Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/luftfahrt-die-rueckkehr-der-ueberschallflieger-1407-107805.html    Veröffentlicht: 11.07.2014 12:02    Kurz-URL: https://glm.io/107805

Luftfahrt

Die Rückkehr der Überschallflieger

Zeit ist Geld und deshalb knapp. Um Flugzeiten zu verkürzen, entwickeln daher Luftfahrtunternehmen elf Jahre nach der Stilllegung der Concorde wieder Überschallflugzeuge.

In vier Stunden von London nach New York, in acht von Tokio nach Los Angeles - ein Traum für gestresste Viel- und Langstreckenflieger. Flüge mit Überschallgeschwindigkeit könnten die Flugzeiten deutlich verringern. Das letzte zivile Überschallpassagierflugzeug, die von Briten und Franzosen entwickelte Concorde, wurde 2003 außer Dienst gestellt.

Inzwischen entwickeln wieder einige Luftfahrtunternehmen an schnellen Flugzeugen: Es gebe eine große Nachfrage, bestätigte Doug Nichols, Chef des US-Flugzeugherstellers Aerion Supersonic, dem US-Magazin Bloomberg Pursuits. Aerion ist einer der Akteure auf diesem Markt.

Vor allem die hohen Kosten für Treibstoff und Unterhalt waren der Grund, das elegante Flugzeug aus dem Verkehr zu ziehen. Hinzu kamen Sicherheitsbedenken nach dem Absturz in Paris im Jahr 2000 aufgrund eines Reifendefekts. Nach dem Unglück wurde ein neuer Reifen für die Concorde konstruiert sowie die Tanks verstärkt. Diese Modifikationen sollen rund 100 Millionen Euro gekostet haben.

Kosten senken

Seit dem Aus der Concorde vor elf Jahren standen andere Kriterien für die Luftfahrtindustrie im Vordergrund: mehr Passagiere transportieren und dabei die Betriebskosten senken - siehe den Airbus A380. Steigende Preise für Treibstoff und ein neues Bewusstsein für den Umweltschutz lassen die Hersteller über alternative Antriebe nachdenken. Airbus etwa arbeitet an einem Verkehrsflugzeug mit einem Hybridantrieb.

Kosten mögen ein Faktor sein, der gegen Überschallflug spricht - Zeit kann dem entgegenstehen: Eine deutliche Zeitersparnis durch schnelle Interkontinentalflüge kann für manche Geschäftsleute den hohen Flugpreis rechtfertigen. "Etwas, das Zeit verkürzen kann, wird einen enormen Zuspruch finden", ist Nichols überzeugt.

Er scheint nicht Unrecht zu haben: Einen Markt für 600 solcher schnellen Flugzeuge soll es in den kommenden 20 Jahren geben. So lautet das Ergebnis einer Umfrage, die das auf Luftfahrt spezialisierte Marktforschungsunternehmen Rolland Vincent Associates Ende 2013 durchgeführt hatte. Auftraggeber der Studie, die Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, war allerdings Aerion.

Gulfstream G650

Zu den schnellsten Passagierflugzeugen derzeit gehört die Gulfstream G650. Sie schafft zwar nicht die Schallgeschwindigkeit, also Mach 1 (1.225 km/h). Aber auf kürzeren Strecken liegt die Reisegeschwindigkeit bei Mach 0,925, etwa 1.100 km/h. Die normale Reisegeschwindigkeit beträgt Mach 0,8, 1.040 km/h. Bei dieser Geschwindigkeit hat das Flugzeug noch eine Reichweite von knapp 13.000 Kilometern. Die G50 ist allerdings keine Verkehrsmaschine: In dem 30 Meter langen Businessflieger finden je nach Inneneinrichtung 11 bis 18 Passagiere Platz.

Die G650 fliegt nicht nur schnell und weit. Das Flugzeug, das vom Luftfahrtunternehmen Gulfstream Aerospace gebaut wird, ist auch noch überaus luxuriös. Mit diesen Attributen hat die Tochter des US-Rüstungskonzerns General Dynamics eine erfolgreiche Mischung geschaffen: Die Wartezeit für die GS 650 liegt derzeit bei rund drei Jahren.

Schneller als der Schall soll es in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts werden.

Mach mit Luxus

Ende 2018, so plant das US-Luftfahrtunternehmen Spike Aerospace, soll die Überschallpassagiermaschine S-512 in die Produktion gehen. Das Flugzeug ist 40 Meter lang und hat eine Spannweite von etwa 18 Metern. Auch dieses Flugzeug ist nicht für den Massentransport gedacht: 12 bis 18 Passagiere können in der luxuriösen Maschine mitfliegen.

Sie kommen schnell an ihr Ziel: Die Höchstgeschwindigkeit soll bei Mach 1,8 liegen, das sind etwa 2.200 km/h, die Reisegeschwindigkeit bei Mach 1,6 oder 1.960 km/h. Das ist etwa doppelt so schnell wie ein konventionelles Verkehrsflugzeug. Um das Luftfahrzeug so effizient wie möglich zu gestalten, wurde sehr auf den Luftwiderstand geachtet - und deshalb auf Fenster verzichtet.

