Hogyan építsünk egy hiperszonikus repülőgép - BBC orosz Service
Lehet, hogy egy utasszállító repülőgép képes legyőzni az útvonal bármely hossza kevesebb, mint három órán át, valóság lesz már megkötött levelező BBC Future 2030.
Concorde tartozó közötti távolság London és Sydney 17 órán át, három perc és 45 másodperc - az összehasonlítás, a repülés egy Boeing 747-es ugyanazon az útvonalon vett mintegy 22 órán keresztül.
Miután vége a hidegháború, az egyik változat szerint a Tu-144-et javára használják fel az amerikai űrkutatási hivatal a NASA, valamint repülő laboratórium keretében közös orosz-amerikai kutatási programot dolgozzon ki egy új generációs szuperszonikus polgári repülőgép eszközöket.
A leszerelését két szuperszonikus személyszállítási piacon kihalt volt. Most, 12 évvel a leszokás után rendszeres járatok Concorde, több tervező irodák dolgozik, hogy több nagy sebességű repülőgépek.
A fejlesztés lesz környezetbarátabb, mint a jelenlegi utasszállító repülőgép, nem kevésbé biztonságos, és nem sokkal drágább működtetni
Az egyik ilyen projekt - európai Lapcat II. amelyen belül a tervezett létrehozni mindössze két szuperszonikus utasszállító repülőgép.
És egyikük fejleszteni cirkálósebességgel 8500 km / h, ami 8-szor nagyobb, mint a hangsebesség, ami lehetővé teszi, hogy utasok és Brüsszel között Sydney 2 óra 55 perc alatt.
Szerintük, az eredmények egy sor előzetes vizsgálatok azt mutatják, hogy ez a fejlődés lesz környezetbarátabb, mint a jelenlegi utasszállító repülőgép, nem kevésbé biztonságos, és nem sokkal drágább működtetni, mint a jelenlegi hosszú távú utasszállító.
Mi üzemanyagot választani?
Koordinálja a programot Lapcat II az Európai Űrügynökség (ESA) Johan Stilant.
Ennek részeként Lapcat II párhuzamos a két projekt kidolgozása folyamatban van. Egyikük - Lapcat A2, képes a sebesség megfelelő Mach-szám-5 (M = 5).
Ez lesz szerelve egy hibrid légi jet / rakéta motor előhűtőkörök Scimitar.
Tovább repülőgépek, a fejlesztési, amely részt közvetlenül az ESA fogja használni torlósugaras. A utazósebesség várhatóan megfelel M = 8.
Mivel a oxidálószerrel ramjet motor (ramjet) használ külső levegő nagy sebességgel utazik belépő légáramba a légbeömlő, az össze van nyomva, és tápláljuk be az égéstérbe.
Ezen elv a munka, mint a rakéták, amelyek a fegyveres európai vadászgép Eurofighter Typhoon.
Repülőgép ellátott ramjet, képes igen nagy sebességgel. De mi az üzemanyag kell működnie hiperszonikus motor a jövő?
Ez egy nagyon fontos kérdés, mivel az a tény, hogy az egyik döntő tényező a létrehozása nagy sebességű repülőgépek annak szükségessége, hogy a kibocsátás minimalizálására.
Ellentétben a modern szubszonikus repülőgépek, repülőgépek, hidrogén nem bocsátanak ki, amelyek növelik az üvegházhatás
Emiatt, ESA választott hidrogénatom, ami több környezetbarát, mint a szénhidrogén tüzelőanyag típusok.
Ezenkívül, bár folyékony hidrogén és gyújtható, nem gyullad meg könnyen mint a kerozin (szabványos modern repülőgépek üzemanyag), így a tábla robbanásveszély vagy a tűz sokkal alacsonyabb. Folyékony hidrogén, például motornál, az űrsikló, a NASA "Space Shuttle".
„Ezzel szemben, a kerozin, a folyékony hidrogén érintkezik a légkörbe villant Ezért, a szivárgás esetén parkol alatt a repülőgép nem képez tócsákat kiszivárgott üzemanyag, -. Mondja Stilant -. Például a kerozint, hidrogént gyújtási kell egy hőforrás, így öngyulladás zárható ”.
Lapcat II - nemcsak a már meglévő programok fejlesztésének nagy sebességű repülőgépek. ESA részesedése tudást és a technológiát a Japan Aerospace Exploration Agency JAXA egy közös japán-európai projekt Hikari.
