Гиперзвуковые самолеты расширяют границы 3D-печати

Гиперзвуковые самолеты представляют собой передовой рубеж аэрокосмической техники. Иллюстрация предоставлена ​​Hermeus Corp.

Инженеры Hermeus разрабатывают семейство гиперзвуковых самолетов коммерческого и военного применения. Иллюстрация предоставлена ​​Hermeus Corp.

Турбинный двигатель комбинированного цикла представляет собой гибрид турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Фото любезно предоставлено Hermeus Corp.

Quarterhorse — беспилотный гиперзвуковой самолет, разрабатываемый для ВВС США. Иллюстрация предоставлена ​​Hermeus Corp.

Коммерческий авиалайнер Halcyon позволит пассажирам пересечь Атлантический океан менее чем за два часа. Иллюстрация предоставлена ​​Hermeus Corp.

Двигатель Chimera недавно прошел серию успешных испытаний. Фото любезно предоставлено Hermeus Corp.

Примерно на скорости 3 Маха «Химера» начинает обходить поступающий воздух вокруг турбореактивного двигателя, и прямоточный воздушно-реактивный двигатель полностью берет на себя управление. Иллюстрация предоставлена ​​Hermeus Corp.

Hermeus использует машину Sapphire XC для печати крупноформатных металлических деталей. Фото предоставлено Velo3D Inc.

Аддитивное производство используется для печати сложных деталей двигателей, изготовленных из Inconel 718. Фотография предоставлена ​​Hermeus Corp.

Quarterhorse совершит свой первый полет где-то в следующем году. Иллюстрация предоставлена ​​Hermeus Corp.

Аэрокосмическая отрасль недавно отметила 75-летие сверхзвукового полета. Чак Йегер преодолел звуковой барьер 14 октября 1947 года на борту ракетоплана Bell X-1.

С тех пор инженеры и летчики-испытатели, оснащенные «нужным оборудованием», выходят за рамки возможного. Следующий рубеж — гиперзвуковые полеты, при которых самолеты будут двигаться со скоростью 5 Маха (более 3000 миль в час) или выше.

Гиперзвуковые самолеты, путешествующие более чем в два раза быстрее, чем сверхзвуковые самолеты, представляют собой передовой рубеж аэрокосмической техники. В качестве движущей силы они используют новый тип двигателя, называемый прямоточным воздушно-реактивным двигателем, в котором сгорание происходит, когда проходящий через него воздух движется с высокой скоростью.

ГПВРД используют собственную геометрию и скорость для сжатия проходящего воздуха. Они могут снизить общий вес традиционных реактивных двигателей за счет исключения движущихся частей, таких как лопатки турбин.

Аэрокосмические инженеры мечтают о гиперзвуковых авиалайнерах, которые смогут летать намного выше и быстрее, чем «Конкорд». Они позволят пассажирам пересечь Атлантический океан менее чем за два часа и Тихий океан менее чем за три часа, путешествуя с комфортом на высоте 95 000 футов. Военные также заинтересованы в технологиях для различных оборонных применений, таких как ракеты и беспилотные самолеты наблюдения.

Однако гиперзвуковой полет требует сложной гидродинамики и материалов, способных выдерживать сильную жару, ударные волны и вибрацию. Аэродинамика, температура и вибрация играют решающую роль. Это также требует новых видов производственных технологий.

Несмотря на эти огромные проблемы, эта технология породила множество начинающих компаний, таких как Destinus, Hermeus, New Frontier Aerospace, Radian Aerospace и Venus Aerospace.

Одной из компаний-лидеров является Hermeus Corp., которая разрабатывает самолеты как для коммерческого, так и для военного применения.

В 2021 году ВВС США заключили с Hermeus контракт на 60 миллионов долларов на разработку трех беспилотных летательных аппаратов, включая гиперзвуковой Quarterhorse. Запуск недавно преодолел важную веху, когда он успешно запустил турбореактивный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, получивший название «Химера».

Цель Quarterhorse — проверить двигатель Chimera в полете и побить рекорд десятилетия, установленный Lockheed SR-71 Blackbird. До выхода на пенсию в начале 1990-х годов легендарный самолет всего за час перелетел из Лос-Анджелеса в Вашингтон (с тех пор он экспонируется в Смитсоновском национальном музее авиации и космонавтики).

Первый полет Quarterhorse запланирован на следующий год. Hermeus также надеется выпустить более крупную пассажирскую версию, получившую название Halcyon, к концу этого десятилетия.

Попутно компания планирует разработать серию самолетов, аналогичную разработке SpaceX своих ракет Dragon, Falcon и Starship. Помимо Halcyon и Quarterhorse, инженеры Hermeus работают над Darkhorse, автономным самолетом, который будет обслуживать заказчиков оборонных и разведывательных служб.