタイプを3Dプリントすることに成功したと主張

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-3-18 11:49 に最後に編集されました

2024年3月18日、アンタークティックベアは、パデュー大学の研究開発センターであるパデュー応用研究所（PARI）のチームが、3Dプリント技術を使用して、航空機がマッハ5以上の速度で飛行できるようにする、完全に機能するスクラムジェットのプロトタイプを開発していると発表したことを知りました。

△ PARI ハイパーソニック先進製造技術センターの研究者、左から右へ：GE アディティブマニュファクチャリングの主任アディティブマニュファクチャリングエンジニアのネイトハンバート氏、航空宇宙大学院助手のウィルデバーター氏、HAMTC 処理エンジニアのグレッグルーバス氏、HAMTC シニアテストエンジニアのニックストラハン氏
PARI 極超音速先進製造技術センター (HAMTC) の研究者は、この革新的なスクラムジェット設計により、極超音速産業全体にとってより経済的で便利な試作および製造プロセスが実現すると考えています。

「現在、極超音速技術を構築し、飛行可能な規模と条件でテストできる能力を持つ大学関連施設は他にありません」と、フルスケールのスクラムジェット試作機でシニアテストエンジニアのニック・ストラハン氏と協力した大学院研究助手のウィル・デバーター氏は語る。「実際に機能する部品やシステムができたら、それを通りの向こう側に持ち込んで、世界最先端の推進・診断技術を使用してテストすることができます。この独自の能力により、製造とテストのプロセス全体が効率化されます。」

「マッハ2以上の速度でバーナーの炎を燃やし続けるには、高速空気中で燃料を効率的に燃焼できるようにバーナーを操作または設計する必要がある」とストラハン氏は述べた。同氏はスクラムジェットの機能を、ハリケーンの中でろうそくに火をつけようとすることに例えた。

「スクラムジェットはまだ初期段階ですが、いわゆる極超音速領域で、音速の5倍を超える速度でミサイルや航空機を大気圏に飛ばす最良の方法であると広く考えられています」とPARIの社長兼CEO、マーク・ルイス氏は述べた。「スクラムジェットの設計は極めて複雑であるため、3Dプリントの使用は画期的なことです。」

△早ければ2022年にパデュー大学とVelo3Dが極超音速金属部品を印刷
スクラムジェットエンジンのプロトタイプ開発に関する詳細な作業

PARI 極超音速および応用研究施設内にある付加製造センターは、防衛市場に移行できる製造イノベーションをワンストップで提供します。

HAMTCのエグゼクティブディレクターであり、航空宇宙工学のライリー教授でもあるマイケル・サンギッド氏は、実物大のスクラムジェットの試作品は、同センターが極超音速産業に革命を起こす可能性を示していると語った。彼は、スクラムジェットのパイロットプロジェクトを、垂直統合能力の優れた例として挙げています。このプロジェクトでは、わずか数か月で原料粉末を実物のプロトタイプに変換し、代表的なテストデータを提供し、付加製造の柔軟性を部品設計に取り入れることで、効率を向上させました。

プロトタイプの鍵は、エンジンの機能性と形状の複雑さを維持しながら、重量と部品を削減することでした。この作業は、大規模な金属加工用に設計されたプリンターである GE Concept Laser X Line 2000R を使用して行われました。

△2023年、パデュー大学応用研究所は4100万ドルをかけてキャンパス内に極超音速応用研究施設を開設する予定。
航空宇宙産業における3Dプリントの可能性

このプロトタイプは、PARI の設備を活用するだけでなく、実験や新技術のテストベッドとしても機能します (Additive Manufacturing Center は、パデュー大学の Maurice J. Zucrow 研究所に隣接しています)。このプロジェクトでは、PARI の製造能力と Zucrow の高速推進試験施設を統合し、マッハ 5 を超える条件をシミュレートし、レーザーベースの高速材料診断を提供します。

より高速で効率的なプロセスは、最終的にはコストを削減し、より高度な極超音速技術に対する国のニーズを満たすのに役立ちます。このプロジェクトのあらゆる側面を調整している上級プログラムマネージャーのデビッド・ブレッツ氏は、このプロジェクトが国家安全保障と防衛産業に潜在的影響を及ぼす可能性があると考えている。

△金属3Dプリント端末部品は、航空宇宙分野で最も広く使用されている部品の1つです。彼は次のように述べています。「スクラムジェットの設計はより速く、より安価であるため、試作とテストをより簡単に行うことができ、その後、設計に戻って反復することで、国の極超音速知識ベースと能力の向上に貢献します。」さらに、学生は設計から製造プロセス、テストまで、プロジェクトのすべての側面に関与しました。パデュー大学の学部生から大学院生まで、学生は極超音速産業で働くために必要なスキルを学んでいます。

パデュー大学はスクラムジェットのプロトタイプの印刷に成功し、これは極超音速技術の分野における重要な前進を示す成果である。この画期的な進歩は、極超音速分野における重要な進歩を意味し、将来の研究開発に強力なサポートを提供するとともに、航空宇宙分野における 3D プリント技術の大きな可能性を実証しています。

パデュー大学はマッハ5の極超音速エンジンのプロトタイプを3Dプリントすることに成功したと主張

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