Fliegen: Schneller als je zuvor!
Der Traum vom schnellen Fliegen treibt die Menschen spätestens seit dem Beginn des letzten Jahrhunderts um, als die Gebrüder Wright mit ihrem ersten Motorflugzeug starteten. Mit der Entwicklung leichter Verbundwerkstoffe haben sich neue technische Möglichkeiten aufgetan, um schnellere und sicherere Flugzeuge zu bauen. Das EU-finanzierte Atllas-Projekt ("Aerodynamic and thermal load interactions with lightweight advanced materials for high-speed flight") untersuchte neue Werkstoffe und Simulationsinstrumente, die für Überschall- und Hyperschallflüge eingesetzt werden könnten. Die geprüften Werkstoffe hatten das Potenzial, extrem hohen Temperaturen und Hitzeschwankungen oberhalb der Geschwindigkeit von Mach 3 zu widerstehen, was bedeutend höher als die Maximalgeschwindigkeit der Concorde von Mach 2,35 ist. Die Wissenschaftler des Projekts überarbeiteten und überprüften erneut das traditionelle Design und das Auftriebs-/Widerstands-Verhältnis von Hochgeschwindigkeitsflugzeugen und konzentrierten sich dabei auf Kühlleistung sowie die Verringerung der Überschallknalls. Sie untersuchten Flugwerk, Antriebssysteme und aerothermische Belastung in Experimenten am Boden, wobei Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix (Ceramic Matrix Composites, CMC) und hitzebeständige Metalle zum Einsatz kamen. Experimente mit CMC-Brennkammern ergaben einen erhöhten thermischen Gesamtwirkungsgrad. Verschiedenen Ansätzen folgende neue Kühlmodelle wurden für zwei Flugzeugbauformen für Geschwindigkeiten von Mach 3 und Mach 6 vorgeschrieben. Das Projektteam untersuchte drei allgemeine Klassen von Materialien: metallische Hohlkugelpackungen (Hollow-sphere Packings, HSP), Ultrahochtemperatur-Keramiken (Ultra High Temperature Ceramics, UHTC) und Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix (CMC). Die Forscher experimentierten außerdem mit verschiedenen Kerosinsorten und kryogenen Kraftstoffen, wobei der Schwerpunkt auf der Reduzierung der NOx-Emissionen lag. Atllas konnte auf Grundlage neu entworfener Kerosinantriebssysteme sehr hohe Geschwindigkeiten um Mach 3,5 erreichen. Ein Flugzeug mit 300 Tonnen Gesamtstartgewicht und 200 Passagier hat so eine Reichweite von über 10.000 km und verbrennt dabei 150 Tonnen Kraftstoff. Auch wenn sich das Modell mit dem Ziel Mach 6 als weitaus schwieriger erwies und noch mehr Forschung und Entwicklung erfordert, sind doch große Fortschritte auf dem Weg zum Hyperschallfliegen zu verzeichnen - und die Zukunft sieht diesbezüglich äußerst vielversprechend aus.