Η Κίνα δοκίμασε επιτυχώς ένα υπερηχητικό αεριωθούμενο αεροπλάνο που θα μπορούσε να μειώσει το χρόνο ταξιδιού σχεδόν κατά το ένα έβδομο.
Κίνα has designed and tested an ultra-fast aircraft which can achieve υπερηχητικό speeds in the range of Mach 5 to Mach 7, which is about than 3,800 to 5,370 miles per hour. Hypersonic speeds are ‘super’ supersonic (which are Mach 1 and above) speed. Ερευνητές from the Chinese Academy of Sciences, Beijing have successfully tested their “I Plane” (resembling the capital ‘I’ at when viewed from the front and also having an ‘I’ shaped shadow when it flies) inside a wind tunnel at these speeds and they state that such a hypersonic αεροπλάνο θα χρειαζόταν μόνο μια «δυο ώρες» για να ταξιδέψει από το Πεκίνο στη Νέα Υόρκη, όταν μια εμπορική αεροπορική πτήση χρειάζεται επί του παρόντος τουλάχιστον 14 ώρες για να καλύψει αυτήν την απόσταση των 6,824 μιλίων. Σε σύγκριση με το υπάρχον αεροσκάφος, το Boeing 737, η ανύψωση του I Plane ήταν περίπου 25 τοις εκατό, δηλαδή εάν ένα αεροσκάφος 737 είχε την ικανότητα να μεταφέρει έως και 20 τόνους ή 200 επιβάτες, το I Plane του ίδιου μεγέθους θα μπορούσε να μεταφέρει 5 τόνους ή περίπου 50 επιβάτες. Η ιδέα ενός υπερηχητικού αεροπλάνου που χρησιμοποιείται ως εμπορευματοποιημένο αεροσκάφος υπάρχει εδώ και αρκετό καιρό και ο αγώνας για να το χρησιμοποιήσει πρώτος έχει ήδη ξεκινήσει.
Αυτή η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Science China Physics, Mechanics & Αστρονομία, επανέφερε το θέμα των υπερηχητικών αεροπλάνων στο προσκήνιο. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών και των αεροδυναμικών αξιολογήσεων και πειραματισμών, οι ερευνητές μείωσαν το μοντέλο του αεροπλάνου μέσα σε μια ειδικά σχεδιασμένη αεροδυναμική σήραγγα. Φάνηκε ότι τα φτερά του I Plane συνεργάζονται καλά για να μειώσουν τις αναταράξεις και την έλξη ενώ ενισχύουν συνεχώς τη συνολική ικανότητα ανύψωσης του αεροπλάνου. Η ανύψωση στην ορολογία του αεροπλάνου αναφέρεται στη μηχανική αεροδυναμική δύναμη που αντιτίθεται άμεσα στο συνολικό βάρος ενός αεροπλάνου και έτσι κρατά το αεροπλάνο στον αέρα. Αυτή η ανύψωση δημιουργείται από κάθε μέρος του αεροπλάνου, για παράδειγμα στα περισσότερα εμπορικά αεροσκάφη αυτός ο ανελκυστήρας παράγεται αποκλειστικά από τα φτερά του. Η ικανότητα ανύψωσης ενός αεροσκάφους είναι πολύ σημαντική για να διατηρείται σταθερό στον αέρα. Και έλξη και αναταράξεις (που προκαλούνται από θερμότητα, ρεύμα πίδακα, φέρουν πάνω από βουνά κλπ) είναι βασικά οι αεροδυναμικές δυνάμεις που αντιτίθενται και η κίνηση του αεροσκάφους στον αέρα. Έτσι, η κεντρική ιδέα είναι να διατηρήσουμε μια υψηλή και σταθερή ανύψωση και να μειώσουμε την αντίσταση και τις επιπτώσεις των αναταράξεων. Οι συγγραφείς ώθησαν ακόμη και το σχέδιο του μοντέλου σε επτά φορές την ταχύτητα του ήχου (343 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, ή 767 μίλια την ώρα) και προς χαρά τους παρείχε σταθερή απόδοση, με υψηλή ανύψωση και χαμηλή αντίσταση. Ο σχεδιασμός του αεροσκάφους περιελάμβανε χαμηλότερα φτερά που φτάνουν από τη μέση της ατράκτου σαν ένα ζευγάρι αγκαλιασμένα χέρια. Και ένα τρίτο επίπεδο φτερό σε σχήμα νυχτερίδας εν τω μεταξύ εκτείνεται στο πίσω μέρος του αεροσκάφους. Έτσι, λόγω αυτού του σχεδιασμού, το διπλό στρώμα των φτερών συνεργάζεται για να μειώσει τις αναταράξεις και την έλξη όταν βρίσκεται σε εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες ενώ αυξάνει τη συνολική ικανότητα ανύψωσης του αεροσκάφους.
Major countries including China and the United States are also in the process of developing υπερηχητικό weapons and a hypersonic vehiclewhich could be sued by the military as a defence system. This is very confidential and not to say highly debatable because of the unforeseen limits such hypersonic devices could achieve.China is also aiming at a future hypersonic plane which will include a wind tunnel that can produce speeds of up to Mach 36, making it the fastest ever. This can be a game changer and all these developments are really shaking things up in thehypersonic research community.
Τεχνολογικές Προκλήσεις
Αυτή η μελέτη, μέσω της αεροδυναμικής της σχεδίασης, αντιμετώπισε με επιτυχία τα προβλήματα που αντιμετώπιζαν προηγούμενα μοντέλα υπερηχητικών αεροπλάνων, ωστόσο η πραγματική επιτυχία θα επιτυγχανόταν αν το προχωρήσουμε από το εννοιολογικό στάδιο σε ένα πραγματικό. Προηγούμενα γνωστά υπερηχητικά οχήματα που έχουν αναπτυχθεί σε όλο τον κόσμο έχουν κολλήσει στο πειραματικό στάδιο λόγω των διαφόρων τεχνολογικών προκλήσεων που υπήρχαν και στην πραγματικότητα εξακολουθούν να υπάρχουν. Για παράδειγμα, κάθε αεροσκάφος που ταξιδεύει με υπερηχητική ταχύτητα θα παράγει τεράστια θερμότητα (πιθανόν να ξεπερνά τους 1,000 βαθμούς Κελσίου) και αυτή η θερμότητα θα πρέπει είτε να μονωθεί είτε να διασκορπιστεί αποτελεσματικά διαφορετικά θα μπορούσε να αποβεί μοιραία για το μηχάνημα και τους μεταφορείς του. Αυτό το πρόβλημα έχει αντιμετωπιστεί κατάλληλα πολλές φορές, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ανθεκτικά στη θερμότητα υλικά και επίσης ένα ενσωματωμένο σύστημα υγρής ψύξης για την εξώθηση της θερμότητας - αλλά όλα αυτά αποδεικνύονται τεχνικά μόνο στο πειραματικό στάδιο. Αυτές οι δοκιμές πρέπει να μετακινηθούν από την αεροδυναμική σήραγγα σε ένα ανοιχτό πεδίο (δηλ. πειραματική ρύθμιση σε πραγματικό περιβάλλον). Ωστόσο, αυτή είναι μια συναρπαστική μελέτη και θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για το μέλλον της υπερηχητικής τεχνολογίας.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
Οι Cui et al. 2018. Υπερηχητικές αεροδυναμικές διαμορφώσεις σχήματος Ι. Επιστήμη Κίνα Φυσική, Μηχανική & Αστρονομία. 61(2). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8
