Υπερσοάρ
Υπερσοάρ
20 Ιανουαρίου 2003 - Προστέθηκε σημείωση στις 25 Μαΐου 2004
Πηγή:
http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/hypersoar.htm
FAS σημαίνει: Ένωση Αμερικανών Επιστημόνων
Δίκτυο ανάλυσης στρατιωτικών δεδομένων
Τίτλος:
Υπερσοάρ: Ένα υπερήχος αεροπλάνο με απεριόριστη εμβέλεια
Παρακάτω, ένας καλλιτεχνικός σχεδιασμός:
Αφαιρέστε τα πλευρικά ελαστικά και έχετε... το Aurora με το "παραμύθι του παπαγάλου".
Μεγέθους όπως ένα B-52 (...) το Υπερσοάρ είναι ένα αεροπλάνο ανακάλυψης και επιθετικό, με απεριόριστη εμβέλεια, καθώς και ένας βομβαρδιστής που μπορεί να αποβάλει τη φορτίο του σε οποιοδήποτε σημείο του κόσμου, ενώ λειτουργεί σε υψόμετρο και ταχύτητα που το καθιστούν αμέσως απαλλαγμένο από οποιαδήποτε αμυντική μέτρα. Μπορεί να εκτελέσει την αποστολή του και να επιστρέψει στην έδαφος των ΗΠΑ χωρίς να χρειαστεί να γεμίσει στον αέρα. Το αεροπλάνο μπορεί να λειτουργήσει ως δίκτυο ή να μεταφέρει πιλότους και ειδικό εξοπλισμό. Μπορεί να πετάει περίπου στα 6.700 μίλια την ώρα, δηλαδή 12.000 χλμ/ώρα (Μάχ 10), ενώ μπορεί να μεταφέρει φορτίο περίπου δύο φορές μεγαλύτερο από αυτό ενός αεροσκάφους του ίδιου βάρους απογείωσης. Το εννοιολογικό πλαίσιο του "Υπερσοάρ" προβλέπει μικρότερη θερμική φόρτωση στη δομή από τα προηγούμενα υπερήχια αεροσκάφη, πρόβλημα που μέχρι τώρα είχε αποτελέσει εμπόδιο για την ανάπτυξη υπερήχιων αεροσκαφών (το "τοίχο της θερμότητας"). Ένα αεροπλάνο Υπερσοάρ θα ανέβαινε και θα εξέλεγε σε υψόμετρο περίπου 130.000 πόδια (55 χλμ). Θα έκλεινε τότε τους κινητήρες, ενώ κινούνταν στην επιφάνεια στα όρια της γήινης ατμόσφαιρας. Με την επανεκκίνηση των κινητήρων που τροφοδοτούνται με αέρα (πώς;), θα μπορούσε να κάνει ένα νέο βήμα στο διάστημα, επαναλαμβάνοντας αυτή τη διαδικασία μέχρι να φτάσει στον προορισμό του. Θα κινούνταν τότε με τρόπο παρόμοιο με τον τρόπο που ένας λίθος ρίχνεται στην επιφάνεια του νερού. Μια αποστολή που ξεκινούσε από τη μέση των ΗΠΑ προς την Ανατολική Ασία (Ιαπωνία) θα απαιτούσε 25 τέτοιου είδους ρίψεις και θα αποτελούσε μια διαδρομή δύο ωρών και μισής.
