Kommercielle supersoniske fly kunne vende tilbage til himlen

At flyve hurtigere end lydens hastighed lyder stadig futuristisk for almindelige mennesker, mere end 15 år efter de sidste kommercielle supersoniske flyvninger sluttede. De fly, der foretog disse rejser, de 14 fly, der tilsammen er kendt som Concorde, fløj fra 1976 til 2003. Det rejste tre gange hurtigere end almindelige passagerfly, men de flyselskaber, der fløj den, kunne ikke tjene penge på sine rejser.

Grunden til at Concorde var urentabel var, faktisk, en bivirkning af dens hastighed. Da flyet satte fart forbi lydens hastighed - omkring 760 mph - skabte det chokbølger i luften, som ville ramme jorden med et højt og pludseligt dunk:et sonisk "bom". Det er så alarmerende for folk på jorden, at amerikanske føderale regler forbyder alle kommercielle fly i at flyve hurtigere end lydens hastighed over land.

De regler, og mængden af ​​brændstof flyet kunne transportere, effektivt begrænsede Concorde til transatlantiske flyvninger. At betjene flyet var stadig så dyrt, at en enkeltbillet mellem London og New York kunne koste over 5 USD, 000. Og Concorden fløj ofte med halvdelen af ​​pladserne tomme.

Den største fordel ved supersoniske rejser er reduktionen i flyvetid. En tre-timers flyvning over Atlanten kunne gøre en dagstur mulig fra USA til London eller Paris, i det væsentlige sparer en hel arbejdsdag. Som en rumfartsingeniør studerer højhastighedsluftfartøjer, Jeg tror, ​​at de seneste fremskridt inden for teknologi og nye tendenser inden for kommerciel flyrejse kan gøre supersonisk flyvning økonomisk levedygtig. Men reglerne skal ændres, før civile kan glide gennem himlen hurtigere end lyd.

Slå bommen

Når et fly flyver gennem luften, det skaber trykforstyrrelsesbølger, der bevæger sig med lydens hastighed. Når selve flyet flyver hurtigere end lyd, forstyrrelserne komprimeres sammen til en stærkere forstyrrelse kaldet en chokbølge. Chokbølgemønstre omkring supersoniske fly blev for nylig afbildet i NASA-eksperimenter. Når et supersonisk fly flyver over hovedet, nogle af chokbølgerne kan nå jorden. Dette er det soniske boom, hvilket opleves som et opsigtsvækkende brag.

Kommercielle flyvninger er reguleret i USA af Federal Aviation Administration. For at beskytte offentligheden mod sonic booms, de nuværende FAA-regler forbyder flyvning over land af ethvert kommercielt fly ved supersonisk hastighed.

Imidlertid, NASA arbejder på at reducere lydboomet markant i sit X-59-program. Ved omhyggelig formning af flyet, målet er at svække chokbølgerne eller at forhindre dem i at nå jorden.

Med flydemonstrationer planlagt til at begynde i 2021, succes i NASAs projekt kunne fjerne en vigtig barriere for supersonisk flyvning.

Støjende på jorden, også

Min far tog mig med til at se Concorde'en lette i begyndelsen af ​​1970'erne, og det, jeg husker efter alle disse år, er støjen. I dag, Jeg erkender, at landings- og startstøj i lufthavne er en anden barriere for supersoniske fly. Lufthavnsstøj er også reguleret i USA af FAA, og de nuværende regler kræver, at supersoniske fly opfylder de samme lufthavnsstøjstandarder som subsoniske fly. Concorden var så højlydt, imidlertid, at det skulle gives en undtagelse fra disse regler.

De seneste subsoniske fly bruger meget store jetmotorer, der leverer høj brændstofeffektivitet. Disse motorer reducerer også lufthavnsstøjen i høj grad ved at accelerere en større mængde luft til en lavere hastighed end mindre motorer. De nye motorer er så støjsvage, at regulatorer to gange har været i stand til at reducere mængden af ​​støj, flyvemaskiner må lave, siden Concorde holdt op med at flyve.

