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高超音速飞机在地球上空的艺术渲染
高超音速武器和飞机的飞行速度至少是声速的5倍,即5马赫(约每小时3800英里)。|图片:德州农工大学工程

高超音速武器是美国防御措施的战略组成部分,世界各国都在采用这项技术。然而,高超声速能力并不是国家安全领域的专利。高超声速技术在商业和国防市场上有无数的应用,企业正在迅速投资于这个新兴行业。

高超音速武器和飞机的飞行速度至少是声速的五倍(或大约每小时3500英里),这大约是在45分钟内从洛杉矶到纽约市的距离。

来自德州农工大学的研究人员和来自全国各地的合作者正在与国防部(DOD)合作,领导开发高超声速技术的创新。

先进能力研究与工程副国防部长办公室联合高超音速过渡办公室(JHTO)的首任主任Gillian Bussey博士说:“[在国防部内]已从国会获得授权,以更有效地将高超音速技术过渡到系统,并确保未来的劳动力做好准备。”“大学应用高超声速联盟(UCAH)旨在通过应用研究和针对这一独特社区发展的活动来帮助实现这一目标。”UCAH是一个为期5年、耗资1亿美元的项目,旨在联合众多大学、实验室和行业伙伴进行高超声速应用研究。

UCAH于2020年在德州农工大学成立,由德州农工工程实验站(tee)在Rodney Bowersox博士的指导下,他是研究副院长和Regents and Ford I航空航天工程教授。UCAH正在为美国国防部(包括许多行业合作伙伴)资助的高超声速项目促进美国各大学的应用研究。由于高超声速研究复杂而昂贵,这些伙伴关系是应用研究取得突破和装备仍不发达的劳动力的关键。Bowersox说:“在德州农工大学建立UCAH,充分利用了tee经验丰富的项目管理专业知识和我们教师广泛的高超音速研究能力。”

像高超声速这样广泛而复杂的领域需要来自各个领域的专家,从材料科学家到航空航天、机械工程师到制造者和机械师。

德州农工大学航空航天工程系教授兼大学特聘教授理查德·迈尔斯博士说:“高超声速技术将不同的领域和技术结合在一起,而这些领域和技术通常是截然不同的。”“因为一切都在快速移动,它也在相互作用,这对热量、空气流动和冲击波等构成了挑战。”

德州农工大学激光、电磁和光学航天实验室(ALLEMO)使用了这种增量测试方法,该实验室创建了模拟和计算模型,以预测高超声速条件下的结果。这种测试可以精确定位特定的数据,而且比在高超声速条件下发射完全构建的高超声速飞行器更具成本效益。

在德州农工大学,有一个丰富的跨学院合作的传统。例如,德州农工大学国家空气热化学和超音速实验室近20年来一直提供一个跨学科的场所,以改善非平衡气体流动及其表面相互作用的知识和控制。在这个实验室里,来自航空航天工程、化学、物理和机械工程的研究人员并肩工作,解决高超声速领域的挑战性问题,提供了独特的研究和教育经验。

德州农工大学系统的另一个多学科测试设施目前正在建设乔治·h·w·布什作战开发中心(口舌)弹道,气动光学和材料(BAM)测试范围。BAM将是一个大型、全封闭的多学科研究和开发设施,能够评估高能激光传播、高超声速空气热力学以及材料和结构的超高速冲击响应。一旦完成,BAM试验场将成为美国同类设施中规模最大、设备最齐全的设施。该设施将为教职员工、科研人员和学生提供独特的真实飞行测试和评估机会。

“国防部和国防工业对BAM试验场提供的高超声速地面飞行和定向能测试的独特能力非常感兴趣,”Ret少将蒂姆·格林(Tim Green)说。“随着BAM试验场的开放,并在国家关键的实验和测试设施中占据一席之地,BCDC团队非常自豪和兴奋能够有机会支持德州农工系统对国家安全创新的承诺。”

来自田纳西大学空间研究所的Hap Arnold主席和UCAH劳动力发展委员会负责人John Schmisseur博士说:“在我们为实现新的高超声速能力开发必不可少的劳动力时,重要的是要了解这包括当前进入高超声速项目的劳动力、构建我们系统的工艺力量和代表未来劳动力的学生。”“学术界已经准备好培训这三个群体,但我们需要考虑如何有效地做到这一点。这促使我们探索新的非传统选择,如证书课程和短期课程。”

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