JAXA is dolgozik egy hiperszonikus repülőgép nevű Hytex, amely várhatóan képes legyen átlépni a Csendes-óceán két óra sebességgel M = 2.
Jogtulajdonos illusztrációk Getty Images felirata egyik szovjet Tu-144, 1973-ban lezuhant a légibemutató Le Bourget. Ez volt az első a történelemben, a szuperszonikus utasszállító baleset
A tesztek során egy szélcsatornában sugárhajtású Hytex már sebességet ért el M = 1,8. A motor hidrogént használ folyékony, mint az üzemanyag, és mint hűvösebb, amikor repülő hiperszonikus sebességnél.
„Befejeztük a kialakulását Hytex megjelenés, és végre egy sor szélcsatorna üzemanyag-fogyasztás lesz egyötöde, hogy a kiadások rakétahajtómű.” - mondta Hideyuki Taguchi, ami JAXA munkavállaló felé hypervelocity repülőgép.
Hol kap a hidrogén?
A fő probléma, mivel a magas működési költségeit potenciális hiperszonikus repülőgép, az alacsony hatékonyság a jelenlegi eljárás hidrogén előállítására.
Ha hidrogént kivont természetes gáz, de nem elő elektrolízissel víz, az ár a jegyet hiperszonikus repülés lehet körülbelül a fele a jelenlegi ára a jegy a business osztályon.
És amikor az aktuális hidrogén gyártástechnológia jegyet jövő járat, az előrejelzések szerint, kerül átlagosan háromszor drágább business class jegyek modern szubszonikus repülőgépe.
Jogtulajdonos illusztráció Science Photo Library kép felirata NASA és több más szervezet vizsgálja a lehetőségét egy új szuperszonikus utasszállító repülőgép
Tehát, az egyirányú jegy Brüsszelből Sydney kell majd fizetni 5000 euró.
Hogyan lehet hatékonyabban hidrogént előállítani a szükséges mennyiséget?
„A hidrogén átalakíthatjuk termelt villamos szélerőművek - mondta Stilant -. Ezt az elvet már megvalósított egyik belga szupermarket láncok - annak üzletek vannak felszerelve szélturbinák, hogy hidrogén keletkezik, amelyek működnek targonca.”
Eltérően a jelenlegi szubszonikus repülőgépek, repülőgépek, a hidrogén nem bocsátanak ki anyagokat, amelyek fokozzák az üvegházhatás, mint például a szén-dioxid, kén-oxidok és a korom.
Azonban a hidrogén motorok hibája munkájuk formában vízgőz, amely hosszú ideig maradnak a sztratoszférában, és szerepet játszhat a folyamatban a globális felmelegedés.
Kötet hangrobbanás eléri a földet elérheti a 160 dB - elég ahhoz, hogy maradandó halláskárosodást okozhat
Valamint a kibocsátások elégetéséből származó hidrogénatom, lehet még jobban rontja a klíma, hiszen vannak szétszórva egy nagyon hosszú idő.
„Van még részletesebben vizsgálja a mechanizmus ezt a folyamatot”, - megállapítja Stilant.
Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az időszak diszperziós vízgőz csökken exponenciálisan növekvő magassággal: magasságban 25 km, lehet, hogy 30 éves, és a tengerszint feletti 32-34 km - kevesebb, mint egy év. "
repülőgép fejlesztők Lapcat II sebesség elérésére alkalmas az M = 8, elvárják, hogy repülni fog a szintje jóval magasabb, mint 33 km-re, mivel azt remélik, csökkenti a káros hatást gyakorolnak a környezetre.
Az alternatív hidrogén lehet a cseppfolyósított földgáz - például túlhűtött metán, amely tárolva folyékony állapotban foglal egy sokkal kisebb térfogatú, mint a gáznemű.
„Ez adhat okot, hogy a kialakulását piaci hiperszonikus üzleti repülés”, - mondja Stilant.
Mi köze egy hangrobbanás?
Fent a létrehozását egy ilyen piacon már más cégek működnek. Európai Airbus nemrég szabadalmaztatott koncepcióját hiperszonikus repülőgép delta szárnyak, hogy dolgozzon ki egy sebessége Mach 4.5. Ez a koncepció lehetne használni, hogy hozzon létre az üzleti repülőgépek.
Airbus is fut együtt - amerikai startup Aerion -, hogy hozzon létre egy szuperszonikus sugárhajtású a vagyonos ügyfelek.
Az alumínium és a titán megolvasztunk ezeken a hőmérsékleteken, mint az olaj
A védelmi gyártó Lockheed Martin dolgozik polgári repülőgépek N + 2. képes repülő ütemben M = 1,7.
