Hypersoar
Hypersoar
20. Januar 2003 – eine Anmerkung am 25. Mai 2004 hinzugefügt
Quelle:
http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/hypersoar.htm
FAS steht für: Federation of American Scientists
Netzwerk zur Analyse militärischer Daten
Titel:
HyperSoar: Ein hypersonisches Flugzeug mit unbegrenzter Reichweite
Im Folgenden eine Künstlerzeichnung:
Man entfernt die Ausläufer und erhält ... Aurora mit ihrem „Entenhinterteil“.
Mit der Größe eines B-52 (...) ist der HyperSoar ein Aufklärungs- und Angriffsflugzeug mit unbegrenzter Reichweite sowie ein Bomber, der seine Nutzlast an jedem Punkt der Welt abwerfen kann und dabei in einer Höhe und Geschwindigkeit fliegt, die es sofort außer Reichweite jeglicher Verteidigungsmaßnahmen bringt. Er kann seine Mission ausführen und ohne Zwischenlandung auf US-amerikanischem Boden landen. Das Flugzeug kann als Drohne funktionieren oder Piloten und spezielle Ausrüstung transportieren. Es kann etwa 6.700 Meilen pro Stunde, also 12.000 km/h (Mach 10), fliegen und gleichzeitig eine Nutzlast tragen, die etwa doppelt so groß ist wie die eines Flugzeugs mit gleichem Startgewicht. Der „HyperSoar“-Konzept beinhaltet eine geringere thermische Belastung als bei früheren hypersonischen Flugzeugmodellen, ein Problem, das bisher die Entwicklung solcher Flugzeuge behindert hat (Wand aus Hitze). Ein Hypersoar würde steigen und in einer Höhe von etwa 130.000 Fuß (55 km) operieren. Dort würde er die Triebwerke schließen und in der Nähe der Grenze der Erdatmosphäre in der Luft gleiten. Wenn er die Triebwerke wieder einschaltet, die mit Luft versorgt werden (wie?), könnte er einen neuen Sprung in den Weltraum vollziehen, wobei dieser Vorgang wiederholt wird, bis das Ziel erreicht ist. Er würde dann wie ein Stein, der über die Wasseroberfläche springt, fliegen. Eine Mission, bei der das Flugzeug vom Zentrum der USA in Richtung Ostasien (Japan) startet, würde etwa 25 solcher Sprünge erfordern und eine Reisezeit von anderthalb Stunden betragen.
Der Anstellwinkel des Flugzeugs während der Steig- und Sinkphasen würde nur fünf Grad betragen. Das Besatzungspersonal würde während der Beschleunigungsphasen eine Beschleunigung von anderthalb g erfahren, während es in den oberen Teilen der Flugbahn schwerelos ist. Diese Art der Beschleunigung ist sehr gering. Sie würde Passagiere bei einem zivilen Flug keinesfalls belasten, und die Leistungsfähigkeit des Flugzeugs als Schieß- oder Orbitalplattform wäre nicht beeinträchtigt. Tatsächlich wären die Beschleunigungen, denen die Passagiere während dieser Sprünge ausgesetzt wären, vergleichbar mit denen, die ein Säugling beim Wiegen durch seine Mutter spürt, mit dem Unterschied, dass die Bewegung hundertmal langsamer wäre. Obwohl das Ziel dieses Projekts die Entwicklung eines zivilen Transportmittels (...) mit hoher Sicherheitsgarantie ist, gibt es auch militärische Anwendungen und die Möglichkeit, Lasten in Umlauf zu bringen. Bei den meisten bisher geplanten hypersonischen Projekten wurde vorgesehen, Raketen zu verwenden, um die Fahrzeuge an die Grenze des Weltraums zu bringen, von wo aus das Flugzeug dann einfach planen würde, um sein Ziel zu erreichen (der Vorläufer solcher Fahrzeuge war das alte X-15). In anderen Projekten wurde versucht, Triebwerke mit nachgeschalteter Verbrennung zu nutzen, um das Gerät aus der Erdatmosphäre zu befördern. Bei allen diesen Projekten stellten die Ingenieure sofort die Herausforderung der hohen Lufttemperatur am Staupunkt und an den Angriffskanten der Flügel vor. Ein HyperSoar würde aufgrund der Tatsache, dass es den Großteil seiner Zeit außerhalb der Erdatmosphäre verbringt, einer geringeren thermischen Belastung ausgesetzt sein. Gemäß diesem HyperSoar-Konzept könnte die während der Aufenthalte in der Erdatmosphäre gesammelte Wärme teilweise abgeleitet werden, wenn sich das Fahrzeug im „Kälte des Weltraums“ befindet.
