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Purdue va-t-il combler le manque d’armes hypersoniques grâce à l’impression 3D ?

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L’université de Purdue développe un nouveau centre hypersonique destiné à créer des matériaux à haute température, avec l’aide d’un certain nombre de partenaires de premier plan. Le Hypersonics Advanced Manufacturing Technology Center (HAMTC) de l’université travaillera sur cette technologie avec Lockheed Martin, GE Additive, Dynetics, Aerojet Rocketdyne, GE Edison Works, Boeing et d’autres. L’Uni recevra initialement 18 millions de dollars pour combler le manque d’armes hypersoniques.

Mike Sangid (photo Université de Purdue/Vince Walter)

J’ai déjà déclaré que fabriquer des vaisseaux hypersoniques avec les matériaux actuels revient à essayer de fabriquer un avion en Play-Doh. Nos matériaux actuels sont trop coûteux et ne sont pas capables de fonctionner aux températures et pressions élevées créées par un déplacement à cinq fois la vitesse du son. Ce sentiment est partagé par Michael Sangid, directeur exécutif du HAMTC, qui tente de changer cette situation avec le nouveau centre.

« Lorsque vous chauffez à 3 000 degrés Fahrenheit, de petites différences de dilatation peuvent provoquer de grandes contraintes entre des composants composés de matériaux différents, ce qui peut entraîner la défaillance des véhicules hypersoniques. Au HAMTC, nous pouvons essentiellement augmenter les capacités thermiques des matériaux grâce à de nouvelles compositions, créer de nouvelles voies de fabrication pour produire des conceptions géométriques complexes, et assembler ces matériaux dissemblables, afin de répondre aux exigences des environnements hypersoniques. Les chercheurs et les étudiants travailleront sur de véritables problèmes industriels et de défense, tout en faisant progresser et en assurant la transition des innovations dans le domaine des matériaux à haute température et de la fabrication additive de pointe », a déclaré M. Sangid.

Le HAMTC sera colocalisé avec l’Hypersonics and Applied Research Facility, d’une valeur de 41 millions de dollars, qui comprend une soufflerie à Mach 8 et le tunnel de chocs réfléchis/expansion à impulsions hypersoniques (HYPULSE). À propos de ces derniers, Sangid explique : « Nous intégrons verticalement nos capacités de conception/construction/jonction/test ici, dans notre bâtiment. Avec les tunnels HYPULSE et Mach 8, l’idée est que nous pouvons raccourcir les cycles de développement parce que nous aurons non seulement toutes les étapes du processus sous un même toit, mais aussi le talent sous un même toit. »

Chris Schuppe, directeur général – ingénierie et technologie, GE Additive :

« Le potentiel et les possibilités de la fabrication additive dans le domaine de l’hypersonique sont énormes. Nous sommes honorés de faire partie de l’équipe de Purdue qui soutient le ministère de la Défense dans la recherche sur la fabrication qui fera progresser la sécurité nationale et la compétitivité des États-Unis ; nous accordons une grande importance à la collaboration entre l’industrie et le monde universitaire axée sur les résultats pour l’industrialisation de la fabrication additive. Notre équipe – dont beaucoup sont des anciens de Purdue – est impatiente de commencer. »

John Ferguson, étudiant diplômé en aéronautique et en astronautique, se prépare à mesurer la résistance thermomécanique de prototypes de matériaux destinés aux véhicules hypersoniques dans le laboratoire de calcul avancé des matériaux et d’évaluation expérimentale. (Photo Université de Purdue/Vince Walter)

Ce programme est un coup de fouet bien nécessaire aux efforts des États-Unis dans le domaine de l’hypersonique. Le pays fait figure de pionnier dans ce domaine depuis des décennies, en fabriquant des engins capables de dépasser la vitesse du son pendant plusieurs minutes ou secondes. Mais les récents tests d’armes hypersoniques effectués par la Chine et la Russie ont inquiété de nombreux planificateurs américains. Il semblerait que la Chine soit beaucoup plus avancée que les États-Unis en matière d’hypersonique. En effet, elle est décrite comme un « moment Spoutnik », en référence au fait que les États-Unis ont été complètement surpris par la capacité des Soviétiques à lancer et à mettre en orbite un satellite. De même, on craignait à l’époque que l’ennemi ait une grande avance sur les États-Unis dans la course à l’espace. Aujourd’hui, tout comme à l’époque, les États-Unis cherchent à rattraper leur retard.