Το γωνία εισόδου του αεροσκάφους κατά τη διάρκεια των φάσεων ανόδου και καθόδου θα ήταν μόνο πέντε βαθμοί. Ο πληρωματικός θα αισθανόταν επιτάχυνση 1,5 g στο κάτω μέρος κάθε ρίψης, ενώ θα βρισκόταν σε αδράνεια στα υψηλά μέρη της τροχιάς. Αυτή η επιτάχυνση είναι πολύ μικρή. Δεν θα ανησυχούσαν καθόλου οι επιβάτες κατά τη διάρκεια ενός εμπορικού πτήσης, ενώ αυτό το κίνημα δεν θα επηρέαζε τις επιδόσεις του αεροσκάφους ως πλατφόρμας βομβαρδισμού ή προσγείωσης σε τροχιά. Στην πραγματικότητα, οι επιταχύνσεις που θα αισθανόταν ο επιβάτης κατά τη διάρκεια των ρίψεων θα ήταν συγκρίσιμες με εκείνες που αισθάνεται ένα βρέφος όταν η μητέρα του το φιλάει, με τη διαφορά ότι το κίνημα θα ήταν εκατό φορές πιο αργό. Αν και στόχος του σχεδίου είναι να αναπτυχθεί μια μορφή εμπορικού μεταφορικού μέσου (...) με καλές πιθανότητες ασφάλειας, υπάρχει επίσης ένα στρατιωτικό και δυνατότητα προσγείωσης φορτίου σε τροχιά. Στα περισσότερα από τα υπερήχια σχέδια που έχουν εξεταστεί μέχρι τώρα, εξετάζονταν οι πυραύλοι για να φέρουν τα μέσα στα όρια του διαστήματος, από το σημείο από το οποίο το μέσο κατέβαινε απλώς σε πτήση προς τον προορισμό (ο πρόδρομος αυτών των μέσων ήταν το αρχαίο X-15). Σε άλλα σχέδια εξετάζονταν οι κινητήρες ροπής για να προσπαθήσουν να εκτοξεύσουν το μηχάνημα έξω από τη γήινη ατμόσφαιρα. Σε όλα αυτά τα σχέδια, η πρώτη δυσκολία που αντιμετώπιζαν οι σχεδιαστές ήταν η αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα στο σημείο στάσης και στις άκρες επαφής. Ένα Υπερσοάρ θα υποβληθεί σε μικρότερη θερμική φόρτωση, επειδή θα περνούσε τη μεγάλη περίοδο της πτήσης έξω από τη γήινη ατμόσφαιρα. Σύμφωνα με αυτό το σχέδιο, η θερμότητα που συγκεντρώθηκε κατά τη διάρκεια των παραμονών στη γήινη ατμόσφαιρα θα μπορούσε να διασκορπιστεί εν μέρει όταν το μηχάνημα βρίσκεται στο "ψυχρό του διαστήματος";
Σημείωση JPP: Αυτό το "ψυχρό του διαστήματος" είναι σχετικό. Εκτός από τη γήινη ατμόσφαιρα δεν υπάρχει απώλεια ενέργειας μέσω αγωγής. Μόνο η απώλεια λόγω ακτινοβολίας μπορεί να παρέμβει. Σε πολύ υψηλά υψόμετρα το διάστημα είναι αντίθετα "ζεστό" (2500°C), αλλά εξαιρετικά αραιό. Η αγωγή δεν παίζει κανένα ρόλο.
Ο σύστημα Υπερσοάρ χρησιμοποιεί κινητήρες όπου καύσιμο και οξυγόνο αέρα καίγονται μαζί. Τα περισσότερα σχέδια για υπερήχια μηχανήματα βασίζονταν σε πυραύλους και δεν εξετάζονταν να φτάσουν τέτοιες ταχύτητες, ούτε αυτό το είδος μετακίνησης "με ρίψεις". Οι κινητήρες που χρησιμοποιούν τον αέρα ως οξυγόνο έχουν βασικά καλύτερη απόδοση από τους πυραύλους. Επιπλέον, το Υπερσοάρ θα χρησιμοποιούσε το σύστημα κινητήρων μόνο για να προσδώσει επιτάχυνση στο μηχάνημα, όχι ως κινητήρες κρουάζης. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα την απλοποίηση αυτών των συστημάτων και τη μείωση των τεχνικών κινδύνων. Τα Waveriders (αεροπλάνα που "κυλάνε" στο κύμα της σούστας) σχεδιάζονται με τέτοιο τρόπο ώστε η σούστα που δημιουργούν να είναι εντελώς προσκολλημένη στην άκρη επαφής των φτερών, σε ταχύτητα Mach που λαμβάνεται υπόψη. Αυτή η διάταξη δημιουργεί μια περιοχή υψηλής πίεσης στον περιορισμένο όγκο που περικλείεται από τη σούστα και την επιφάνεια των φτερών. Έτσι, δημιουργείται υψηλή αντίσταση με σχετικά χαμηλή αντίσταση κύματος, δηλαδή υψηλή απόδοση. Τα μηχανήματα τύπου Waverider επίσης επιτρέπουν τη δημιουργία ομοιόμορφου ροής αέρα στην είσοδο ενός συστήματος προώθησης τύπου scramjet (στατοράκετας με υπερήχια καύση).
