Kdo rychle letí, hoří

Hypersonické letadlo letící v horních vrstvách atmosféry čelí vysokým teplotám na náběžných hranách křídel.Foto: Prof. M. Smart, Prof. J. Drennan, David Yu, University of Queensland

Extrémní nadzvukové rychlosti přinášejí problémy. Stroje, které chtějí letět hypersonickými rychlostmi, musejí být vyrobeny ze speciálních materiálů. Australští vědci vyvinuli speciální "plástve", které za letu uvolňují tekutou měď.

Australští vědci z University v Queenslandu sní o letadlech, které by urazily vzdálenost Londýn-Austrálie zhruba za 2 hodiny. Taková letadla by ale při cestě musela dosáhnout až osminásobné rychlosti zvuku. To klade extrémní požadavky na materiály, ze starých budou taková hypersonická postavena. Jedním z hlavních problémů jsou vysoké teploty určitých částí trupu, jsou srovnatelné např. s teplotami při návratu kosmické lodi do atmosféry. 

ConcordeFoto: concorde-jet.com

Většina dnešních dopravních letounů létá podzvukovou rychlostí, pouze 2 dopravní letadla v historii nadzvukovou rychlostí cestovala. Byly to britsko-francouzský Concorde a sovětské Tu - 144. Obě dosahovala rychlosti mezi 2 až 2,4 Machu, tedy více než 2 a půl tisíce kilometrů za hodinu. Některé špičkové vojenské stroje se dostanou až k hranici 3500 km/h. 

Jestliže chceme létat hypersonickými rychlostmi, tedy rychleji než 5 Machů, musíme použít jednak zcela jiný druh motoru (např. náporový motor s nadzvukovým spalováním, tzv. scramjet) a jednak speciální materiály, které po více než hodinu odolají teplotám mezi 1000 až 3000 stupni Celsia. Současné letecké materiály a letouny přitom vydrží takhle vysoké teploty pouze po několik sekund. Např. malý bezpilotní hypersonický speciál NASA s označením X-43A byl asi 10 sekund poháněn motorem typu scramjet a krátce dosáhl rychlosti téměř 10 Machů. 

Australští vědci přišli s velmi originálním receptem, jak vražedným teplotám zejména na náběžných hranách křídel čelit (projekt HiFIRE). Vyskytují se zejména na náběžných hranách křídel a v oblasti náporového motoru. 

Základní materiálem pro povrchové vrstvy stroje budou buď keramické nebo kovové kompozity. Ty však budou mít dutou strukturu podobnou včelím plástvím tvořeným např. vysoce odolným Wolframem. Uvnitř pláství bude roztavená měď, která bude proudit na povrch a odtud postupně odlétávat pryč. Tím se bude povrch stroje efektivně chladit. Samotné plástve budou mít několik vrstev a když se vyprázdní jeden rezervoár s mědí, přijde ke slovu hlubší vrstva s dalším rezervoárem mědi. První experimentální zkoušky prototypů jsou plánovány po roce 2011.