مدتی قبل ناسا یک نازل از جنس آلومینیوم با چاپ سه بعدی و فرآیند رسوب انرژی لیزر ساخته و آزمایش کرده است؛ در مقایسه با سایر فلزات، آلومینیوم چگالی کمتری دارد و اجازه می‌دهد تا اجزای با استحکام بالا و سبک برای کاربردهای پروازهای فضایی عمیق با محموله‌های سنگین‌تر ساخته شوند. این نازل که از آلیاژ آلومینیوم 6061-RAM2 ساخته شده است، شیب دمایی زیادی را تجربه کرده است؛ با نزدیک شدن گازهای داغ به دمای بیش از 3300 درجه و احتراق، یخ در قسمت بیرونی نازل موتور تشکیل شده است. اما به دلیل تحمل کم آن در برابر گرمای شدید و تمایل به ترک خوردن در حین جوشکاری، آلومینیوم معمولاً برای ساخت قطعات موتور موشک استفاده نمی‌شود. در فرآیند رسوب انرژی هدایت شده با لیزر (LP-DED)، یک حوضچه مذاب با استفاده از لیزر ایجاد می‌شود و پودر به حوضچه مذاب دمیده می‌شود تا مواد لایه به لایه رسوب کند. با روش‌های تولید مرسوم، یک نازل ممکن است به هزار قطعه متصل به هم نیاز داشته باشد. این نازل به صورت یک تکه ساخته شده است که به اتصالات بسیار کمتری نیاز دارد و زمان ساخت را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. اهداف ماه به مریخ ناسا به توانایی ارسال محموله‌های بیشتر به مقاصد اعماق فضا نیاز دارد و آلیاژ جدید می‌تواند نقش مهمی در این امر ایفا کند.

@Science_Prime

برای مطالعه بیشتر در مورد نازل

@Science_Prime

در پرواز مفهومی با عنوان Sound barrier یا دیوار صوتی وجود دارد که از آن بعنوان مانع یاد می‌شود و عبور از آن با چالش‌ همراه است. اما علت وجود این مانع در هوا برای رسیدن به پرواز مافوق صوت چیست؟

دیوار صوتی مانعی در هوا است که از هوای متراکم شده، از امواج صوتی که هواپیما ساطع می‌کند اما نمی‌تواند از آن دور شود، تشکیل شده است. وقتی سرعت هواپیما به سرعت صوت (1 ماخ یا 1225 کیلومتر در ساعت در سطح دریا) نزدیک می‌شود، اتفاقات عجیبی شروع می‌شود. اول، هواپیما شروع به تکان و لرزش شدید می‌کند. به این دلیل که روی امواج صوتی که فقط اندکی سریعتر از خود هواپیما است گیر می‌کند. دوم، هواپیما ممکن است دچار افت ارتفاع شده و دماغه آن بشدت به پایین متمایل شود، که در صورت نزدیکی به زمین می‌تواند مرگبار باشد. این حالت "mach tuck" است و به علت تراکم پذیری اتفاق می‌افتد؛ تنها راه خروج کاهش سرعت است تا جریان دوباره به بال برگردد و برآ دوباره از سر گرفته شود. سوم، مصرف سوخت به طور تصاعدی افزایش می‌یابد به این علت که هواپیما اکنون در هوای بسیار متراکم‌تر پرواز می‌کند و درگ نیز به طور تصاعدی افزایش می‌یابد. برای فراتر رفتن از سرعت صوت، به هندسه خاصی در طراحی هواپیما نیاز است که مهم ترین مورد بال‌ها هستند. بیش از 1 ماخ، تمام برآها توسط زاویه حمله ایجاد می‌شوند و تقریباً هیچ کدام از اصل و مشخصات بال برنولی ایجاد نمی‌شوند. بنابراین بالها باید نازک و لبه جلویی آنها تیز باشد. بدنه هواپیما هم باید باریک باشد. به همین دلیل است که هواپیمای مسافربری سوپرسونیک به دلیل ظرفیت کم مسافر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. تجاوز از سرعت صوت نیاز به انرژی فوق‌العاده‌ای دارد. علت آن هم گرادیان فشار و موج شوک است. از اینرو هیچ هواپیمای سوپرسونیک غیرنظامی وجود ندارد. دیوار صوتی در هوا دقیقاً همان پدیده سرعت جابجایی در آب با همان معادلات و مفاهیم مشابه است با این تفاوت که آب یک سیال تراکم‌ناپذیر است در حالی که هوا قابل تراکم است.

@Science_Prime