Σημείωση JPP: Οι επιδόσεις που αναφέρονται για το υπερσοάρ πλησιάζουν εκείνες του μηχανήματος Aurora. Το επιπλέον σχέδιο που αναπτύχθηκε, ήδη αναφερόμενο στο βιβλίο μου, είναι αυτό της "πτήσης με σειρά ρίψεων". Αλλά αυτό το άρθρο γλιστρά στην πλανήσει όταν οι συγγραφείς προτείνουν ότι η μέθοδος προώθησης είναι τύπου "Scramjet" και ότι η MHD περνά απαρατήρητη:
Η συνδυασμένη διάταξη Waverider και Scramjet έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του μήκους και του βάρους του κινητήρα, πράγμα που είναι σημαντικό στο σχεδιασμό ενός Scramjet. Για αυτό το αμερικανικό διαστημικό αεροπλάνο, το καύσιμο που επιλέχθηκε είναι υγρό υδρογόνο, που παρέχει υψηλή ειδική ενέργεια, μεγάλη ταχύτητα καύσης και αποτελεί σημαντικό πηγάδι θερμότητας. Πριν να κατευθυνθεί στις κάψες καύσης, το υγρό υδρογόνο αποστέλλεται σε όλα τα μέρη του μηχανήματος που υφίστανται ισχυρή θερμική φόρτωση. Το σύστημα Υπερσοάρ εξετάζεται εδώ και πολλά χρόνια (...) στο Laboratorium Lawrence Livermore (Καλιφόρνια) σε συνεργασία με την Αμερικανική Πολεμική Αεροπορία και διάφορες κυβερνητικές υπηρεσίες. Το LLL έχει επίσης εξασφαλίσει τη συνεργασία του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ, το οποίο ασχολείται με τη βελτιστοποίηση της μορφής του μηχανήματος και της τροχιάς του. Άλλες δυνητικές εφαρμογές του συστήματος Υπερσοάρ αφορούν την τοποθέτηση φορτίων σε τροχιά. Οι μελέτες δείχνουν ότι τα έξοδα για την εκτόξευση σε τροχιά θα μπορούσαν να διπλασιαστούν (είμαι πλήρως σύμφωνος με αυτό). Ως εμπορικό μέσο μεταφοράς, ένα τέτοιο αεροπλάνο θα μπορούσε να συνδέσει δύο τυχαία σημεία του πλανήτη σε λιγότερο από δύο ώρες (δηλαδή απέχοντας αποστάσεις μέχρι 20.000 χλμ).
Διαθέσιμη απόσταση και φορτίο για διάφορα αεροπλάνα
Φαίνεται ότι το B2 έχει απόσταση που μπορεί να εκτελέσει 13.000 χλμ (βομβαρδισμός ΗΠΑ-Καμπούλ-Νήσος Ντιέγκο Γκάρσια). Το υπερσοάρ, με τα 38.623 χλμ, είναι απλώς... αντιποδικό. Έτσι λοιπόν εμφανίζεται ο σχεδιασμός.
Κάθε αεροπλάνο θα μπορούσε να πραγματοποιήσει τέσσερις πτήσεις την ημέρα από τις ΗΠΑ προς παράδειγμα το Τόκιο, αντί για μία με τα σημερινά αεροπλάνα. Χρησιμοποιώντας το Υπερσοάρ ως αεροπλάνο φορτίων, θα μπορούσε να αποδειχθεί δέκα φορές πιο κερδοφόρο οικονομικά από τα σημερινά αεροπλάνα σε τέτοιες αποστάσεις. Οι υποστηρικτές του σχεδίου εκτιμούν ότι θα χρειαζόταν περίπου 140 εκατ. δολάρια για να αναπτυχθούν κάποια τεχνολογικά στοιχεία κατά τα επόμενα χρόνια, προκειμένου να φτάσει κάποιο στάδιο όπου θα μπορούσε να κατασκευαστεί ένας πρωτότυπος τρίτης κλίμακας, με κόστος 350 εκατ. δολάρια, ο οποίος θα μπορούσε να δοκιμαστεί και να ελεγχθεί. Το κόστος ανάπτυξης ενός πραγματικού Υπερσοάρ θα ήταν περίπου το ίδιο με το κόστος του σχεδίου του Boeing 777, δηλαδή 10 δισ. δολάρια.
Τέλος, τελευταία σημείωση: Γιατί αυτό το αεροπλάνο "πρέπει να κλείσει τις εισόδους αέρα όταν πηδά στο διάστημα"; Ποιο όφελος; ....
Οι πηγές πληροφοριών είναι από την 20 Σεπτεμβρίου 1997 και προέρχονται από την Ομάδα που ασχολείται με το σχέδιο Μηχανήματος Επίθεσης με Πολύ Μεγάλη Εμβέλεια (Global Range Attack Vehicle Concept Group).
