Chinesische Wissenschaftler enthüllen Pläne für seltsame Hypersonic Jet mit Extra Wing

Es ist eine schwierige technische Herausforderung, ein nützliches Flugzeug zu bauen, das schneller ist als Mach 5 oder die fünffache Schallgeschwindigkeit, aber ein Team von Forschern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat einen Plan, um es durchzuziehen.

Der Trick, um diese schneller-als-Mach 5 oder Hyperschallfahrzeuge zu machen, ist eine "Waverider" -förmige Zelle zu bauen und mit einem "Hochdruck-Flügel" zu ergänzen, schrieben die Forscher in einem Brief vom Dezember 2017 an die Zeitschrift Wissenschaft China. Waverider sind Flugzeugkörper, die so geformt sind, dass sie die Spitze der durch ihren eigenen Überschallflug erzeugten Druckwelle überfliegen - im Wesentlichen die Stoßwelle, um den Auftrieb des Flugzeugs zu erhöhen, oder die Aufwärtskraft, die ein Flugzeug im Flug hält. Aber die Dächer von Waveridern können auch "Kompressionsflächen" werden - Ebenen, die von der umgebenden Luft umströmt werden und das ganze Fahrzeug zurück zum Boden drücken. Hochdruck-Fangflügel (HCWs), die an der Oberseite des Flugzeugs angebracht sind, drehen diesen Druck stattdessen in einen zusätzlichen Hub.

Das Team nannte diese Waverider-HCW-Kombination die "Hyperschall-I-förmige aerodynamische Konfiguration" oder "HIAC" nach der resultierenden Form, die im Querschnitt einem Großbuchstaben "I" mit Serifen ähnelt. [Fotos: Hypersonic Jet könnte 10 Mal die Geschwindigkeit des Klangs fliegen]

Aufzug schaffen

Dieser Entwurf löst das Grundproblem von Hyperschallflugzeugen, die Forscher schrieben: Es ist sehr schwierig, ein Mach 5-Plus-Flugzeug mit genügend Platz im Inneren für Passagiere oder Fracht zu bauen, dass es sich nicht aus der Luft klopft.

Damit ein Flugzeug in der Luft bleibt, erzeugt es einen Auftrieb - der normalerweise auftritt, wenn Luft, die über ein Flugzeug fliegt, schneller fliegt als die Luft darunter. Je schneller ein Flugzeug fliegt, desto größer ist die Kraft der Reibung der Umgebungsluft. Für ein Flugzeug, das mit sehr hohen Geschwindigkeiten fliegt, muss dieser Widerstand jedoch viel niedriger sein als dieser Auftrieb, sonst wird das Flugzeug Schwierigkeiten haben, sich schnell genug zu bewegen, um in der Luft zu bleiben. Überschallflugzeuge kämpfen mit dem zusätzlichen Problem von Druckwellen, die erzeugt werden, wenn sie die Schallgeschwindigkeit überschreiten, was zusätzlichen Luftwiderstand auf der Flugzeugzelle erzeugt. Bei der Waverider-HCW-Kombination geht es darum, die Druckwellen der Hyperschallbewegung von einer Zug- und einer Abwärtskraft in einen zusätzlichen Auftrieb umzuwandeln.

Frühere Entwürfe, die sich allein auf die Waverider-Flugzeugzelle verlassen mussten, wie die Boeing X-51, mussten sehr schmal sein - viel zu klein für menschliche Passagiere oder bedeutungsvolle Fracht. Aber, wenn Sie das Dach auf einem Hyperschall waverider aufwerfen, schrieben die Forscher, die Luftströmung über der Oberseite des Trägers verursacht Widerstand und drückt ihn wirklich abwärts und verringert Aufzug.

Gut entworfene aerodynamische Flugzeuge, so schrieben sie, schaffen viel Auftrieb, haben ein hohes Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand und verpacken viel Laderaum im Vergleich zu ihrer Gesamtgröße.

Wenn der HCW auf einen Waverider aufgesetzt wird, können die Konstrukteure den Fahrzeugen höhere Dächer und mehr Laderaum geben und zusätzlichen Auftrieb erzeugen, um das Fahrzeug bei extremen Geschwindigkeiten in die Höhe zu treiben.

Hyperschallflugzeuge sind nicht ganz neu. Die Air Force X-15, die in den 1960er Jahren geflogen wurde, erreichte mit menschlichen Piloten Spitzengeschwindigkeiten von 7.220 km / h (Mach 6,7). Und Raumfahrzeuge treffen beim Wiedereintritt routinemäßig auf extreme Geschwindigkeiten; das Space Shuttle verwendete die Atmosphäre mit fast Mach 25. Aber das X-15 Design, das kein Waverider war, war nicht praktisch. Und Raumschiffe stoßen beim Wiedereintritt aufgrund des gewaltigen Orbitamoments nur in Hyperschallgeschwindigkeit.

Und diese Maschinen sind nicht besonders nützlich für die Gründe, aus denen Regierungen typischerweise Hyperschallfahrzeuge bauen: Umgehung von Luftabwehrsystemen und Zertrümmern in Dinge, die hart genug sind, um massive Schäden zu verursachen. US-Luftwaffenforscher Geoffrey Zacharias sagte im August 2017 dem Nationalinteresse, dass die USA "bis in die 2020er Jahre Hyperschallwaffen, Hyperschalldrohnen bis 2030 und wiederverwendbare Hyperschall-Drohnen in den 2040ern erwarten. Es gibt wenig Zweifel, dass Hyperschall-Technologie, ob Waffen oder Antrieb sein, oder beides, wird bei künftigen Flugzeugkonstruktionen eine wichtige Rolle spielen. "

Dieses Design könnte die Welt der Realität ein Stück näher bringen.

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