Kinesiska forskare presenterar planer för konstigt Hypersonic Jet med Extra Wing

Att bygga ett användbart plan som är snabbare än Mach 5, eller fem gånger ljudets hastighet, är en svår teknisk utmaning, men ett team av forskare från den kinesiska vetenskapsakademin har en plan att dra av det.

Tricket att göra dessa snabbare än Mach 5 eller hypersoniska fordon är att bygga en "waverider" -formad flygplansbåt och klara av den med en "högtrycksväska", skrev forskarna i ett brev från december 2017 till journal Science China. Waveriders är flygplanskroppar formade för att skumma längs toppen av tryckvågan som skapas av sin egen supersoniska flygning - i huvudsak med hjälp av chockvågen för att öka planetens hiss eller den uppåtgående kraften som håller planet i flyg. Men taken på waveriders kan också bli "kompressionsytor" - plan som omgivande luft strömmar mot och skjuter hela fordonet tillbaka mot marken. Högtrycksavskiljningsvingar (HCW) som är fästa på toppen av planet gör det trycket istället till ytterligare hiss.

Teamet benämnade denna waverider-HCW-kombinationen den "hypersoniska I-formade aerodynamiska konfigurationen" eller "HIAC", efter den resulterande formen, som i tvärsnitt liknar en bokstaven "I" med serifs. [Foton: Hypersonic Jet kan flyga 10 gånger hastigheten av ljud]

Skapa lyft

Denna design löser det grundläggande problemet med hypersoniska plan, skrev forskarna: Det är väldigt svårt att bygga ett Mach 5-plus-plan med tillräckligt med utrymme inuti för passagerare eller last som inte slår ut sig själv.

För att ett plan ska ligga uppefter det genererar lyft - vilket vanligen uppstår när luft som flyter över toppen av ett plan färdas snabbare än luften under den. Under tiden desto snabbare går ett plan, desto större är friktionen hos omgivande luft eller dra. För ett flygplan att flyga med mycket höga hastigheter måste dock slaget vara mycket lägre än den hissen, annars kommer planet att kämpa för att röra sig tillräckligt snabbt för att hålla sig luftburet. Supersoniska planer kämpar med det extra problemet med tryckvågor som skapas när de passerar ljudets hastighet, vilket skapar ytterligare drag på flygplanet. Waverider-HCW-kombinationen handlar om att vrida tryckvågorna på hypersonisk resa från drag och nedåt kraft till ytterligare hiss.

Tidigare konstruktioner som åberopade waverider-flygplanet ensamma, som Boeing X-51, måste vara mycket smala - alltför små för mänskliga passagerare eller meningsfull last. Men om du lyfter taket på en hypersonisk waverider, skrev forskarna, luftflödet över toppen av fordonet kommer att skapa drag och faktiskt driva det nedåt, vilket minskar hissen.

Väldesignade aerodynamiska plan, de skrev, skapar massor av lyft, har höga lift-till-drag-förhållanden och packar mycket lastutrymme jämfört med deras totala storlek.

Att klistra upp HCW på toppen av en waverider gör att konstruktörer ger fordonet högre tak och mer lastutrymme och skapar ytterligare hiss för att hålla fordonet högt vid extrema hastigheter.

Hypersoniska flygplan är inte helt nya. Flygvapnet X-15, som flög under 1960-talet, träffar topphastigheter på 4,520 mph (7,274 km / h), eller Mach 6.7, med mänskliga piloter. Och rymdfarkoster slår regelbundet extrema hastigheter under återinmatningen. rymdfärjan användes för att träffa atmosfären på nästan Mach 25. Men X-15-designen, som inte var en waverider, var inte praktisk. Och rymdfarkoster bromsar bara in i hypersoniska hastigheter under återinträde på grund av det stora omloppet i omloppet.

Och de här maskinerna är inte särskilt användbara av de skäl som regeringarna brukar välja att bygga hypersoniska fordon: skjutluftsskydd och krossa in i saker som är tillräckligt starka för att orsaka massiva skador. US Air Force Chief Scientist Geoffrey Zacharias berättade National Interest i augusti 2017 att USA "förväntar sig att ha hypersoniska vapen vid 2020-talet, hypersoniska droner vid 2030-talet och återhämtningsbara hypersoniska droneflygplan i 2040-talet. Det råder ingen tvekan om att hypersonisk teknik, oavsett om det vara vapen eller framdrivning, eller båda kommer att framträdande framstå i framtida flygplan design. "

Denna design kan flytta världen lite närmare den verkligheten.