Acht jaar na het verdwijnen van de Concorde denkt het Europese bedrijf EADS dat supersonische passagiersvliegtuigen terug kunnen komen – maar pas na 2050.
EADS, eigenaar van Airbus, gelooft dat een nieuwe combinatie van drie voortstuwingstechnieken supersonische reizen zowel voordelig als weinig milieubelastend maakt. De firma schat dat snelheden van Mach 4, of 5000 km per uur, haalbaar zijn.
“De Concorde was techniek uit de jaren vijftig en zestig. We denken dat de drie voortstuwingstechnieken die we nu onderzoeken – waarvan er al één is vervolmaakt in de Arianeraket – dit bereikbaar maken rond 2050,” zegt EADS-woordvoerder Gregor von Kursell.
(Image: EADS)
EADS onthulde het concept voor dit hypersonische vliegtuig op de Paris Air Show van juni 2011. De Zero Emission Hypersonic Transport (ZEHST), zoals de forma het concept gedoopt heeft, zou op conventionele wijze opstijgen – waarbij twee straalmotoren aan de achterkant een door algen geproduceerde biobrandstof gebruiken – maar op een hoogte van zes kilometer zou een Ariane-achtige vloeibaar-zuurstof – vloeibaar-waterstof raketmotor de voortstuwing overnemen.
De raketmotor tilt het vliegtuig met de karakteristieke deltavleugels naar de stratosfeer tot een hoogte van 32 kilometers. Zodra het vliegtuig in deze ultradunne lucht is, nemen zogeheten ramjets onder de deltavleugels het Mach-4 gedeelte van de reis voor hun rekening. In tegenstelling tot een normale straalmotor heeft een ramjet geen compressorturbine en gebruikt de extreem hoge snelheid van het vliegtuig (tot Mach 5) om voldoende lucht onder hoge druk op te scheppen voor een efficiënte verbranding. Het is van kritiek belang dat de lucht niet te snel een ramjet binnenstroomt. Anders ontstaan zogeheten schok-kegels die de luchtstroom tot subsonische niveaus af laat nemen.
Als dit driewegsysteem van straalmotor, raketmotor en ramjet werkt, verwacht EADS dat vluchten van Tokio naar Londen in twee uur en twintig minuten plaats kunnen vinden.
Nadeel aan dit systeem is dat er maar liefst drie voortstuwingssystemen aan boord zijn en dat raketmotoren niet erg betrouwbaar zijn. Ramjets zijn op dit moment nog in een experimenteel stadium. Het is wellicht slimmer vliegtuigen met een elektrostatische versnellingsrail tot in de stratosfeer te lanceren tot mach vier en daar de ramjet aan te laten schakelen.
Bron: New Scientist
Wat ik mij nu afvraag, is een micro-raketaandrijving ook geschikt voor het grotere wegvervoer, zoals op het dak van touringcars en vrachwagens. Als waterstoftanks van 70 MPa (700 bar) èn zuurstoftanks met een equivalente drukhouder vol worden getankt, dan moet de maximale druk van waterstof bij verbranding, nl 22,1 MPa (221 bar) geen problemen opleveren. Een eenvoudige rekensom levert dan 22.100.000 Pa/1.000.000 mm²=22,1 N/mm² stuwkracht op. Als je de luchtweerstand berekend van die vehikels bij 120 km/u kom ik uit op zo’n 7 kN. En 7000 N/22,1 N/mm²= 317 mm², dus als de nozzle rond is kom je uit op een diameter van 20 mm. Dà t is een kleine raketmotor!! Regeling door middel van een regelklep. Grote voordelen zijn alleen 2 flinke tanks, wat leidingwerk en een nozzle i.p.v. een tank, een zware motor, een zwaar differentieel en een grote versnellingsbak. Minder kan op glijpartijen bij sneeuw, ijzel en ijs. Een traploos regelbare versnelling. Zeer hoog rendement. Nadelen zijn een zeer hoog explosief mengsel aan boord en hoe lang zal de stoomstraalstroom in de open lucht zijn.