Anmerkung JPP: Dieser „Weltraumkälte“ ist relativ. Außerhalb der Atmosphäre gibt es keine Wärmeabgabe durch Wärmeleitung. Nur Strahlung kann Wärme verlieren. In großer Höhe ist der Weltraum vielmehr „heiß“ (2500 °C), aber extrem verdünnt. Die Wärmeleitung spielt keine Rolle.
Das HyperSoar-System verwendet Triebwerke, bei denen ein Treibstoff mit Luftzufuhr verbrannt wird. Die meisten Projekte für hypersonische Fahrzeuge basierten auf Raketen, und es wurde nicht an solche Geschwindigkeiten gedacht, noch an eine solche Art der Bewegung „durch Sprünge“. Triebwerke, die Luft als Oxidationsmittel nutzen, haben grundsätzlich eine bessere Effizienz als Raketenantriebe. Außerdem würde der HyperSoar sein Antriebssystem ausschließlich zur Beschleunigung des Fahrzeugs nutzen, nicht als Triebwerk für den Reiseflug. Dies würde diese Systeme vereinfachen und technische Risiken verringern. Waverider (Flugzeuge, die auf ihrer Stoßwelle surfen) sind so konstruiert, dass die Stoßwelle, die sie erzeugen, vollständig an der Vorderkante des Flügels haftet, bei der jeweiligen Mach-Zahl des Fluges. Diese Konfiguration erzeugt eine Druckzone im begrenzten Raum zwischen der Stoßwelle und der Flügelfläche. Dadurch entsteht Auftrieb mit relativ geringem Wellenwiderstand, also eine hohe Effizienz. Waverider ermöglichen außerdem eine gleichmäßige Luftzufuhr vor einem Scramjet-Antrieb (Stoßwellenverbrennungstriebwerk mit hypersonischer Verbrennung).
Anmerkung JPP: Die angegebenen Leistungsdaten für den Hypersoar nähern sich denen des Flugzeugs Aurora an. Der zusätzliche Konzept, der bereits in meinem Buch erwähnt wurde, ist der „Flug durch eine Folge von Sprüngen“. Doch dieser Artikel gleitet dann in Desinformation ab, wenn die Autoren vorschlagen, dass der Antrieb ein Scramjet sei und die MHD völlig unbeachtet bleibt:
Diese Kombination aus Waverider-Konfiguration und Scramjet führt dazu, dass die Länge und das Gewicht des Triebwerks reduziert werden, was bei der Entwicklung eines Scramjets ein wichtiges Ziel ist. Für dieses amerikanische Raumfahrzeug wurde flüssiger Wasserstoff als Treibstoff gewählt, der eine hohe spezifische Energie, eine hohe Verbrennungsgeschwindigkeit und eine große Wärmesenke bietet. Bevor der flüssige Wasserstoff in die Brennkammern geleitet wird, wird er in alle Teile des Fahrzeugs geleitet, die einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind. Das HyperSoar-System wird bereits seit mehreren Jahren (...) am Lawrence Livermore Laboratory (Kalifornien) in Zusammenarbeit mit der US Air Force und verschiedenen Regierungsbehörden erforscht. Das LLL hat zudem die Zusammenarbeit mit der Universität von Maryland zur Optimierung der Form des Fahrzeugs und seiner Flugbahn gesichert. Weitere potenzielle Anwendungen des HyperSoar-Systems betreffen die Platzierung von Lasten in Umlauf. Studien zeigen, dass die Kosten für die Umlaufplatzierung dann halbiert werden könnten (ich stimme diesem Punkt voll zu). Als ziviler Transport könnte ein solches Flugzeug zwei beliebige Punkte der Erde in weniger als zwei Stunden verbinden (d. h. Entfernungen bis zu 20.000 km).
Durchflugreichweite und Nutzlast verschiedener Flugzeuge
*Man sieht, dass...