Auf der AIAA SciTech 2018-Konferenz präsentierte der amerikanische Flugzeughersteller Boeing ein Projekt eines vielversprechenden unbemannten Hyperschall-Flugzeugs, das mit Geschwindigkeiten von mehr als fünf Mach-Zahlen (etwa 6.000 Kilometer pro Stunde) fliegen kann. Laut Aviation Week kann das neue Flugzeug in zwei Etappen entwickelt werden, wenn es Mittel vom Militär erhält.
Derzeit entwickeln mehrere amerikanische Unternehmen Hyperschalldrohnen, die nach ihren Angaben die Nische besetzen müssen, die zuvor das Aufklärungsflugzeug SR-71 Blackbird besetzt hatte. Neben Boeing sind die amerikanischen Firmen Lockheed Martin und Northrop Grumman an der Entwicklung solcher Geräte beteiligt.
Auf der AIAA SciTech 2018 Konferenz präsentierte Boeing ein Modell einer vielversprechenden Drohne. Mit seinen Konturen ähnelt das Gerät ein wenig dem SR-71. Das Drohnenmodell ist nach dem schwanzlosen Schema mit zwei leicht zu den Seiten geneigten Kielen gefertigt. Der Flügel der Drohne hat einen großen Schwung.
Das vorgestellte Modell des Hyperschallfahrzeugs ist mit zwei Strahltriebwerken ausgestattet, die sich in den Gondeln unter dem Rumpf der Drohne befinden. Welche Kraftwerke für die neue Drohne geplant sind, wird nicht bekannt gegeben.
Boeings Leiter der Hyperschall-Flugforschung, Kevin Bowcutt, sagte, die gleichen Triebwerke würden verwendet, um die Drohne zu starten und auf Hyperschallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Heutige Turbojet-Kraftwerke und Hyperschall-Staustrahltriebwerke können nicht über den gesamten Drehzahlbereich von null bis fünf Machzahlen arbeiten.
Boeing löste das Problem, das gleiche Triebwerk über einen sehr weiten Geschwindigkeitsbereich zu betreiben, mit multidisziplinärer Designoptimierung (MDO), die sowohl auf die Flugzeugzelle als auch auf die Triebwerke angewendet wurde, sagte Bowcutt.
Multidisziplinäre Optimierung ist ein Ansatz zur Entwicklung jeder Technik, der gleichzeitig die Expertise in vielen Disziplinen berücksichtigt. Die traditionelle Technologieentwicklung erfolgt in der Regel sequentiell. Beim Erstellen eines Flugzeugs geben Aerodynamikspezialisten beispielsweise die allgemeine Form der Flugzeugzelle an, woraufhin die Designer versuchen, das Projekt in die angegebene Form zu bringen.
Bei der multidisziplinären Optimierung arbeiten Teams aus Forschern und Designern mit Expertise in verschiedenen Disziplinen gleichzeitig an der Entwicklung einer bestimmten Technik. Dieser Ansatz ermöglicht es Ihnen, die Entwicklung ein wenig zu beschleunigen und ein Endprodukt mit deutlich besseren Qualitäten zu erhalten, als wenn es konsequent entworfen wurde.
Gleichzeitig führt eine multidisziplinäre Optimierung oft zu einer erheblichen Verkomplizierung des Projekts, da durch die gleichzeitige Umsetzung durch mehrere Expertengruppen kombinierte Problemstellungen entstehen können, die die Suche nach Lösungen in mehreren Disziplinen gleichzeitig erfordern. Dies kann zu höheren Entwicklungskosten führen.
Was genau die Boeing-Entwickler dank multidisziplinärer Optimierung zu einer Lösung gefunden haben, erläuterte Bowcutt nicht. Es sei darauf hingewiesen, dass das amerikanische Unternehmen Orbital ATK zusammen mit Boeing an der Entwicklung einer Hyperschalldrohne beteiligt ist. Sie ist auch am DARPA-Projekt beteiligt, um einen AFRE-Motor zu entwickeln, der über einen weiten Geschwindigkeitsbereich betrieben werden kann.
Wenn es Boeing gelingt, die Finanzierung für das Drohnenprojekt zu finden, wird in der ersten Phase ein einmotoriger Technologiedemonstrator in der Größe des Kampfflugzeugs F-16 Fighting Falcon entstehen. Letzterer hat eine Länge von 15 Metern, eine Höhe von 4, 9 Metern und eine Flügelspannweite von 9, 9 Metern.
Nach erfolgreichen Flugtests des Boeing Technology Demonstrators kann dieser in die zweite Entwicklungsphase übergehen, in der bereits ein Prototyp einer Hyperschalldrohne in Originalgröße entsteht. In der Größe wird es mit der SR-71 vergleichbar sein - 32,7 Meter lang, 5,6 Meter hoch und 16,9 Meter Flügelspannweite.
Auf der gleichen AIAA SciTech-Konferenz gab die Skunk Works-Abteilung des amerikanischen Unternehmens Lockheed Martin, die die Hyperschalldrohne SR-72 entwickelt, bekannt, dass additive Technologien der Schlüssel zum Hyperschallflug sein werden. Mit ihrer Hilfe wird es möglich sein, schnell und relativ kostengünstig Hyperschall-Staustrahltriebwerke herzustellen.
Die SR-72 wird mehrere Triebwerke erhalten, die sie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fliegen lassen. Wir sprechen insbesondere von einem Turbojet-Triebwerk, das das Gerät auf 1,5-2 Mach-Zahlen beschleunigen kann, und einem Hyperschall-Staustrahltriebwerk, das für die Beschleunigung auf eine Geschwindigkeit von sechs Mach-Zahlen verantwortlich ist. Am schwierigsten im Projekt ist laut Skunk Works der Bereich von 2, 2 bis vier Mach-Zahlen.
Das Unternehmen sagte, dass additive Technologien es ermöglichen werden, einen Motor mit einem Lufteinlass, einem Kompressor und einer Brennkammer zu drucken, und die heißesten Elemente der Anlage erhalten sogar während des Druckvorgangs ein integriertes Kühlsystem. Bei älteren Fertigungstechniken müssten die Kühlkanäle gebohrt und in Teile gefräst werden.
