A közzététel, miért olyan nehéz felépíteni egy szuperszonikus repülőgépet
A híres "Concord" 17 órát, három percet és 45 másodpercet repülhet Londonból Sydneybe; A Boeing 747 22 órán belül.
A "Concord" és a "Tupolev" repülőgép vége a szuperszonikus piacot üresen hagyta. De most, 12 évvel azután, hogy a Concord elvégezte az utolsó járatát, az még gyorsabb repülőgépekre vonatkozó projekteket papírra tekintik.
Egy ilyen projekt Lapcat II, az európaiak által tervezett légi jármű, amely nyolcszor gyorsabban képes felvenni a sebességet, mint a hangsebesség (8500 km / h). Brüsszelből Sydneybe 2 óra 55 perc alatt képes utasokat szállítani.
Johan Stilant, az Európai Űrügynökség főmérnöke és Lapcat-II koordinátora, valamint kollégái két prototípust tapasztaltak. Az egyik egy repülőgép 5 mahovas-ban, Lapcat-A2, amely a hűtött levegővel van ellátva; a második egy ígéretes ESA projekt, 8 mahovas, ramjet (egyenes levegős sugárhajtóművel).
A ramjet olyan motor, amely lehetővé teszi a levegő áthaladását nagy mozgó alkatrészek nélkül. Közvetlen mozgás közben a motor nagy sebességgel halad át a bejövő levegőből, és elküldi az égéstérbe. Hasonlóképpen működnek a legújabb modern rakéták is. A ramjet nagyon nagy sebességet tud nyújtani a repülőgépnek. De mit táplálni? Az üzemanyag választása rendkívül fontos, különösen annak fényében, hogy a jövőbeni szuperszonikus flotta mindent megtesz annak érdekében, hogy csökkentse a káros hulladékkibocsátásnak a légkörbe jutását. E célból hidrogént választottak, nem pedig szénhidrogén alapú üzemanyagot.
Ráadásul a folyékony hidrogén üzemanyag nem különösebben éghető a repülés közepén. Bár a hidrogén meggyulladhat, a robbanás vagy a tűz veszélye kisebb, mint a modern kerozinüzemű üzemanyag. A NASA ugyanazt a tüzelőanyagot használta az űrrepülőgépeken.
"Ha van szivárgás, a hidrogén olyan könnyű, hogy felszalad; ennek megfelelõen a földön hidrogént tartalmazó pocsolyák nem alakulnak ki, mint a kerozin esetében. A hidrogén, mint a kerozin, gyújtó vagy hőforrás szükséges az égetés megkezdéséhez, így nem spontán ég. "- mondja Stilant.
Csapat Lapcat-II nem egyedül ezen a területen. Ezek az elképzelések és fogalmak kutatók szerte a Csendes-óceánon. Ázsiában Japán Űrkutatási Ügynökség (JAXA) is dolgozik egy szuperszonikus utasszállító nevű Hytex, amelynek célja, hogy átlépje a Csendes-óceán két órán át sebességgel Mach 5.
A Lapcat-II és a JAXA egyaránt része a szuperszonikus gömb ismereteinek Európa és Japán közötti ismeretátadásának projektjébe - a projekt Hikari.
Az olyan ügynökségek, mint a NASA, szintén feltárják a szuperszonikus mozgás lehetőségeit
A Hytex turbojet motorját sikeresen tesztelték kísérleti repülés közben, melyben a sebességet 1,8 Mach-ra szimulálták. A Hytex folyékony hidrogént használ mind tüzelőanyagként, mind hűtőfolyadékként a szuperszonikus sebességű légi úton.
"Mi befejeztük a Hytex előzetes tervének tesztjét a szélcsatornában. Az üzemanyag-fogyasztás a rakétamotorok fogyasztásának egyötöde "- mondta Hideyuki Taguchi, a JAXA szuperszonikus kutatásának vezetője.
A hidrogén hatékony szállítása az egyik fő tényező, amely a magas üzemeltetési költségeket befolyásolja. Ha hidrogén nyerhető földgázból, és nem a víz elektrolíziséből, akkor a hiperszonikus utazás repülőjegyének ára egy üzleti osztályú jegy árának mintegy felére csökkenhet.
A jelenlegi előrejelzések alapján a jegyárak körülbelül háromszor drágábbak lesznek, mint az aktuális alárendelt üzleti osztályú jegyek átlaga. A becslések szerint egy 5.000 eurós költség egy repülőútra Brüsszelből Sydneybe egy útra.
A nagy kérdés továbbra is a hidrogén megteremtése.
"A szélturbinák felhalmozhatják az energiát hidrogén előállításával" - mondja Stilant. "Ezt már telepítette a belga szupermarketek hálózata, amelynek teherautóját egy helyi szélerőműpark által termelt hidrogén hajtotta."