 Ik heb één en ander in een AutoCAD-tekening op schema gezet en het is bijzonder verrassend om te zien hoe mini-raketmotors in de vorm van een “Lavalstraalpijp” weg lijkt te vallen in vergelijking met de lengte en massa van een touringcar of vrachtwagen. Om even verder te borduren op deze ‘krachtpatsers’ denk ik er serieus aan om de werking van de wielen onder deze voertuigen verder te reduceren tot sleepwielen voor het dragen van massa, stabilisatie, vertraging en stop. In de toekomst nemen boordcomputers de besturing van voertuigen over en in navolging van de luchtvaart waar fly-by-wire is ingevoerd, bestaat inmiddels ook drive-by-wire. Nozzles zijn dan niets anders dan actuators voor de boordcomputer en worden 360 graden draaibaar opgesteld. Hiermee kun je voor- en achteruit rijden, maar ook de besturing overnemen. Zal het zware vervoer op de lange duur dan nog wel wielen hebben? Wielen nemen namelijk veel ruimte in beslag als de beschikbare ruimte gering is en ze hebben een zeer beperkte wendbaarheid. Stoom van zeer lage druk onder deze vehikels zullen middels reduceerventielen zorgen voor een zeer kleine lift zoals bij hovercrafts het geval is, maar de huidige hovercrafts zijn nog gedrochten met grote propellors en luchtroeren op het schip. Computergestuurde nozzles maken van hovercrafts uiterst compacte en wendbare voertuigen. Daarbij maken hovercrafts geen spoorvorming in het wegdek, hebben een strakkere belijning dan wielen en worden overzeese gebieden net zo makkelijk bereikbaar als over land. Ook het bochtenwerk verloopt mooier, omdat je schuin in de bochten wordt gedrukt in plaats van eruit geworpen te worden bij een wielophanging als nozzles op het dak van touringcars en vrachtwagens zijn geplaatst.
En wat zijn eigenlijk de mogelijkheden voor mini-raketmotors boven of onder een auto? Veiligheid eerst, dus als voorbijgangers in de straalstroom staan betekent dit gewoon géén gas geven! Omdat je niet kan ontkomen aan warmteontwikkeling bij de chemische verbranding van waterstof en zuurstof heeft dat bij winterweer een gunstige uitwerking op het wegdek, want de stoom slaat neer op die weg tijdens condensatie en wordt schoon geblazen van sneeuw, ijzel en ijs. De eerste voertuigen zullen natuurlijk altijd voorzichtiger moeten rijden, maar daarna is de weg weer vrij en dat leidt ongetwijfeld tot minder slippartijen en ongelukken. Zullen auto’s eigenlijk nog wel wielen hebben of kunnen het ook hovercrafts worden? Mits kleine raketmotors een fijne afstelling hebben, kunnen ze zelfs worden gebruikt om in de lucht te blijven hangen zoals de huidige helicopters dat doen. De mogelijkheden voor raketmotoren zijn legio als je er creatief mee omgaat en de ontwikkelingen in lucht- en ruimtevaart en de verwachte waterstofeconomie doorzetten.
Het verstoken van de ruwe olievoorraad als krachtbron is in elk geval een heilloze weg, omdat immers ook veel kunststoffen, verven en medicijnen niet zonder olie kunnen bestaan, maar in de toekomst wel nodig zullen blijven om een waterstofeconomie draaiende te houden.
Okay, in de toekomst gaan we dus niet meer rijden, maar zweven over het land (of over water) zoals bij hovercrafts inmiddels het geval is. Om een hovercraft te perfectioneren wordt geen gebruik gemaakt van een luchtkussen, maar van een stoomkussen met een overdruk die wordt gemeten in millibars. Als de raketmotortjes voor aandrijving en besturing ónder deze voertuigen worden geplaatst wordt stoom een restproduct voor het stoomkussen. Zo’n stoomkussen reageert zeer beheerst op oneffenheden in de weg. De nozzles kunnen worden gesplitst in een brandstofkamer, leidingen en straalbuizen. Om het rendement van deze nozzles te verhogen moet er gekoeld worden met water bij een temperatuur 647 K (374 ºC). Er zijn dus 3 tanks nodig (waterstof, zuurstof en water).
Opmerkelijk is dat deze voertuigen naast milieuvriendelijk ook zeer goed te recyclen zijn, omdat staal het voornaamste product is waaruit deze motor vervaardigd wordt. Mooier kan ik het niet verzinnen. ;-)
Dit doet mij denken aan de SR71 Blackbird, misschien kunnen ze die als voorbeeld gebruiken.