A kép csak illusztráció (Forrás: Midjourney)
Ami korábban a tudományos fantasztikum világába tartozott, mára kézzelfogható közelségbe került: a hiperszonikus repülés. Képzeljük el, hogy egy interkontinentális utazás nem órákig, hanem csupán egy mozifilm hosszáig tart – Sydneyből Los Angelesbe nagyjából egy óra alatt.
Ez a forradalmi elképzelés olyan mérnöki áttörést jelenthet, amely gyökeresen átalakítja a globális közlekedést, írja a Bioengineer.
A Stevens Institute of Technology kutatója, Nicholaus Parziale professzor, a nagy sebességű áramlástan nemzetközi szakértője áll a hiperszonikus repüléshez vezető innovációk élvonalában. A tudós nemrég megkapta a Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers elismerést. Parziale szerint ez a technológia „valóban összemossa a távolságokat. A jövőben az utazás gyorsabb, egyszerűbb és élvezetesebb lesz.”
Mach 10 – tízszeres hangsebességre képes repülők jöhetnek
Ahhoz, hogy egy utasszállító gép mindössze egy óra alatt tegye meg a Los Angeles–Sydney távolságot, Mach 10-es sebességre lenne szükség – ez tízszerese a hangsebességnek. Jelenleg a leggyorsabb katonai repülőgépek is csak Mach 2–3 körül repülnek, a kereskedelmi gépek pedig ennél jóval lassabban.
A hiperszonikus repülés egyik legnagyobb mérnöki kihívása a rendkívüli hőhatás és turbulencia kezelése. A magas sebességnél a levegő már nem viselkedik úgy, mint a hagyományos repülés során: összenyomhatóvá válik, a nyomás- és hőmérsékletváltozások sokkal nagyobb szerepet kapnak.
A jelenlegi aerodinamikai elvek főként alacsony sebességre készültek. A hiperszonikus technológia fejlesztése során Mach 5 felett egészen más viszonyokat kell figyelembe venni. Itt jön képbe Morkovin hipotézise, amely szerint a turbulencia viselkedése a magas sebességnél sem különbözik drasztikusan az alacsony sebességű áramlástól – még ha a hőmérséklet és sűrűség jelentősen változik is.
Parziale így fogalmaz: „Ha ez a hipotézis igaz, akkor nem szükséges teljesen új elméletet kidolgozni a turbulenciára hiperszonikus tartományban, hanem a meglévő alacsony sebességű repülési modellek továbbfejlesztésével is eljuthatunk a megoldásig.”
Légáramlás vizualizálva – lézerrel és kriptongázzal modellezték a nagysebességű turbulenciát
A professzor Nature Communications folyóiratban publikált tanulmánya („Hypersonic Turbulent Quantities in Support of Morkovin’s Hypothesis”) több mint tíz év kutatásának eredménye. A kísérletek során lézerekkel ionizált kriptongázt vezettek be egy szélcsatornába, hogy Mach 6-os sebességen modellezzék az áramlást, és nagy felbontású kamerákkal elemezzék a turbulenciát.
Az eredmények meglepőek voltak:
-
Mach 6-os áramlás esetén a turbulencia nagymértékben hasonlított az alacsony sebességű, nem összenyomható áramlás viselkedésére.
-
Ez azt sugallja, hogy a jelenlegi repülőgép-tervezési elvek kisebb módosítással alkalmasak lehetnek hiperszonikus technológiára.
A kutatást olyan intézmények finanszírozták, mint az Air Force Office of Scientific Research és az Office of Naval Research. A fejlesztések nemcsak a légiközlekedésre lehetnek hatással, hanem a űrutazás jövőjére is, akár olcsóbb alacsony Föld körüli pályára jutást is lehetővé téve.
„Képzeljük el, hogy hiperszonikus repüléssel elérjük az űr határát” – mondja Parziale. A technológia nemcsak kontinenseket köthet össze rekordidő alatt, hanem akár a világűr eléréséhez is kulcsot adhat.
Kapcsolódó anyagok:
45 perc alatt juthatunk el Amszterdamból Párizsba?
A nyitókép csak illusztráció, forrás:
TOP 5
