A velocità supersoniche, l'aria che scorre sulla superficie dell'aereo può raggiungere temperature di diverse centinaia di gradi Celsius, facendo vibrare intensamente le molecole sulla superficie. Questa intensa vibrazione indebolisce i legami chimici che tengono insieme le molecole, portando alla loro eventuale rottura.
Quando queste molecole si disgregano, entrano in uno stato altamente reattivo e possono subire varie reazioni chimiche con altre molecole nell'aria circostante. Questo processo, noto come ricombinazione superficiale, può portare alla formazione di nuove specie chimiche che potrebbero non essere stabili in condizioni normali.
Alcune delle sfide specifiche che derivano da questo fenomeno includono:
1. Degrado del materiale: Le reazioni chimiche che si verificano sulla superficie dell'aereo possono degradare i materiali utilizzati nella sua costruzione, compromettendone la resistenza e l'integrità. Questo degrado può indebolire i componenti strutturali dell'aereo, portando potenzialmente a guasti catastrofici.
2. Perdita di prestazioni aerodinamiche: Le reazioni superficiali possono alterare le proprietà aerodinamiche della superficie dell'aereo, influenzandone le caratteristiche di portanza e resistenza. Ciò può portare a una ridotta stabilità e manovrabilità, rendendo più difficile per il pilota controllare l’aereo.
3. Formazione di gas nocivi: Alcune delle reazioni chimiche che avvengono durante i voli supersonici possono rilasciare gas nocivi, come l'ossido nitrico (NO) e il biossido di azoto (NO2). Questi gas possono comportare rischi per la salute sia dell’equipaggio che dei passeggeri e contribuire all’inquinamento atmosferico.
4. Generazione del plasma: A temperature e pressioni estremamente elevate, i gas reagenti possono raggiungere uno stato di ionizzazione, formando un plasma. Questo plasma può interferire con i sistemi elettronici dell'aereo, causando potenzialmente malfunzionamenti e perdita di controllo.
Per affrontare queste sfide, gli ingegneri aerospaziali impiegano varie strategie, come l’uso di materiali avanzati resistenti alle alte temperature e alle reazioni chimiche, lo sviluppo di sistemi di protezione termica per gestire il calore e l’ottimizzazione della progettazione degli aeromobili per ridurre al minimo gli effetti del riscaldamento aerodinamico.
