Nowe koncepcje w projektowaniu szybkich samolotów
Zaprojektowanie naddźwiękowego samolotu pasażerskiego jest bardzo trudne: procesy projektowania różnią się od tych stosowanych w przypadku konwencjonalnych maszyn i nie ma możliwości łatwego wykorzystania wcześniejszych projektów. Projektanci potrzebują zupełnie nowego podejścia do takiego samolotu. W ramach finansowanej ze środków UE inicjatywy ATLLAS II(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Aero-Thermodynamic Loads on Lightweight advanced Structures II) opracowano niezbędną do tego multidyscyplinarną metodologię projektowania. Prace te opierają się na osiągnięciach wcześniejszego unijnego projektu (ATLLAS I). W wynikach uwzględniono nietypowe warunki panujące podczas lotu, takie jak wysokość, temperatury i ciśnienie. Nowa metoda umożliwiła zaprojektowanie nowego samolotu Mach 5 na 200 pasażerów, wykorzystującego naftę jako paliwo i osiągającego zasięg około 9000 km. Zespół opracował też szereg materiałów odpornych na wysokie temperatury. Do usprawnienia wewnętrznych i zewnętrznych przepływów powietrza wykorzystano dodatkowe innowacyjne rozwiązania, na przykład niklową sferę i metodę układania rur. Zespół scharakteryzował nowe materiały w niskich, jak i wysokich temperaturach, oraz dopracował wysokotemperaturowe materiały opracowane w ramach inicjatywy ATLLAS I. Uczeni dowiedli możliwości stosowania nowych materiałów do funkcjonalnych geometrii, w tym paneli sterowych i innych podzespołów samolotu. Działanie materiałów dokładnie przetestowano w środowiskach reprezentatywnych dla warunków panujących podczas lotu. Wyniki tych badań pozwoliły na wydłużenie czasu wystawienia na działanie warunków testowych. O ile ATLLAS I umożliwiał uzyskanie czasu trwania rzędu kilku minut, nowe prace umożliwiają utrzymywanie warunków przez całe godziny. Zespół zbadał też podstawowe aspekty chłodzenia i aerodynamikę przejść warstwy granicznej. Wysokie strumienie cieplne w zespołach komory spalania i ich kontrolowanie na poszyciu zewnętrznym muszą zostać uwzględnione w odpowiedni sposób, aby uniknąć przegrzania, a jednocześnie zmaksymalizować ogólną wydajność napędu i parametry aerodynamiczne. Ocena oddziaływania na środowisko wykazała, że grzmot dźwiękowy generowany przez nowy samolot jest mniejszy niż w przypadku samolotu Concorde, pomimo większej prędkości, choć szerokość pasma, w którym słyszalny jest grom, jest większa. Zespół zbadał też wpływ wiatru, turbulencji i substancji żrących. Emisje gazów wydechowych przyczyniają się do powiększania dziury ozonowej, jednak potrzebne są dalsze testy, aby określić długoterminowe skutki w tym zakresie. Procesy zastosowane w inicjatywie ATLLAS II, które umożliwiły zaprojektowanie nowego samolotu osiągającego prędkość Mach 5, mogą zostać zastosowane także do innych dziedzin i prędkości. Omawiane prace torują też drogę powstaniu technologii potrzebnych do budowy szybkiej maszyny, która będzie konkurencyjna i przyjazna środowisku.
