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Möglichkeit, mit 5000 Meilen pro Stunde zu fliegen!

INGENIEURWISSENSCHAFTENMöglichkeit, mit 5000 Meilen pro Stunde zu fliegen!

China hat erfolgreich ein Hyperschall-Düsenflugzeug getestet, das die Reisezeit um fast ein Siebtel verkürzen könnte.

China hat ein ultraschnelles Flugzeug entwickelt und getestet, das erreichen kann hypersonisch Geschwindigkeiten im Bereich von Mach 5 bis Mach 7, was etwa 3,800 bis 5,370 Meilen pro Stunde entspricht. Hyperschallgeschwindigkeiten sind "Super"-Überschallgeschwindigkeiten (die Mach 1 und höher sind). Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking haben ihre „I-Ebene“ (die von vorne betrachtet dem Hauptstadt-„I“ ähnelt und beim Fliegen auch einen „I“-förmigen Schatten hat) erfolgreich in einem Windkanal bei diesen Geschwindigkeiten getestet und sie behaupten, dass ein solcher Hyperschall Ebene würde nur "ein paar Stunden" brauchen, um von Peking nach New York zu reisen, während ein kommerzieller Flug einer kommerziellen Fluggesellschaft derzeit mindestens 14 Stunden braucht, um diese Entfernung von 6,824 Meilen zurückzulegen. Verglichen mit dem bestehenden Flugzeug, der Boeing 737, betrug der Auftrieb des I-Flugzeugs etwa 25 Prozent, dh wenn ein 737-Flugzeug bis zu 20 Tonnen oder 200 Passagiere befördern konnte, konnte das I-Flugzeug der gleichen Größe 5 Tonnen oder etwa 50 Tonnen transportieren XNUMX Passagiere. Die Idee, ein Hyperschallflugzeug als kommerzialisiertes Flugzeug einzusetzen, gibt es schon länger und der Wettlauf um die ersten, die es einsetzen, hat bereits begonnen.

Diese Studie, veröffentlicht in Wissenschaft China Physik, Mechanik und Astronomie, hat das Thema Hyperschallflugzeuge wieder ins Rampenlicht gerückt. Während der Tests und aerodynamischen Bewertungen und Experimente verkleinerten die Forscher das Modell des Flugzeugs in einem speziell entwickelten Windkanal. Es zeigte sich, dass die Tragflächen der I-Ebene gut zusammenarbeiten, um Turbulenzen und Widerstand zu reduzieren und gleichzeitig die Gesamtauftriebskapazität des Flugzeugs kontinuierlich zu erhöhen. Der Auftrieb in der Flugzeugterminologie bezieht sich auf die mechanische aerodynamische Kraft, die dem Gesamtgewicht eines Flugzeugs direkt entgegenwirkt und somit hält das Flugzeug in der Luft. Dieser Auftrieb wird von jedem Teil des Flugzeugs erzeugt, beispielsweise bei den meisten Verkehrsflugzeugen wird dieser Auftrieb allein durch seine Tragflächen erzeugt. Die Auftriebskapazität eines Flugzeugs ist sehr wichtig, um es stabil in der Luft zu halten. Und Widerstand und Turbulenzen (verursacht durch Hitze, Jetstream, Fliegen über Berge usw.) sind im Grunde die aerodynamischen Kräfte, die der Bewegung des Flugzeugs in der Luft entgegenwirken. Die zentrale Idee besteht also darin, einen hohen und stetigen Auftrieb aufrechtzuerhalten und den Widerstand und die Auswirkungen von Turbulenzen zu reduzieren. Die Autoren trieben den Modellplan sogar auf die siebenfache Schallgeschwindigkeit (343 Meter pro Sekunde oder 767 Meilen pro Stunde) an und lieferten zu ihrer Freude eine konstante Leistung mit hohem Auftrieb und geringem Luftwiderstand. Das Design des Flugzeugs umfasste untere Flügel, die wie ein Paar umklammernde Arme aus der Mitte des Rumpfes herausragen. Und ein dritter flacher, fledermausförmiger Flügel erstreckt sich mittlerweile über das Heck des Flugzeugs. Aufgrund dieser Konstruktion arbeitet die doppelte Flügelschicht zusammen, um Turbulenzen und Widerstand bei extrem hohen Geschwindigkeiten zu reduzieren und gleichzeitig die Gesamtauftriebskapazität des Flugzeugs zu erhöhen.

Große Länder, darunter China und die Vereinigten Staaten, sind ebenfalls dabei, Hyperschallwaffen und ein Hyperschallfahrzeug zu entwickeln, das vom Militär als Verteidigungssystem verklagt werden könnte. Dies ist sehr vertraulich und nicht zu sagen sehr umstritten wegen der unvorhergesehenen Grenzen, die solche Hyperschallgeräte erreichen könnten. China strebt auch ein zukünftiges Hyperschallflugzeug an, das einen Windkanal umfassen wird, der Geschwindigkeiten von bis zu Mach 36 erzeugen kann und damit das schnellste ist je. Dies kann ein Game Changer sein und all diese Entwicklungen bringen die Dinge in der hypersonischen Forschungsgemeinschaft wirklich auf den Kopf.

Technologische Herausforderungen

Diese Studie hat durch ihr aerodynamisches Design erfolgreich die Probleme angegangen, mit denen frühere Hyperschall-Flugzeugmodelle konfrontiert waren. Der wirkliche Erfolg würde jedoch erzielt, wenn sie von der konzeptionellen Phase in eine echte Phase überführt würde. Frühere bekannte Hyperschallfahrzeuge, die entwickelt wurden weltweit sind aufgrund der unterschiedlichen technologischen Herausforderungen, die es gab und gibt, im Versuchsstadium stecken geblieben. Zum Beispiel erzeugt jedes Flugzeug, das mit Überschallgeschwindigkeit fliegt, enorme Hitze (möglicherweise über 1,000 Grad Celsius), und diese Hitze muss entweder isoliert oder effizient abgeführt werden, oder sie könnte für die Maschine und ihre Träger tödlich sein. Diesem Problem wurde schon oft angemessen begegnet, zum Beispiel durch die Verwendung hitzebeständiger Materialien und auch ein eingebautes Flüssigkeitskühlsystem, um die Hitze abzuleiten – aber all dies ist technisch erst im Versuchsstadium bewiesen. Diese Tests müssen vom Windkanal entfernt werden auf ein offenes Feld (dh Versuchsaufbau in einer realen Umgebung). Dennoch ist dies eine aufregende Studie, die den Weg für die Zukunft der Hyperschalltechnologie ebnen könnte.

***

{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

Cui et al. 2018. Hyperschall I-förmige aerodynamische Konfigurationen. Science China Physik, Mechanik und Astronomie. 61(2). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8

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