Binghamton University docent i maskinteknik Changhong Ke. Kredit:Binghamton University, State University of New York
Ett genomsnittligt flyg från Miami till Seattle tar cirka sex timmar och 40 minuter, men tänk dig att kunna minska den tiden till 50 minuter eller mindre. En nyligen genomförd studie av forskare vid NASA och Binghamton University, State University of New York, kan leda till en drastisk minskning av flygtiderna. Studien, delvis finansierat av det amerikanska flygvapnet, är ett av de första stegen mot skapandet av plan som kan röra sig med hypersoniska hastigheter, fem till tio gånger ljudets hastighet.
Det finns för närvarande ganska många hinder när det gäller att bygga dessa superplan, sa Binghamton University docent i maskinteknik Changhong Ke. Den första är att hitta ett material som kan hålla till hypersoniska resor.
"Vår studie använde så kallade bornitrid-nanorör (BNNT). NASA äger för närvarande en av få anläggningar i världen som kan producera kvalitets-BNNT, " sa Ke. Typiskt, Kolnanorör har använts i flygplan för deras styrka - de är starkare än stål - och deras förmåga att leda värme. Dock, BNNT är framtidens våg när det gäller flygresor.
"Medan kolnanorör kan hålla sig stabila vid temperaturer upp till 400 grader Celsius, vår studie fann att BNNT tål upp till 900 grader Celsius, "sade Ke." BNNT:er klarar också av stora mängder stress och är extremt lätta. "
Att tåla höga temperaturer är ett viktigt krav för alla material som är avsedda att bygga världens nästa superplan. Dock, Ke klargjorde att materialet måste kunna bibehålla både strukturella och mekaniska egenskaper i en syremiljö.
"Vi testade inte detta material i ett vakuum, som vad du skulle uppleva i rymden. Material tål mycket högre temperaturer i rymden. Vi ville se om BNNT:er kunde hålla sig i den typ av miljö som ett genomsnittligt stridsflygplan eller kommersiellt plan skulle uppleva, " han sa.
Medan studien har gett nytt ljus till styrkan och stabiliteten hos BNNT, deras användning på flygplan kanske inte är verklighet förrän om fem till tio år.
"Just nu, BNNT kostar ungefär $ 1, 000 per gram. Det skulle vara opraktiskt att använda en produkt som är så dyr, " sa Ke.
Men, det betyder inte att det aldrig kommer att hända. Kolnanorör var ungefär samma pris för 20 år sedan. Eftersom fler studier indikerade användbarheten av kolnanorör, produktionstakten ökade och priserna sjönk till nuvarande, mellan $10 och $20 per gram. Ke ser samma öde komma ner för BNNT:erna.
Ke planerar att fortsätta denna typ av forskning om BNNT. Han har arbetat med U.S.Air Force på flera forskningsprojekt och 2010 valdes han ut för U.S. Air Force's Young Investigator Research Program, ett prestigefyllt program med färre än 20 procent av de sökande antagna. Medan framstegen från BNNT förmodligen kommer att användas först i stridsflygplan, Ke sa att han kan se denna typ av teknik sippra ner till kommersiella flygningar.
Pappret, "Kvantitativ karakterisering av strukturella och mekaniska egenskaper hos boritnitridnanorör i miljöer med hög temperatur, " publicerades i Vetenskapliga rapporter .