Chiny z powodzeniem przetestowały naddźwiękowy samolot odrzutowy, który może skrócić czas podróży o prawie jedną siódmą.
Chiny zaprojektował i przetestował ultraszybki samolot, który może osiągnąć naddźwiękowy prędkości w zakresie od Mach 5 do Mach 7, co stanowi około 3,800 do 5,370 mil na godzinę. Prędkości hipersoniczne to prędkości „super” naddźwiękowe (które wynoszą 1 Macha i więcej). Badacze z Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie pomyślnie przetestowały swój „samolot I” (przypominający duże „ja”, gdy patrzy się z przodu, a także mający cień w kształcie litery „I”, gdy leci) w tunelu aerodynamicznym przy tych prędkościach i twierdzą, że taki hipersoniczny samolot potrzebowałby tylko „kilku godzin” na podróż z Pekinu do Nowego Jorku, podczas gdy lot komercyjnymi liniami lotniczymi zajmuje obecnie co najmniej 14 godzin na pokonanie tej odległości 6,824 mil. W porównaniu z istniejącym samolotem Boeing 737, siła nośna samolotu I wynosiła około 25%, tj. jeśli samolot 737 miał zdolność przewożenia do 20 ton lub 200 pasażerów, samolot I tego samego rozmiaru mógł przewozić 5 ton lub z grubsza. 50 pasażerów. Pomysł, aby samolot naddźwiękowy był używany jako samolot skomercjalizowany, istnieje już od dłuższego czasu, a wyścig o to, by jako pierwszy go użyć, już się rozpoczął.
To badanie, opublikowane w Nauka Chiny Fizyka, mechanika i Astronomia, ponownie sprawił, że temat samolotów hipersonicznych znalazł się w centrum uwagi. Podczas testów oraz ocen i eksperymentów aerodynamicznych badacze zmniejszyli model samolotu w specjalnie zaprojektowanym tunelu aerodynamicznym. Zaobserwowano, że skrzydła I Plane dobrze ze sobą współpracują, redukując turbulencje i opór, jednocześnie stale zwiększając ogólny udźwig samolotu. Siła nośna w terminologii lotniczej odnosi się do mechanicznej siły aerodynamicznej, która bezpośrednio przeciwstawia się całkowitemu ciężarowi samolotu i w ten sposób utrzymuje samolot w powietrzu. Siła nośna generowana jest przez każdą część samolotu, np. w większości samolotów komercyjnych siła nośna jest generowana wyłącznie przez skrzydła. Udźwig samolotu jest bardzo ważny, aby utrzymać go stabilnie w powietrzu. Oraz opór i turbulencje (spowodowane ciepłem, prądem strumieniowym, latający nad górami itp.) to zasadniczo siły aerodynamiczne, które przeciwstawiają się ruchowi samolotu w powietrzu. Główną ideą jest więc utrzymanie wysokiego i stałego nośności oraz zmniejszenie oporu i skutków turbulencji. Autorzy przesunęli nawet plan modelu do siedmiokrotnej prędkości dźwięku (343 metry na sekundę lub 767 mil na godzinę) i ku ich zadowoleniu zapewniał stałą wydajność, z dużą siłą nośną i niskim oporem. Konstrukcja samolotu obejmowała dolne skrzydła, które wychodzą ze środka kadłuba jak para obejmujących się ramion. Tymczasem trzecie płaskie skrzydło w kształcie nietoperza rozciąga się nad tyłem samolotu. Dzięki tej konstrukcji podwójna warstwa skrzydeł współpracuje ze sobą, aby zmniejszyć turbulencje i opór przy ekstremalnie dużych prędkościach, jednocześnie zwiększając ogólny udźwig samolotu.
Największe kraje, w tym Chiny i Stany Zjednoczone, również znajdują się w fazie rozwoju naddźwiękowy broń i pojazd hipersoniczny, który mógłby zostać wykorzystany przez wojsko jako system obronny. Jest to bardzo poufne i żeby nie powiedzieć wysoce dyskusyjne ze względu na nieprzewidziane ograniczenia, jakie mogą osiągnąć takie urządzenia hipersoniczne. Chiny dążą również do stworzenia przyszłego samolotu hipersonicznego, który będzie wyposażony w tunel aerodynamiczny mogący wytwarzać prędkość do 36 Mach, co czyni go najszybszym kiedykolwiek. Może to zmienić zasady gry, a wszystkie te osiągnięcia naprawdę wstrząsają społecznością badaczy naddźwiękowych.
Wyzwania technologiczne
Badanie to, dzięki aerodynamicznej konstrukcji, z powodzeniem rozwiązało problemy, z jakimi borykały się poprzednie modele samolotów naddźwiękowych, jednak prawdziwy sukces można osiągnąć, przenosząc je z etapu koncepcyjnego do rzeczywistego. Poprzednie znane pojazdy naddźwiękowe, które zostały opracowane na całym świecie utknął na etapie eksperymentalnym z powodu różnych wyzwań technologicznych, które istniały i faktycznie nadal istnieją. Na przykład każdy samolot lecący z prędkością naddźwiękową będzie generował ogromne ciepło (prawdopodobnie przekraczające 1,000 stopni Celsjusza), a ciepło to będzie musiało być albo izolowane, albo skutecznie rozpraszane, albo może okazać się śmiertelne dla maszyny i jej nośników. Problem ten był odpowiednio rozwiązywany wielokrotnie, na przykład przy użyciu materiałów żaroodpornych, a także wbudowanego systemu chłodzenia cieczą, aby odprowadzić ciepło – ale wszystko to jest technicznie udowodnione dopiero na etapie eksperymentalnym.Te testy muszą przejść z tunelu aerodynamicznego na otwarte pole (tj. ustawienie eksperymentalne do rzeczywistego środowiska). Niemniej jednak jest to ekscytujące badanie i może utorować drogę przyszłości technologii hipersonicznej.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
Cui i in. 2018. Naddźwiękowe konfiguracje aerodynamiczne w kształcie litery I. Science China Fizyka, mechanika i astronomia. 61 ust. https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8