Még ha repülőgépek a hidrogén tüzelőanyag nem különíthető felhalmozódó üvegházhatású gázok, mint a szén-dioxid, kén-oxidok és a korom, a modern szubszonikus repülőgépek, van egy másik probléma. A vízgőz Az égés által termelt hidrogén marad a sztratoszféra idővel, és jelentősen hozzájárulhat a globális felmelegedéshez.
A szovjet "Tu-144" volt az egyetlen repülőgép, amely az utasokat gyorsabban szállította, mint a hangsebesség "
És ez a hatás rosszabb lehet, mint a modern repülőgép hosszú távú repülőgépe - a vízgőz tovább marad a levegőben. "Még mindig nem sikerült kitalálni, hogy a vízgőz idővel lebomlik" - mondja Stilant. - Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a vízgőz élettartama geometrikusan csökken, 30 év, 25 km-es tengerszint feletti magasságban, egy év alatt, 32-34 km-es tengerszint feletti magasságon. "
A Lapcat-II szintén tervezi, hogy 33 km-es tengerszint feletti magasságban vezeti be a repülőgép 8 gépi változatát, ezáltal minimalizálva a környezetre gyakorolt hatást. Az alternatív üzemanyag lehet cseppfolyósított földgáz, valami szupródás folyékony metán; Sokkal könnyebb gázot folyékony állapotban tárolni, mint gázhalmazállapotban.
"Ha lenne egy kisvállalkozói hajtómű-piac, minden könnyebb lenne" - mondja Stilant.
Verseny a mennyországért
Más cégek már dolgoznak azon, hogy valósággá tegyék a szonikus repülés üzleti tevékenységét. Az Airbus szabadalmaztatott egy 4,5 m-es delta-szárnyú top-to-top projektet, amely üzleti osztályú repülőgépek létrehozására használható. A cég szintén együttműködik az amerikai Aerion légitársasággal, hogy megteremtsék egy megfizethető fedélzeti repülőgépet a gazdag ügyfelek számára.
Van egy probléma a gyors repüléssel - a nagyon "boom", amikor megtöri a hangzárat. Az európai szuperszonikus repülőgépek az Északi-sark fölött repülnek és átkelnek a Bering-szoroson, elkerülve a lakott területeket. A hangrobbanás 160 dB zajot generál, amely eléri a talajt, és károsíthatja az ember hallását. A régi "Concord" 135 db decibel zajot hozott a Földön - sokkal több, mint az átlagos repülőgép.
A másik probléma az, hogy amikor egy szuperszonikus légi jármű megváltoztatja sebességét, mozgást vagy fordulatot tesz, egy "superbum" születik. A földön ez a "superbum" kétszer-háromszor hangosabb, mint a repülőgép magasságában. Ahogy az európai szuperszonikus légi jármű repülni fog, a lökéshullámok a földön eloszlanak és kisebb lökéshullámot termelnek.
Európában Stilanta művész úgy érzi, ő a projekt 300 férőhelyes, bár nem a skála 1: 120 sebességgel 8 ingadozások a szélcsatornában. Bebizonyították, hogy tud a projekt pozitív tolóerő. Bár a projekt fogyaszt kétszer annyi üzemanyagot másodpercenként, mint a sík Mach 4, ő és út vezet feleannyi idő - így az üzemanyag-fogyasztás Időintervallumonként lényegében ugyanaz.
A hőkezelés nagyon nehéz lesz. Minden, ami 5 maha fölött mozog, a felületi hőmérsékletnek 1000 fokosnak kell lennie. Az alumínium és a titán olvad olajként ezen a sebességen. Ezért kerámia paneleket kell használni.
JAXA megvizsgálta a piaci potenciál szuperszonikus repülőgép, utazás 5 mahah, és kiderült, hogy a gép 100 utast, ami napi két járat, lehetséges a jelenlegi piacon. Ezek az utasok képviseli elsősorban amatőr első osztályú jegyeket.
2030-ra az szuperszonikus légi ipar használja több mint 500 000 ember kerül 3,5 milliárd euró évente, a kutatások szerint az Airbus és a Japán Repülőgép Development Corporation.
"A becslések szerint a Tokyo-Los Angeles-i jegy árának megegyezik az első osztályú jegyek aktuális árával" - mondta a cég szóvivője. Az utasok 10% -a hajlandó fizetni az időmegtakarításért.
A "Concord" és a "Tupolevs", amelyek a 70-es években a mûvészek mámoraiban szuperszonikus légi úton haladnak. De az üzletüket nem fogják elfelejteni, és hamarosan a szuperszonikus repülőgépek ismét repülni fognak és felborulnak a fejünk felett.