DARPAが極超音速機のための次世代材料を発表！

・DARPAは、MACHと名付けられた極超音速機のための新しい設計と材料の構築を目指す新しいプログラムを発表しました。

・高熱負荷にも対応し、既存の炭素-炭素複合材を超える性能を発揮する、シャープな最先端ソリューションの開発を目指しています。

極超音速の飛行機や兵器は夢のような話ですが、これを実現するためには、極超音速で生じる非常に高い温度に対応できる高度な材料を開発することが必要です。

音速の5倍であるマッハ5を超える速度は、極超音速と呼ばれます。そんな信じられないような高速飛行を実現した乗り物もありますが、それはほんの一瞬のことでした。例えば、ノースアメリカのX-15は、1967年にマッハ6.7という最高速度を記録した有人実験機です。

このような高速で数千度の熱に耐えられる構造を設計することは、特に最大限の熱を受ける最新技術では難しい課題です。

現在、DARPAはこの技術的な課題に取り組むため、さらに一歩踏み出しました。DARPAは、極超音速機のための新しい設計と材料の構築を目指すMACH（Material Architectures and Characterization for Hypersonics　極超音速のための材料設計と特性評価）と名付けられた新しいプログラムを発表しました。

極超音速機の高温の前縁を冷却する方法について、エンジニアが研究を続けてきましたが、飛行中に実行できるものは発表されていません。しかし、近年の熱工学の進歩により、熱を効率的に排除して極超音速機の性能を向上させる、拡張性のある材料構造ができる可能性があります。

MACHプログラムのしくみ

主な目的は、強い高熱流束で動作する高揚抗比極超音速飛行体のために、熱的に管理された新しいタイプのシャープな最先端の構造を作成することです。このような非変換型前縁は、航空機の能力を向上させ、より速く、より遠くへ飛ぶことができるようになります。

MACHプログラムは以下の２つが中心になっています:

T1. 拡大した最先端技術のための統合的な熱管理システムの開発とテスト。
T2. 極超音速機のための次世代材料を研究する事により、素晴らしい最先端能力を実現。

画画像元: DARPA

4年間で2段階のプログラムです。第1段階は27カ月で行われ、次の段階は残りの21カ月で行われます。

T2 では、DARPA は T1 の性能指標を超える最先端の能力を獲得しようとします。これには、新しい熱管理方法、セラミック、金属、コーティング、およびこれらの材料と技術の開発に必要な新機能が含まれています。

成功するアプローチとは:

1・セラミック化合物、新合金、2,200℃以上でのコーティング性能など、新しい材料

2・極限の冷却を得るための方法論などのサブコンポーネント技術

3・ミッションに特化した材料開発を加速させるモデリング機能

さらに、すべての材料開発技術にICME（Integrated Computational Materials Engineering　総合計算材料工学）フレームワークを活用し、材料の最適化を図り、システムの性能予測を可能にする予定です。

もしすべてが計画通りに進めば、極超音速の性能を向上させるための空気熱効果を低減させる解決策が、今後4年以内に見つかるかもしれません。