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

Chiny pracują nad samolotami hipersonicznymi, które umożliwią dotarcie w dowolne miejsce na Ziemi w ciągu dwóch godzin. Rywalizują z kilkoma amerykańskimi projektami. Pierwsze loty pasażerskie z prędkością co najmniej trzykrotnie większą, niż prędkość Concorde’a, mają się odbyć w latach 30.

Publikacja: 17.09.2024 06:07

Pasażerskie samoloty hipersoniczne zaczną obsługiwać połączenia międzykontynentalne w latach 30.

Pasażerskie samoloty hipersoniczne zaczną obsługiwać połączenia międzykontynentalne w latach 30.

Foto: US Air Force Army

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

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

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

Chińczycy opracowali żaroodporny stop. To rewolucja w lotnictwie i transporcie

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.

Do innych pomysłów badanych na świecie można zaliczyć dodanie rowków lub wypustek do powierzchni skrzydeł, zastosowanie urządzeń mechanicznych do tłumienia fal uderzeniowych, czy nałożenie specjalnych powłok w celu kontrolowania przepływu powietrza.

Czytaj więcej

Następca słynnego samolotu SR-71 Blackbird szykuje się do startu. Ma być najszybszy

Inną drogą w kierunku ograniczenia gromu dźwiękowego poszli Amerykanie z NASA. Jeszcze w tym roku agencja we współpracy z koncernem Lockheed Martin ma przeprowadzić pierwszy lot testowy eksperymentalnego naddźwiękowego odrzutowca X-59. Samolot ma wydłużony nos i kokpit bez przedniej szyby.

Pierwszy lot Quarterhorse Mk1 firmy Hermeus

Wśród amerykańskich firm planujących budowę pasażerskich samolotów hipersonicznych prym wiedzie Hermeus. Firma w tym roku pokazała w swojej fabryce w Atlancie maszynę Quarterhorse Mk1, a jej lot testowy ma się odbyć jeszcze w tym roku. Kluczem do powodzenia projektu jest hybrydowy silnik Chimera, który przy wyższych prędkościach będzie przełączał się z trybu turboodrzutowego na pozbawiony części ruchomych hipersoniczny ramjet. Silnik ten pozwoli docelowo na osiąganie prędkości 5 Machów, czyli ponad 6 tys. km na godzinę. Cel: pokonać dystans między Nowym Jorkiem a Londynem w zaledwie 90 minut. Pierwszy testowy lot z prędkością hipersoniczną ma się odbyć w 2026 roku.

W razie sukcesu wszystkie te rozwiązania z pewnością szybko zyskają swoje wojskowe wersje. Ale również same armie czołowych państw świata pracują nad stricte militarnymi rozwiązaniami. Nad wojskowym samolotem hipersonicznym, będącym następcą legendarnego SR-71 Blackbird, pracuje koncern Lockheed Martin. Pierwszy lot takiej maszyny może się odbyć – według nieoficjalnych informacji – już w 2025 roku.

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.

Pozostało 92% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Technologie
Udowodnij, że jesteś człowiekiem. Kontrowersyjny projekt twórcy ChatGPT w Polsce
Technologie
Ta technologia ratuje życie i je odbiera. „Jest jak proch strzelniczy”
Technologie
Roboty zyskały mięśnie. Ten przełom ma daleko idące skutki
Technologie
Armia USA zyska „polskiego” drona. Stworzyła go firma pioniera helikopterów
Materiał Promocyjny
Zarządzenie flotą może być przyjemnością
Technologie
Powstaje superkomputer tysiąc razy potężniejszy niż inne. Uderzenie w dominację USA