_ Colaborând pentru a construi un o rachetă mai eficientă

Sal Rodriguez, inginer nuclear la Laboratoarele Naționale Sandia, face o revoluție a rachetelor cu ajutorul Universității din New Mexico și al studentului Graham Monroe.

Tăierea lor- Cercetarea de vârf propulsează viitorul aerospațial prin infuzarea științei rachetelor cu o notă de magie cu mingi de golf.

Au încorporat gropițe similare cu cele găsite pe mingile de golf, un element cheie în dinamica fluidelor și cercetarea transferului de căldură a lui Rodriguez.

Ideea a început în 2019, când Monroe lucra cu Rodriguez la Sandia ca student stagiar.

„Întotdeauna am fost interesat de aerodinamică”, a spus Monroe. „Lucream la diploma de licență în inginerie în 2019, când am participat la Lansarea Lobo la Spaceport America Cup. Între timp, Sal cerceta câteva proiecte de gropițe. Am început să vorbim și am venit cu ideea de a tăia conul nasului. o rachetă."

Experimentul s-a transformat în proiectul de teză de master al lui Monroe.

Au început cu programul de gropițe pe care Rodriguez l-a creat începând din 2014 și a protejat drepturi de autor în 2017.

Monroe a imprimat apoi 3D conul nasului. Între timp, echipa de lansare Lobo de la UNM a creat racheta însoțitoare și un con de nas neted care era identic, minus gropițele.

Din cauza pandemiei de COVID-19 și a faptului că echipa de lansare Lobo avea nevoie de racheta lor. pentru viitoarea competiție Spaceport America Cup, lansarea rachetei a devenit o provocare.

A fost pusă în sfârșit la încercare în noiembrie și decembrie 2022.

„Ne-am bucurat enorm când am găsit că racheta cu gropițe avea cu 22% mai puțină rezistență la frecare în comparație cu o rachetă netedă”, a spus Rodriguez. „La apogeul său, a redus rezistența la rezistență cu 39,1%. Deci, acesta este mai puțin combustibil de care aveți nevoie și produce mai puțin CO2, ceea ce este bun pentru mediu.”

Monroe și-a susținut cu succes teza în toamna anului 2023, câștigând râvnitul „permis cu distincție”.

„A fost foarte frumos să faci parte din această cercetare”, a spus Monroe. „A face parte din ceva care ar putea fi folosit în lumea reală. Când ne uităm la ziua și vârsta în care ne aflăm, în ceea ce privește explorarea spațiului, efectul pe care acest lucru l-ar putea avea asupra economiilor de energie este cu adevărat semnificativ.”

„Ele generează turbulențe, redistribuie energia turbulentă, accelerează fluxul în regiunile cu gropițe și reduc grosimea stratului limită”, a spus Rodriguez.

El a spus că o analogie bună este o competiție de scufundări olimpice. „Scufantul care se scufundă în apă cu cea mai mică stropire primește puncte suplimentare, deoarece doar o cantitate foarte mică de debit de apă rezultat este generată de scufundarea mai aerodinamică. Același lucru se întâmplă și cu gropițele. Ele generează un model de curgere atât de aerodinamic, încât doar curenți mici, dezordonați, sunt generați de obiectele cu gropițe – o scufundare cu medalie de aur.”

Dar nu doar rachetele pot beneficia de pe urma acestei gropițe. Rodriguez a explorat alte moduri de a folosi gropițele. Într-un proiect puțin cunoscut cu Bobby Unser Junior, el a scos capota unui Ford Mustang.

„A fost atât de interesant pentru că era atât de entuziasmat de mașinile de curse și de curse”, a spus Rodriguez despre Unser. "I-am spus despre drepturile mele de autor și că aș putea să-i fac gropițe mașinii sport și să o fac să meargă mai repede. Era foarte încântat."

Rodriguez și-a folosit programul pentru a găsi dimensiunea ideală și plasarea gropițelor pe capota mașinii. Ca și racheta, rezultatele au fost semnificative. Au arătat o reducere de minim 25% a rezistenței la fluxul de aer în comparație cu o mașină fără gropițe. Experimentul a inclus, de asemenea, o mașină cu gropițe de mărimea unei mingi de tenis, pentru a demonstra că, deși toate gropițele ajută, precizia cu gropițe este esențială.

Dacă consumatorii ar fi de acord cu gropițe pe mașina lor a fost o altă întrebare pe care perechea spera să o exploreze. Din păcate, Unser a murit înainte ca proiectul să meargă mai departe.

Unul dintre cele mai recente proiecte ale lui Rodriguez este folosirea gropițelor în transferul de căldură. El a construit un aparat care arată cum gropițele pot accelera procesul de încălzire.

O cutie cu trei laturi de plexiglas și o parte din aluminiu cu gropițe este umplută cu apă și apoi conectată la o sursă de căldură.

„Am pus mărgele și vopseau acolo pentru a vedea cum se mișcă de-a lungul gropițelor”, a spus Rodriguez. „Am fost martorii lor accelerând, de două ori mai mult decât în ​​afara zonei gropiței și cu o turbulență crescută.” Asta dovedește că gropițele îmbunătățesc transferul de căldură.

Rodriguez spune că această tehnologie poate fi transformată într-un încălzitor solar de apă. Acest lucru ar putea schimba viața pentru locurile care nu au acces ușor la electricitate, cum ar fi rezervațiile indiene sau țările în curs de dezvoltare. A atras deja atenția unei companii dintr-o altă țară.

Munca lui Rodríguez este departe de a fi încheiată. Echipa sa a depus recent o cerere de brevet neprovizorie pentru turbinele eoliene cu gropițe.

„Putem aplica pentru rachete, avioane, mașini, vehicule electronice, submarine, drone și palete de turbine eoliene”, a spus Rodriguez. "Putem extinde distanța pe care o pot parcurge sau energia pe care o recoltează. Dimplingul va avea un efect benefic asupra aerodinamicii. Vom fi capabili să proiectăm rachete care pot transporta o sarcină utilă mult mai grea în spațiu și să facă explorarea spațiului mai accesibilă cu cel puțin 10 până la 20%."

Deși munca lui este foarte practică, Rodriguez speră să se distreze puțin cu ea. Deja visează idei noi. „Poate că am putea face bărci cu motor, schiuri cu jet, chiar și frisbee”, a spus Rodriguez.

(Fluierul)