Azonban az ilyen nagy repülési sebesség, van egy másik probléma - milyen hatással van a hangrobbanás által okozott lökéshullám a sík, mozgó szuperszonikus sebességgel.
Kötet hangrobbanás eléri a földet elérheti a 160 dB - elég ahhoz, hogy maradandó halláskárosodást okozhat.
A talajhoz rögzített hallható rúgás repülő szuperszonikus Concorde 135 dB - sokkal hangosabb, mint az átlagos zaj szubszonikus repülőgépek.
Hiperszonikus repülőgép volna repülni Európa és Amerika között az Északi-sark, megnyitva az utat távol a lakott terület.
Hangosabb hang felvételt, amikor a változó sebesség vagy a manőverezést. Sőt, a kötet a lökéshullám eléri a földre ebben az esetben két vagy háromszor magasabb, mint a magasság, ahol a légi jármű közlekedik.
Jogtulajdonos illusztráció Reaction Engines kép felirata repülőgép kifejlesztett keretében Lapcat A2 projekt fedheti közötti távolság Európában és Ausztráliában a pár óra alatt
Azonban, ahogy az Európai hiperszonikus repülőgép repül a normális fölött repülőgépek, a terület a hangrobbanás a földön nagyobb lesz, és térfogatát - az alábbiakban.
Mindeközben Európában a csapat Stilanta fújt a szélcsatornában modell 300 férőhelyes hiperszonikus repülőgép a skála 1: 120 sebességgel M = 8.
Vizsgálatok megerősítették a repülőgép azon képességét, hogy a pozitív tolóerő. Bár úgy fordítsuk kétszer annyi üzemanyagot, mint a tervezett utasszállító fejlődő sebesség M = 4, időt takarít meg az utat körülbelül 50%, hogy az ugyanazon az útvonalon, hogy mindkét légijármű igényel körülbelül azonos mennyiségű üzemanyagot.
Hogyan verte a hő probléma?
Egy másik megoldandó probléma, - fűtés a külső felületek hiperszonikus repülőgép: a járat sebességgel M = 5, és a fenti a bőr hőmérséklete eléri a 1000 ° C-on
Az alumínium és a titán megolvasztunk ezeken a hőmérsékleteken, mint az olaj. Ki kell használni a kerámiát.
Során tisztító ütemben M = 8 a modell felület hőmérsékletre melegítjük körülbelül 30% -kal alacsonyabb, mint a sebesség M = 5.
Ez a paradoxon vált kellemes meglepetés Stilanta csapat, amely bemutatta a vizsgálati eredmények egy konferencián Glasgow.
Az utasok lenne az emberek, akik érdeklődnek a szokatlan módon a mozgás és készek fizetni megfelelő összeg a mai első osztályú jegyek
„Mass hővédő bevonat szükséges például ha a repülőgép sebességgel M = 8 lehet alacsonyabb, mint az a repülőgép repülő M = 5 A könnyebb repülőgép, a kisebb üzemanyag-felhasználás ;. Ennek megfelelően csökkentett térfogatú tüzelőanyag tartályok, és ez a viszont azt eredményezi, hogy több könnyűszerkezetes”- mondja Stilant.
A csapat japán mérnökök dolgoznak Hytex tanulmányozott projekt a potenciális piac hiperszonikus repülőgép cirkálósebességgel Mach 5 és arra a következtetésre jutott, hogy a legnépszerűbb lenne egy 100 férőhelyes, elvégzésére képesek két keringő járat naponta (azaz összesen négy járatok felszállás ültetés előtt).
Az utasok általában lenne az emberek, akik érdeklődnek a szokatlan módon a mozgás és készek fizetni megfelelő összeg a mai első osztályú jegyeket.
Egy tanulmány szerint végzett Airbus és a japán Japán repülők Development Corporation. 2030-ra a költségek egy szegmense a hiperszonikus repülőgép iparban is elérheti a 3,5 milliárd eurót, míg a foglalkoztatottak száma a személyzet, hogy - a több mint 500 000 ember.
„Irányár jegyet egy járatot Tokió Los Angeles hasonló lenne a költsége a jelenlegi első osztályú szállást ugyanabba az irányba” - mondja Taguchi.
Így hiperszonikus járatok álltak a körülbelül 10 százaléka az összes utas - vagyis azok, akik képesek és hajlandóak többet fizetni a nagy sebességű repülés.