Το έγγραφο είναι από τις 10 Σεπτεμβρίου 1998 και έχει τίτλο "Ανακοίνωση του εργαστηρίου σχετικά με ένα νέο σχέδιο υπερήχιου αεροπλάνου".
Για περισσότερες πληροφορίες για αυτά τα υπερήχια μηχανήματα, δείτε τη διάλεξη που έδωσε ο συγγραφέας τον Ιανουάριο 2003 στο φεστιβάλ Επιστήμης Προσώπου. Κάντε κλικ στον παρακάτω σύνδεσμο:
http://www.01pixel.com:8080/ramgen/petit_sf2003.rm
Προέλευση:
Αγγλικό κείμενο:
Υπερσοάρ Υπερήχιος Αεροπλάνο Ανακάλυψης/Επίθεσης με Απεριόριστη Εμβέλεια Ένα υπερήχιο αεροπλάνο Υπερσοάρ με εμβέλεια που θα μπορούσε να προσγειωθεί από τις ΗΠΑ και να μεταφέρει τη φορτίο σε οποιοδήποτε σημείο του κόσμου - από υψόμετρο και ταχύτητα που θα δυσκόλευαν τα σημερινά αμυντικά μέτρα - και να επιστρέψει στις ΗΠΑ χωρίς να χρειαστεί να γεμίσει στον αέρα ή προσκόλληση σε ξένα εδάφη. Εξοπλισμός και άτομα μπορούν επίσης να μεταφερθούν. Το Υπερσοάρ μπορεί να πετάει σε περίπου 6.700 μίλια την ώρα (Μάχ 10), ενώ φέρει περίπου διπλάσιο φορτίο από υποήχια αεροπλάνα του ίδιου βάρους απογείωσης. Το εννοιολογικό πλαίσιο του Υπερσοάρ προβλέπει λιγότερη συσσώρευση θερμότητας στη δομή από τα προηγούμενα υπερήχια σχέδια - ένα πρόβλημα που μέχρι τώρα είχε περιορίσει την ανάπτυξη υπερήχιων αεροπλάνων. Το κλειδί του Υπερσοάρ είναι η παραμόρφωση της πτήσης κατά μήκος της ακμής της γήινης ατμόσφαιρας - πολύ όμοια με έναν λίθο που σκάζει στο νερό. Ένα αεροπλάνο Υπερσοάρ θα ανέβαινε σε περίπου 130.000 πόδια - εκτοξεύοντας έξω από τη γήινη ατμόσφαιρα - και στη συνέχεια θα έκλεινε τους κινητήρες και θα πέφτει πίσω στην επιφάνεια της ατμόσφαιρας. Εκεί, θα ξαναεκκίναγε τους κινητήρες που χρησιμοποιούν αέρα και θα σκάλωνε ξανά στο διάστημα. Το μηχάνημα θα επανέλαμβανε αυτή τη διαδικασία μέχρι να φτάσει στον προορισμό του. Μια αποστολή από τη μέση των ΗΠΑ προς την Ανατολική Ασία θα απαιτούσε περίπου 25 τέτοιες ρίψεις για να ολοκληρωθεί η διαδρομή δύο ωρών και μισής. Τα γωνία κατάβασης και ανόδου του αεροπλάνου κατά τις ρίψεις θα ήταν μόνο 5 βαθμοί. Ο πληρωματικός θα αισθανόταν 1,5 φορές τη δύναμη της βαρύτητας στο κάτω μέρος κάθε ρίψης και άδεια στο διάστημα. (1,5 G είναι συγκρίσιμο με την αίσθηση που αισθάνεται ένα παιδί στο κύλισμα, αλλά η κίνηση του Υπερσοάρ θα ήταν 100 φορές πιο αργή.) Αν και το φαινόμενο της "παραμόρφωσης" μιας πτήσης Υπερσοάρ μπορεί να δοκιμάσει την αποφασιστικότητα ορισμένων επιβατών, αυτό δεν θα επηρέαζε τις στρατιωτικές ή διαστημικές εφαρμογές. Τα περισσότερα σημερινά σχέδια υπερήχιων αεροπλάνων βασίζονται σε πυραύλους για να φέρουν το αεροπλάνο στα όρια του διαστήματος, από το οποίο το μηχάνημα απλώς πετάει προς τον προορισμό. Άλλα σχέδια χρησιμοποιούν απλώς κινητήρες για να προωθήσουν το μηχάνημα μέσα στη γήινη ατμόσφαιρα. Όλα τα προηγούμενα σχέδ