Samoloty pasażerskie polecą ponad 6 tys. km/h. To wcale nie jest odległa przyszłość

Informacji dotyczących technologii lotów hipersonicznych, a więc lotów z prędkością powyżej 5 Machów (ok. 6 tys. km/h), dociera coraz więcej. Chiński uniwersytet w Xiamen, współpracujący z firmami lotniczymi poinformował, że dwuletnie testy naziemne w prowincji Fujian półtonowego prototypu Nanqiang nr 1 zakończyły się powodzeniem. W przyszłym roku prototyp ma odbyć próbne loty. Wtedy też ma się rozpocząć budowa właściwej, 72-tonowej maszyny, zdolnej do zabierania dziesięciu pasażerów. Po jej sprawdzeniu loty komercyjne ruszyłyby w 2035 roku.

Silniki hybrydowe i detonacyjne

Nanqiang nr 1 wykorzystuje silnik hybrydowy znany jako MUTTER. Ten układ napędowy składa się z dwóch oddychających powietrzem silników strumieniowych, rakietowego i dwóch turboodrzutowych. Korzystają ze wspólnego wlotu powietrza. – To przełom w podróżach i technologii, który może zmienić ludzką cywilizację – powiedział Yin Zeyong, naukowiec uniwersytetu w Xamen i jednocześnie dyrektor ds. technologii w Aero Engine Corporation. Jego zespół rozpoczął pracę nad odrzutowcem w 2019 roku, a wczesne wersje prototypu osiągały prędkości zbliżone do 1 Macha.

Według chińskich naukowców silniki turboodrzutowe mogłyby zapewnić silny ciąg przy prędkości poniżej 2 Machów i podczas startu. Z kolei silnik rakietowy rozpędzałby samolot do prędkości 4 Machów. Następnie samolot uruchomiłby swój główny silnik strumieniowy, przyspieszając go do prędkości przelotowej 6 Machów.

Czytaj więcej

Technologie

Pasażerskie loty naddźwiękowe wracają. Następca Concorde`a już w powietrzu

Prototyp naddźwiękowego samolotu XB-1 start-upu Boom Supersonic odbył pierwszy lot testowy nad pustynią Mojave. Zwiastuje to nową erę w lotnictwie pasażerskim 20 lat po uziemieniu Concorde`a. W grę wchodzą nawet loty hipersoniczne.

Jeszcze bardziej przełomowym pomysłem napędu dla samolotów hipersonicznych jest obrotowy silnik detonacyjny. Opracowany przez Zhanga Yininga i jego zespół z Pekińskiego Instytutu Maszyn Energetycznych (we współpracy z jednostką 93160 Armii Ludowo-Wyzwoleńczej) silnik powinien unieść samolot na wysokość 30 km i nadać mu prędkość nawet 16 Machów, czyli blisko 20 tys. km/h. Silnik, o którym napisano w czasopiśmie „Chinese Journal of Propulsion Technology”, działa w dwóch trybach. Pierwszy to tryb poniżej 7 Machów, który działa jako silnik detonacyjny z ciągłym wirowaniem (RDE). Powietrze z zewnątrz miesza się z paliwem i ulega zapłonowi, co powoduje powstanie fali uderzeniowej. Rozchodzi się ona w komorze pierścieniowej. Podczas obrotu fala uderzeniowa powoduje zapalenie większej ilości paliwa, co skutkuje potężnym i stałym ciągiem samolotu. W drugim trybie, gdy samolot leci z prędkością powyżej 7 Machów, fala uderzeniowa przestaje się obracać i skupia na okrągłej platformie z tyłu silnika.

Chiny, Stany Zjednoczone i inne kraje, takie jak Japonia, pracują obecnie nad własnymi koncepcjami RDE, a wykonawcy, tacy jak GE, niedawno przetestowali prototypowe silniki na ziemi.

Nad lotami hipersonicznymi badania w Chinach prowadzi wiele instytucji, m.in. objęty sankcjami USA Northwestern Polytechnical University, który opracował prototyp samolotu hipersonicznego (demonstrator technologii) Feitian 1. Zaangażowane są także firmy prywatne. W lutym 2022 roku firma kosmiczna Space Transportation przedstawiła plany dotyczące kosmicznego samolotu hipersonicznego, który mógłby dotrzeć do Nowego Jorku z Pekinu w ciągu godziny. Taka „rakieta ze skrzydłami” startowałaby pionowo i latała z prędkością 12 tys. km/h.

Jakie problemy stoją przed lotami hipersonicznymi

To byłby wielki skok. Prędkości powyżej 5 Machów były w stanie dotąd osiągać tylko małe i eksperymentalne pojazdy, z których najszybszy był amerykański, stworzony przez NASA X-43A Hyper-X. W 2004 roku poleciał on z prędkością 10 Machów. Pomimo sukcesu rząd USA skasował program, tracąc okazję do uzyskania przewagi w rozwoju technologii hipersonicznej.

Czytaj więcej

Technologie

Chińczycy opracowali żaroodporny stop. To rewolucja w lotnictwie i transporcie

Naukowcy z Uniwersytetu Tianjin w Chinach opracowali nową metodę zwiększania odporności cieplnej aluminium. Są przekonani, że będzie ona miała duże implikacje dla przemysłu lotniczego oraz motoryzacyjnego.

Światowe instytuty naukowe i prywatne firmy powoli rozwiązują ogromne problemy związane z lotami hipersonicznymi. To nie tylko napęd, ale i kwestia materiałów odpornych na ogromne temperatury, które powstają na skutek tarcia, a także problem hałasu związanego z grzmotem dźwiękowym powodującym na ziemi m.in. pękanie szyb. Nadzieję budzi choćby niedawne opracowanie w Chinach materiału odpornego na temperatury do 4 tys. stopni Celsjusza.

Naukowcy z Northwestern Polytechnical University w Chinach właśnie znaleźli niezwykły sposób na ograniczenie hałasu – podało chińskie czasopismo lotnicze „Acta Aerodynamica Sinica”. Zespół badawczy kierowany przez profesora Gao Chao z uniwersyteckiej Szkoły Aeronautyki zaproponował rozwiązanie w postaci otworów w skrzydłach. Symulacje komputerowe i eksperymenty w tunelu aerodynamicznym wykazały, że zakłócają one fale uderzeniowe i łagodzą wynikające z nich wibracje. Co ciekawe, inżynierowie zaobserwowali także ponad 10-proc. wzrost wydajności aerodynamicznej.