Disse standarder er nu meget sværere for supersoniske fly at opfylde. Det er fordi supersoniske fly ikke kan bruge de store nye motorer, som i høj grad øger luftmodstanden ved høj hastighed. At, på tur, kræver mere brændstof for at blive båret ombord på flyet og forbrændt under flyvningen, hvilket er både tungt og dyrt. I det væsentlige, i design af supersoniske fly, der skal findes et kompromis mellem støj og effektivitet.

Positiv udvikling

Imidlertid, nogle nyere innovationer til støjreduktion i lufthavne på subsoniske fly vil også give reduktioner for supersoniske køretøjer i forhold til Concordes 1960'er-design. Disse fremskridt omfatter brugen af ​​chevrons på jetmotordyser for at reducere jetstøj ved mere effektivt at blande gassen fra motoren med den eksterne luftstrøm.

Også, med den forbedrede hastighed og nøjagtighed af computersimuleringer, det er nu nemmere at udforske nye støjreducerende flyskrogdesigns.

Ud over teknologiske fremskridt siden Concorde gik på pension, der har også været vigtige ændringer i kommercielle flyrejsemønstre. Specifikt, der har været en betydelig stigning i brugen af ​​kommercielle forretningsfly og deres ejerskab blandt velhavende personer. Så, en lovende tilgang til genindførelse af supersoniske kommercielle fly er at udvikle små forretningsjetfly. Dette er den tilgang, Aerion har valgt.

Opdatering af reglerne

Teknologi og markedskræfter gør supersoniske fly mere acceptable og mere overkommelige - men de relevante luftfartsregler har ikke ændret sig siden Concorde-æraen. I sin reautorisationslov fra 2018, FAA er forpligtet til at gennemgå reglerne for supersoniske fly på sonisk boom og lufthavnsstøj.

For nylig, den nuværende amerikanske administration signalerede, at den ønsker at ændre reglerne for at lette kommerciel supersonisk flyvning. Et vigtigt første skridt involverer FAA, der forenkler processen til test af supersoniske fly.

Efter min mening, det nuværende totalforbud mod enhver flyvning over land med supersonisk hastighed er alt for restriktiv. Fly, der flyver med lave supersoniske hastigheder, genererer ikke en væsentlig boom. Og, NASA X-59-projektet kan resultere i supersoniske fly med meget svagere bomme. I stedet for helt at forbyde bomme, det ville være bedre at indstille maksimale bomniveauer, at balancere fordelene ved supersonisk flyvning med de støjende skader.

Ud over, Jeg tror på de nuværende regler for lufthavnsstøj, kræver, at supersoniske fly ikke er højere end subsoniske fly, pålægge supersoniske flyudviklere en urimelig byrde. Først, som nævnt tidligere, Concorde giver en præcedens for at lave en speciel sag for supersoniske fly. Sekund, i mange år efter deres første genindførelse, det samlede antal supersoniske fly, der afgår fra enhver lufthavn, vil være en lille brøkdel af al trafik. For eksempel, en undersøgelse udført for Aerion indikerede et potentielt salg af 30 supersoniske fly om året i 20 år på markedet for små virksomheder. Reguleringer bør rumme både hvad supersonisk flyteknologi med rimelighed kan levere, og hvad lufthavnssamfund vil tolerere.

Momentum bygger gennem ændringer i teknologi og marked, der kan bringe supersonisk kommerciel flyvning tilbage, hvis reglerne følger med. Selvom det i første omgang kun er overkommeligt for nogle få udvalgte, erfaringerne fra udvikling og drift af disse fly vil uundgåeligt føre til nye innovationer, der presser billetpriserne ned og åbner muligheden for at flyve hurtigere end lydens hastighed til en bredere del af samfundet.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.