Датчик гиперзвука ускорили в 10 раз

Исследователи из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ создали сверхбыстрый датчик для измерения ударных волн, который реагирует в 10 раз быстрее существующих коммерческих аналогов.

Разработка поможет в создании перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов и повысит безопасность на промышленных объектах в экстремальных условиях.

Измерение сверхзвуковых и гиперзвуковых ударных волн — сложнейшая задача, поскольку мгновенные скачки давления и температуры часто выводят из строя стандартные датчики. Учёным МФТИ удалось решить эту проблему, создав новый композитный материал. В его основе — полимер поливинилиденфторид (ПВДФ) и керамика MAX-фазы, уникальный класс материалов, сочетающий прочность керамики и электропроводность металлов, сообщает Наука.рф

«Внедрение Ti₃AlC₂ в полимерную матрицу позволило нам радикально повысить термическую стабильность и долговечность сенсора, не жертвуя его свойствами», — пояснил один из авторов работы, доктор физико-математических наук Александр Сюй.

Используя этот композит, исследователи изготовили тонкую плёнку толщиной всего 90 микрометров, способную выдерживать температурные скачки выше 350°C. Испытания в сверхзвуковой ударной трубе показали, что новый датчик реагирует на волну за 33 микросекунды, тогда как лучшие коммерческие аналоги имеют время отклика около 270 микросекунд.

«Создание сенсора, способного выдерживать повторяющиеся сверхзвуковые удары без потери чувствительности, было серьёзным вызовом. В результате мы получили сенсор, который не только выдерживает эти экстремальные условия, но и реагирует на них значительно быстрее», — отметил первый автор исследования, аспирант МФТИ К. Заман Хан.

Разработка уже вызвала интерес у ведущих российских аэрокосмических и энергетических компаний. Датчик готов к внедрению для мониторинга аэродинамических нагрузок на гиперзвуковых скоростях, а также для обеспечения безопасности на критических промышленных объектах.