Kína sikeresen tesztelt egy hiperszonikus sugárhajtású repülőgépet, amely csaknem egyhetedével csökkentheti az utazási időt.
Kína olyan ultragyors repülőgépet tervezett és tesztelt, amely képes elérni hiperszonikus sebesség 5 és 7 Mach között van, ami körülbelül 3,800 és 5,370 mérföld/óra. A hiperszonikus sebesség „szuper” szuperszonikus (amely 1 Mach és annál nagyobb) sebesség. Kutatók a Kínai Tudományos Akadémia által Peking sikeresen tesztelte az „I Plane”-t (amely elölről nézve a nagy „I” betűhöz hasonlít, és repülés közben „én” alakú árnyék is van) egy szélcsatornában ilyen sebességgel. azt állítják, hogy egy ilyen hiperszonikus repülőgép csak „pár órára” lenne szüksége ahhoz, hogy Pekingből New Yorkba utazzon, amikor egy kereskedelmi légitársaság járata jelenleg legalább 14 órát vesz igénybe ennek a 6,824 mérföldes távolságnak a megtételéhez. A meglévő géppel, a Boeing 737-tel összehasonlítva az I Plane emelése nagyjából 25 százalékos volt, azaz ha egy 737-es repülőgép akár 20 tonna vagy 200 utas szállítására is alkalmas lenne, akkor az azonos méretű I Plane 5 tonnát, vagy kb. 50 utas. Az ötlet, hogy egy hiperszonikus repülőgépet kereskedelmi célú repülőgépként használhassanak, már jó ideje létezik, és már elkezdődött a verseny, hogy elsőként használhassák.
Ez a kutatás, amely ben jelent meg Tudomány Kína fizika, mechanika és Csillagászat, ismét a rivaldafénybe helyezte a hiperszonikus repülőgépek témáját. A tesztelések és az aerodinamikai kiértékelések és kísérletek során a kutatók lekicsinyítették a repülőgép modelljét egy speciálisan kialakított szélcsatornában. Látható volt, hogy az I Plane szárnyai jól együttműködnek a turbulencia és a légellenállás csökkentése érdekében, miközben folyamatosan növelik a repülőgép teljes emelőképességét. Az emelés a repülőgép terminológiájában azt a mechanikus aerodinamikai erőt jelenti, amely közvetlenül ellentétes a repülőgép össztömegével, és így a repülőgépet a levegőben tartja. Ezt az emelést a repülőgép minden része generálja, például a legtöbb kereskedelmi repülőgépen ezt az emelést kizárólag a szárnyai generálják. A repülőgép emelőképessége nagyon fontos, hogy stabilan tartsa a levegőben. És ellenállás és turbulencia (hő, sugársugár okozza, repülő hegyek felett stb.) alapvetően az aerodinamikai erők, amelyek ellentétesek a repülőgép mozgásával a levegőben. Tehát a központi ötlet a magas és egyenletes emelés fenntartása, valamint a légellenállás és a turbulencia hatásainak csökkentése. A szerzők a modelltervet a hangsebesség hétszeresére (343 méter/másodperc, vagyis 767 mérföld/óra) is tolták, és örömükre egyenletes teljesítményt nyújtott magas emeléssel és alacsony légellenállással. A repülőgép kialakítása alsó szárnyakat tartalmazott, amelyek a törzs közepéből nyúlnak ki, mint egy ölelő kar. És egy harmadik lapos, denevér alakú szárny eközben átnyúlik a repülőgép hátulján. Ennek a kialakításnak köszönhetően a szárnyak kettős rétege együtt működik, hogy csökkentse a turbulenciát és a légellenállást rendkívül nagy sebességnél, miközben növeli a repülőgép teljes emelőképességét.
A főbb országok, köztük Kína és az Egyesült Államok szintén fejlesztés alatt állnak hiperszonikus fegyverek és egy hiperszonikus jármű, amelyet a katonaság védelmi rendszerként beperelhet. Ez nagyon bizalmas, és hogy ne mondjam, nagyon vitatható az ilyen hiperszonikus eszközök által elérhető előre nem látható korlátok miatt. Kína egy olyan jövőbeli hiperszonikus repülőgépet is megcéloz, amely magában foglal egy szélcsatornát, amely akár 36 Mach sebességet is képes produkálni, így ez a leggyorsabb valaha. Ez megváltoztathatja a játékot, és mindezek a fejlemények nagyon megrázzák a dolgokat a hiperszonikus kutatói közösségben.
Technológiai kihívások
Ez a tanulmány aerodinamikai tervezése révén sikeresen kezelte azokat a problémákat, amelyekkel a korábbi hiperszonikus repülőgépmodellek szembesültek, azonban az igazi sikert úgy érhetnénk el, ha a koncepciós szakaszból egy valódiba lépnénk. Korábbi ismert hiperszonikus járművek, amelyeket fejlesztettek világszerte megrekedtek a kísérleti szakaszban a különféle technológiai kihívások miatt, amelyek léteztek és még mindig léteznek. Például minden hiperszonikus sebességgel közlekedő repülőgép hatalmas hőt termel (esetleg meghaladja az 1,000 Celsius-fokot), és ezt a hőt vagy szigetelni kell, vagy hatékonyan el kell oszlatni, különben végzetes lehet a gép és hordozói számára. Ezt a problémát többször is megfelelően kezelték, például hőálló anyagok felhasználásával és beépített folyadékhűtő rendszerrel a hő kivezetésére – de mindez technikailag csak a kísérleti szakaszban igazolható. Ezeknek a teszteknek a szélcsatornából kell kimozdulniuk. nyílt terepre (vagyis kísérleti elrendezés valós környezetre). Mindazonáltal ez egy izgalmas tanulmány, és kikövezheti az utat a hiperszonikus technológia jövője felé.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
Cui et al. 2018. Hiperszonikus I-alakú aerodinamikai konfigurációk. Tudomány Kína Fizika, mechanika és csillagászat. 61. (2) bekezdése alapján. https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8
