Kína hefur prófað háhljóðsþotuflugvél með góðum árangri sem gæti stytt ferðatímann um tæpan sjöunda hluta.
Kína hefur hannað og prófað ofurhraða flugvél sem getur náð ofurliði hraða á bilinu Mach 5 til Mach 7, sem er um 3,800 til 5,370 mílur á klukkustund. Hypersonic hraði er „ofur“ yfirhljóð (sem eru Mach 1 og hærri) hraði. Vísindamenn frá kínversku vísindaakademíunni í Peking hafa prófað „I Plane“ þeirra með góðum árangri (líkist höfuðborginni „I“ þegar hún er skoðuð að framan og hefur einnig „I“-laga skugga þegar hún flýgur) inni í vindgöngum á þessum hraða og þeir staðhæfa að slík háhljóð flugvél myndi aðeins þurfa „nokkra klukkustundir“ til að ferðast frá Peking til New York þegar flug í atvinnuskyni tekur að lágmarki 14 klukkustundir að ná þessari vegalengd sem er 6,824 mílur. Í samanburði við núverandi flugvél, Boeing 737, var lyfti I flugvélarinnar um það bil 25 prósent, þ.e. ef 737 flugvél gæti flutt allt að 20 tonn, eða 200 farþega, gæti I flugvélin af sömu stærð borið 5 tonn eða u.þ.b. 50 farþegar. Hugmyndin um að háhljóðflugvél verði notuð sem markaðsvædd flugvél hefur verið til staðar í nokkuð langan tíma og kapphlaupið um að vera fyrst til að nota hana er þegar hafið.
Þessi rannsókn, sem birt var í Vísindi Kína Eðlisfræði, vélfræði og Stjörnufræði, hefur sett umræðuefnið um háhljóðflugvélar aftur í sviðsljósið. Á meðan á prófunum og loftaflfræðilegu mati og tilraunum stóð, minnkaðu rannsakendur líkan flugvélarinnar inni í sérhönnuðum vindgöngum. Það sást að vængir I Plane vinna vel saman til að draga úr ókyrrð og dragi á sama tíma og auka stöðugt heildarlyftagetu flugvélarinnar. Lyftingin í hugtökum flugvéla er vísað til vélræns loftaflskrafts sem er beint á móti heildarþyngd flugvélar og heldur þannig flugvélinni á lofti. Þessi lyfta er mynduð af öllum hlutum flugvélarinnar, til dæmis í flestum atvinnuflugvélum er þessi lyfta eingöngu mynduð af vængjum hennar. Lyftigeta flugvélar er mjög mikilvæg til að halda henni stöðugri á lofti. Og tog og ókyrrð (af völdum hita, þotastraums, fljúga yfir fjöll osfrv.) eru í grundvallaratriðum loftaflfræðilegir kraftar sem eru á móti hreyfingu flugvéla í loftinu. Þannig að meginhugmyndin er að viðhalda mikilli og stöðugri lyftu og draga úr dragi og áhrifum ókyrrðar. Höfundarnir þrýstu meira að segja líkanáætluninni upp í sjöfaldan hljóðhraða (343 metrar á sekúndu, eða 767 mílur á klukkustund) og þeim til mikillar ánægju skilaði hún stöðugri frammistöðu, með mikilli lyftingu og litlum viðnámsþoli. Hönnun flugvélarinnar innihélt lægri vængi sem ná út úr miðjum skrokknum eins og faðmandi armar. Og þriðji flatur, kylfulaga vængurinn nær á meðan yfir bakhlið flugvélarinnar. Þannig, vegna þessarar hönnunar, vinnur tvöfalda vængjalagið saman til að draga úr ókyrrð og dragi þegar hún er á mjög miklum hraða á sama tíma og hún eykur heildar lyftigetu flugvélarinnar.
Stór lönd, þar á meðal Kína og Bandaríkin, eru einnig í þróun ofurliði vopn og háhljóðfarartæki sem gæti verið kært af hernum sem varnarkerfi. Þetta er mjög trúnaðarmál og ekki að segja mjög umdeilanlegt vegna ófyrirséðra takmarkana sem slík háhljóðtæki gætu náð. Kína stefnir einnig að framtíðar háhljóðsflugvél sem mun innihalda vindgöng sem geta framleitt allt að 36 Mach hraða, sem gerir hana að hraðasta alltaf. Þetta getur skipt sköpum og öll þessi þróun er virkilega að hrista upp í hinu ofurpersónulega rannsóknarsamfélagi.
Tæknilegar áskoranir
Þessi rannsókn, með loftaflfræðilegri hönnun sinni, hefur tekist að takast á við vandamálin sem fyrri háhljóðsflugvélar stóðu frammi fyrir, en raunverulegur árangur myndi nást með því að færa hana áfram frá hugmyndastigi yfir í alvöru. Fyrri þekkt háhljóðfarartæki sem hafa verið þróuð um allan heim hafa fest sig á tilraunastigi vegna margvíslegra tæknilegra áskorana sem hafa verið til staðar og eru í raun enn til staðar. Til dæmis munu allar flugvélar sem ferðast á háhljóðshraða mynda gífurlegan hita (hugsanlega yfir 1,000 gráður á Celsíus) og þessi hiti verður annaðhvort að einangra eða dreifa á skilvirkan hátt eða það gæti reynst banvænt fyrir vélina og flutningsaðila hennar. Þetta vandamál hefur margoft verið tekið á viðeigandi hátt með því að nota hitaþolin efni og einnig innbyggt vökvakælikerfi til að þrýsta hitanum út - en allt er þetta tæknilega sannað aðeins á tilraunastigi. Þessar prófanir þurfa að fara frá vindgöngunum að opnu sviði (þ.e. tilraunauppsetning í raunverulegu umhverfi). Engu að síður er þetta spennandi rannsókn og hún gæti rutt brautina fyrir framtíð háhljóðtækninnar.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Cui o.fl. 2018. Hypersonic I-laga loftaflfræðilegar stillingar. Vísindi Kína Eðlisfræði, aflfræði og stjörnufræði. 61(2). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8
