Китай успешно тества хиперзвуков реактивен самолет, който може да намали времето за пътуване с почти една седма.
Китай е проектирал и тествал ултрабърз самолет, който може да постигне хиперзвукови скорости в диапазона от Мах 5 до Мах 7, което е около 3,800 до 5,370 мили в час. Хиперзвуковите скорости са „супер“ свръхзвукови (които са Мах 1 и повече) скорости. Изследователи от Китайската академия на науките в Пекин успешно са тествали своя „I Plane“ (наподобяващ главната буква „I“, гледан отпред, и имащ сянка във формата на „I“, когато лети) в аеродинамичен тунел при тези скорости и заявяват, че такъв хиперзвуков самолет би се нуждаел само от „няколко часа“, за да пътува от Пекин до Ню Йорк, когато полетът на търговска авиокомпания в момента отнема минимум 14 часа, за да измине това разстояние от 6,824 мили. В сравнение със съществуващия самолет Boeing 737, подемната сила на I Plane е била приблизително 25%, т.е. ако самолет 737 може да превозва до 20 тона или 200 пътници, I Plane със същия размер може да превозва 5 тона или приблизително 50 пътници. Идеята за хиперзвуков самолет, използван като комерсиален летателен апарат, съществува от доста време и надпреварата кой ще бъде първият, който ще го използва, вече е започнала.
Това изследване, публикувано в Science China Physics, Mechanics & Astronomy , отново постави темата за хиперзвуковите самолети на преден план. По време на тестовете, аеродинамичните оценки и експерименти, изследователите умалиха модела на самолета в специално проектиран аеродинамичен тунел. Видя се, че крилата на I Plane работят добре заедно, за да намалят турбуленцията и съпротивлението, като същевременно непрекъснато увеличават общата подемна сила на самолета. Подемната сила в терминологията на самолетите се отнася до механичната аеродинамична сила, която директно се противопоставя на общото тегло на самолета и по този начин го държи във въздуха. Тази подемна сила се генерира от всяка част на самолета, например при повечето търговски самолети тази подемна сила се генерира единствено от крилата му. Подемната сила на самолета е много важна, за да се поддържа стабилен във въздуха. А съпротивлението и турбуленцията (причинени от топлина, струйно течение, летене над планини и др.) са основно аеродинамичните сили, които се противопоставят на движението на самолета във въздуха. Така че основната идея е да се поддържа висока и стабилна подемна сила и да се намали съпротивлението и ефектите от турбуленцията. Авторите дори ускорили модела до седем пъти по-висока скорост от тази на звука (343 метра в секунда или 767 мили в час) и за тяхна радост той осигурил постоянна производителност, с висока подемна сила и ниско съпротивление. Дизайнът на самолета включвал долни крила, които се простират от средата на фюзелажа като чифт прегърнати ръце. А трето плоско крило с форма на прилеп се простира над задната част на самолета. По този начин, благодарение на този дизайн, двойният слой крила работи заедно, за да намали турбуленцията и съпротивлението при изключително високи скорости, като същевременно увеличава общата подемна способност на самолета.
Големи държави, включително Китай и Съединените щати, също са в процес на разработване на хиперзвукови оръжия и хиперзвуков апарат, които биха могли да бъдат използвани от военните като отбранителна система. Това е много поверително и дори силно спорно поради непредвидените ограничения, които подобни хиперзвукови устройства биха могли да постигнат. Китай също така се стреми към бъдещ хиперзвуков самолет, който ще включва аеродинамичен тунел, способен да произвежда скорости до 36 Маха, което го прави най-бързия досега. Това може да промени играта и всички тези разработки наистина разтърсват общността на хиперзвуковите изследователи.
Технологични предизвикателства
Това проучване, чрез аеродинамичния си дизайн, успешно се справи с проблемите, пред които са били изправени предишни модели на хиперзвукови самолети, но истинският успех би бил постигнат чрез преместването му от концептуалния етап към реален. Предишни известни хиперзвукови превозни средства, които са били разработени в световен мащаб са заседнали на експерименталния етап поради различните технологични предизвикателства, които са съществували и всъщност все още съществуват. Например, всеки самолет, пътуващ с хиперзвукова скорост, ще генерира огромна топлина (вероятно над 1,000 градуса по Целзий) и тази топлина ще трябва да бъде или изолирана, или разпръсната ефективно, или може да се окаже фатална за машината и нейните носители. Този проблем е бил подходящо адресиран много пъти, например чрез използване на топлоустойчиви материали, както и вградена система за течно охлаждане за изтласкване на топлината - но всичко това е технически доказано само на експериментален етап. Тези тестове трябва да преминат от аеродинамичния тунел към открито поле (т.е. експериментална настройка към реална среда). Независимо от това, това е вълнуващо проучване и може да проправи пътя към бъдещето на хиперзвуковата технология.
***
Източник (и)
Cui et al. 2018. Хиперзвукови I-образни аеродинамични конфигурации. Science China Physics, Mechanics & Astronomy. 61(2). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8
***