Les États-Unis ont l’habitude de s’alarmer excessivement des capacités de l’ennemi, comme en témoigne le fait que, pendant des décennies, le pays a cru qu’il existait un « fossé des missiles » dans lequel les États-Unis étaient à la traîne des Soviétiques en termes de technologie, de capacité et de nombre de missiles balistiques intercontinentaux (ICBM). Il s’est avéré que ce n’était pas le cas. Alors, peut-être, maintenant, les chefs militaires de la nation réagissent-ils aussi de manière excessive à quelques tests. Dans ce cas, cependant, le pays pourrait très bien décider de pécher par excès de prudence, non seulement pour alimenter le complexe militaro-industriel, mais aussi pour se prémunir contre une menace qui sera presque impossible à contrer si elle se concrétise.

Les systèmes de suivi et de défense des missiles, tels que le Patriot ou le Dôme de fer, ainsi que la planification militaire générale sont tous basés sur un monde subsonique ou supersonique. Le missile hypersonique Skyfall de la Russie est une arme à propulsion nucléaire d’une portée mondiale ; en effet, il pourrait patrouiller pendant longtemps avant de choisir d’atterrir quelque part. Les propres essais de la Chine ont démontré qu’elle pouvait avoir un minimum de contrôle sur ses véhicules hypersoniques, un véhicule libérant un autre véhicule hypersonique en vol. Pendant ce temps, les tests les plus récents des États-Unis ont échoué. C’est comme si le pays se déplaçait à pied et que ses rivaux avaient apporté des voitures pour faire la guerre. Dans un monde hypersonique, un missile pourrait être lancé à une vitesse trop rapide pour être intercepté et, en quelques minutes, s’abattre n’importe où sur la planète.

Cela rendrait les États-Unis vulnérables. En effet, ses groupes de porte-avions pourraient être frappés par de tels missiles ou ses villes attaquées et la superpuissance mondiale ne pourrait rien faire pour les arrêter. C’est pourquoi les hypersoniques sont si précieux pour les Chinois et les Russes. Ils ne peuvent pas rattraper la puissance militaire globale des États-Unis. Depuis des décennies, les États-Unis dépensent plus que quiconque pour leur défense. Cependant, de nouveaux équipements révolutionnaires pourraient rendre la plupart de l’arsenal américain obsolète. Point crucial pour Pékin, les États-Unis ne pourraient pas menacer la Chine de manière crédible pour empêcher une invasion de Taïwan si la Chine disposait d’armes hypersoniques. Si la République populaire le croit, il est logique qu’elle dépense des dizaines de milliards pour son rêve hypersonique. La Russie, quant à elle, peut à nouveau disposer d’une arme stratégique pertinente, alors que la majeure partie de son arsenal est maintenue par du ruban adhésif, de la sueur et de l’espoir.

Les intermétalliques, les verres métalliques massifs, les aciers de dispersion, les nouveaux superalliages et d’autres matériaux encore devront être développés pour rendre l’hypersonique viable. Des céramiques et des classes de matériaux totalement nouvelles seront nécessaires pour les moteurs et toutes les surfaces. Ce qui est en jeu, c’est la suprématie ultime, l’espace, et la capacité de frapper impunément dans le monde entier.

Comme nous l’écrivions il y a deux ans, l’hypersonique va remettre l’AM sur le devant de la scène. L’usinage de matériaux très durs est parfois impossible et toujours long et coûteux. Par ailleurs, le fait de gagner un peu de poids a un impact énorme sur un véhicule aussi coûteux et performant que doivent l’être ces engins hypersoniques. L’impression 3D permet de réaliser des structures optimales pour gagner du poids, de réduire le nombre de pièces et d’optimiser les propriétés et les surfaces des composants tout en travaillant sur des éléments difficiles à usiner. Par conséquent, un rôle majeur est réservé à notre technologie dans ce qui s’annonce comme une course aux armements moderne.

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