Samolot pasażerski lecący dookoła świata z prędkością 9 Ma? Jasne, czemu nie – Ars Technica

Port kosmiczny w HoustonW pochmurny dzień pod koniec marca, Andrew Doggleby poprowadził mnie na bezpieczną odległość od silnika rakiety. Nie musieliśmy iść daleko, może 50 metrów, ponieważ prototypowy silnik zaprojektowany i zbudowany przez jego mały zespół inżynierów nie jest taki duży.

Odczekaliśmy kilka minut, zanim z silnika zaczęła wydobywać się para. A potem przez kilka sekund silnik wydawał charakterystyczny świszczący dźwięk. „to jest to!” wykrzyknął Duggleby. przez On onaMiał na myśli dźwięk obracającego się silnika detonacyjnego odpalającego po jego zapaleniu. Dźwięk wskazuje, że reakcja pomyślnie obracała się z prędkością 20 000 razy na sekundę wokół silnika.

Duggleby jest dyrektorem ds. technologii w firmie, którą założył wraz z żoną Sassy. Venus Aerospace ma na celu zbudowanie hipersonicznego samolotu, który może przewozić około tuzina pasażerów i podróżować ze zdumiewającą prędkością 9 Mach, czyli ponad 11 000 kilometrów na godzinę.

„Jak bardzo zmieniłby się świat, gdybyś mógł dotrzeć gdziekolwiek w godzinę?” – zapytał mnie Sassi Doglebi.

Pójście naprawdę szybko

Za dużo, prawdopodobnie. Przyjechałem do obiektów Venus Aerospace w południowo-wschodnim Houston, aby sprawdzić, czy firma ma szansę osiągnąć ten ambitny cel.

Oczywiście miałem pewne wątpliwości. Jednym z problemów jest to, że Mach 9 jest naprawdę bardzo szybki. Żaden samolot nie poruszał się tak szybko. Najszybszym samolotem, jaki kiedykolwiek zbudowano, jest Lockheed SR-71 „Blackbird”, który leciał z prędkością 3,2 Macha. Wszystko powyżej Mach 9 straci łączność z Ziemią, gdy plazma zacznie otaczać statek, jakby to był statek kosmiczny powracający na Ziemię przez górną atmosferę.

Jeśli chodzi o porównania podróży pasażerskich, naddźwiękowy Concorde jechał z prędkością 2 machów, czyli około 2100 km/h. Większość opracowywanych obecnie samolotów naddźwiękowych nowszej generacji ma mniej więcej ten sam zakres, na przykład prędkość przelotowa Boom Supersonic wynosząca 1,7 Macha.

Duggleby sugeruje radykalnie inny profil lotu. Zamierzają wystartować swoimi samolotami, a następnie dokonać 10-minutowego przyspieszenia za pomocą silnika rakietowego. Spowoduje to wysłanie samolotu na wysokość około 50 km, czyli połowę odległości w kosmos. Aha, i dążą do częstotliwości operacyjnej przypominającej lotnisko, czterech lotów dziennie.

W tym celu firma niedawno zdecydowała się na zastosowanie w swoim silniku mieszanki paliwowej: nadtlenku wodoru o temperaturze pokojowej i Jet-A, paliwa używanego przez większość odrzutowców latających już na lotniskach. Inżynierowie firmy osiągnęli ostatnio również detonację ciekłego nadtlenku i Jet A, co jest ważne dla stosowania stabilnej formuły paliwa.

Wydajny silnik

Jednym z kluczy do wykonania całej tej pracy jest użycie nowego typu silnika opartego na „detonacji obrotowej”. Rządy na całym świecie badają tę technologię od ponad dekady, ponieważ ma ona potencjał do zwiększenia oszczędności paliwa w różnych zastosowaniach, od okrętów marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych po silniki rakietowe.

W konwencjonalnym silniku rakietowym wysokociśnieniowy propelent i utleniacz są wtryskiwane do komory spalania, gdzie spalają się i wytwarzają wysokoenergetyczną smugę spalin – drugie prawo dynamiki Newtona. Obrotowy silnik detonacyjny różni się tym, że fala detonacyjna przemieszcza się wokół kołowego kanału. Jest to utrzymywane przez wtrysk paliwa i utleniacza i wytwarza falę uderzeniową, która przemieszcza się na zewnątrz z prędkością ponaddźwiękową.

To wszystko brzmi dość skomplikowanie i takie jest. Ale rosnąca liczba grup w Japonii, Europie, Stanach Zjednoczonych i innych krajach wyprodukowała i przetestowała takie silniki, więc jest to coś więcej niż tylko teoria. W testach laboratoryjnych silniki zapewniły 10-procentowy wzrost zużycia paliwa.

To może nie wydawać się dużo, ale jest to wyjątkowy numer dla Venus Aerospace. Pod względem masy samoloty hipersoniczne stanowią około 80 procent paliwa i utleniacza. Zwiększając oszczędność paliwa, w rzeczywistości pozostaje masa na ważne rzeczy, takie jak podwozie, skrzydła, a nawet niektórzy pasażerowie. „To naprawdę pozwala nam zbudować pojazd, który bardziej przypomina samolot” — powiedział Andrew Doggleby.

Wyślij drony

W tym samym czasie, gdy Venus Aerospace pracuje nad silnikiem rakietowym, firma rozpoczęła również testowanie dronów w celu poprawy kształtu swoich samolotów. Niedawno wysoki na 5 stóp dron zademonstrował w pełni autonomiczny lot w Kalifornii. Venus zamierza osiągnąć prędkość ponaddźwiękową za pomocą 8-metrowego drona przed końcem tego roku i osiągnąć prędkość 3 machów na początku 2024 roku za pomocą obracającego się silnika detonacyjnego.

Firma zatrudnia około 80 pełnoetatowych pracowników i 20 wykonawców, z których większość pracuje w firmowym hangarze w Spaceport Houston. Venus Aerospace zebrał do tej pory 41 milionów dolarów, kierowany przez Prime Movers Lab, a Sassi Doglebi powiedział, że pracuje nad pozyskaniem drugiej rundy finansowania.

Ona i jej mąż pracowali wcześniej w Virgin Orbit, zanim latem 2020 roku założyli Venus Aerospace. Uważają, że ważne jest, aby mieć firmę, która ciężko pracuje, ale także pracuje w rozsądnych godzinach.

„Lubimy mówić „w domu podczas obiadu” — powiedziała. „Dotyczy to zarówno naszych pracowników, jak i klientów, którzy podróżują po świecie”.

Venus Aerospace ma jeszcze bardzo długą drogę do przebycia. Wygląda jednak na to, że na początku swojej podróży podejmuje właściwe kroki.