Damit die Reisenden dennoch nicht auf den Blick aus luftiger Höhe verzichten müssen, haben sich die Entwickler etwas Besonderes einfallen lassen: Die Kabinenwände sind mit Bildschirmen ausgekleidet. In den Rumpf des Flugzeugs sind Kameras eingelassen, die den Blick nach unten einfangen und die Bilder dann auf die Displays schicken.

Aerion AS2

Noch ein Konzept hingegen ist die AS2 von Aerion Supersonic aus Reno im US-Bundesstaat Nevada. Nichols' Unternehmen hat den aktuellen Entwurf im Mai bei einer Luftfahrtmesse in Genf vorgestellt. Das Flugzeug ist knapp 50 Meter lang und hat eine Spannweite von 21 Metern. Damit ähnelt es von der Form mit dem kurzen Tragflächen und der langen, spitzen Nase schon sehr der Concorde - anders als die Gulfstream, die aussieht wie ein herkömmliches Flugzeug.

Aerion hat die Form der Tragflächen modifiziert. Dadurch werde der Luftwiderstand deutlich geringer, erklärt das Unternehmen. Die AS2 wird etwas langsamer fliegen als die S-512: Sie erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von Mach 1,6. Die Reisegeschwindigkeit soll Mach 0,95 über Land und Mach 1,4 über dem Meer betragen. Ein Flug mit der AS2 von Chicago nach Frankfurt werde etwa fünf Stunden dauern, sagt der Hersteller.

Aerion hatte auch vorher schon an dem Überschallflugzeug gearbeitet. Die früheren Entwürfe sahen aber ein kleineres Flugzeug vor. Das Ergebnis der Umfrage veranlasste das Unternehmen aber, es zu vergrößern und mit einem dritten Triebwerk auszustatten. Die AS2 soll elf Passagiere befördern können. Bis es so weit ist, wird es aber noch dauern: In fünf Jahren könnte ein Prototyp fertig, die Zertifizierung könnte Anfang des kommenden Jahrzehnts abgeschlossen sein. Dennoch lägen Aerion schon 50 Vorverträge vor, sagte Nichols.

Aber nicht nur jenseits des Atlantiks, auch in Europa wird an Überschallflugzeugen gearbeitet.

Schneller als der Schall in Europa

Zero Emission High Supersonic Transport, kurz Zehst, ist ein Projekt, das der europäische Luftfahrtkonzern Airbus 2011 bei der Pariser Luftfahrtmesse vorgestellt hat. Zehst soll deutlich größer als die bisher vorgestellten Überschallflieger sein: 50 bis 100 Passagiere sollen mitfliegen können.

Mach 4, 4.900 km/h, soll die Maschine erreichen. Die Flugzeit von Paris nach Tokio würde sich so auf 2,5 Stunden verkürzen. Während die US-Hersteller auf konventionelle Triebwerke setzen, haben die europäischen Konstrukteure auch die Umwelt im Sinn: Zehst soll schadstoffarm sein. Seine konventionellen Triebwerke sollen mit Biokerosin betrieben werden, die anderen mit Wasserstoff und Sauerstoff.

Drei Antriebssysteme

In das Flugzeug will Airbus auch Raketentechnik integrieren: Zehst soll drei Antriebssysteme bekommen. Starten soll es mit herkömmlichen Strahltriebwerken. Damit soll das Flugzeug auf Mach 0,8 beschleunigen und bis in 5 Kilometer Höhe aufsteigen. Dort übernehmen zwei Raketentriebwerke, die mit flüssigem Wasserstoff und Sauerstoff betrieben werden. Sie bringen das Flugzeug bis auf eine Höhe von 23 Kilometern, wo die beiden Haupttriebwerke gezündet werden.

Das sind zwei Staustrahltriebwerke oder Ramjets, die erst bei hoher Geschwindigkeit gezündet werden können - in diesem Fall bei Mach 2,5, etwa 3.060 km/h. Die Ramjets, die mit Wasserstoff betrieben werden, beschleunigen das Flugzeug auf seine endgültige Reisegeschwindigkeit von Mach 4. Zehst soll gegen Ende des Jahrzehnts fertig sein.

Reaction Engines Lapcat A2

In Großbritannien arbeitet das Luft- und Raumfahrtunternehmen Reaction Engines Limited (REL) an einem Überschallflugzeug, das ebenfalls mit Raketentechnik ausgestattet wird: Lapcat A2 soll mit Mach 5,2 fliegen, etwa 6.400 km/h. Das Flugzeug soll für die Strecke von Brüssel nach Sydney nur etwa vier Stunden brauchen.

Um eine solche Geschwindigkeit zu erreichen, hat REL ein besonderes Triebwerkskonzept entworfen: Scimitar (Krummsäbel) basiert auf der Synergetic Air-Breathing Rocket Engine, kurz Sabre (Säbel), einer Mischung aus Strahltriebwerk und Ramjet, das mit Wasserstoff betrieben wird. Erste Tests mit einem verkleinerten Sabre-Modell hat REL schon durchgeführt.

Länger als der Airbus 380

Lapcat A2 ist als Großraumflugzeug konzipiert: Der Rumpf ist 139 Meter lang - fast doppelt so lang wie der des Airbus A380 -, die Flügelspannweite beträgt 41 Meter. In dem Flugzeug sollen 300 Passagiere Platz finden. Die Entwicklung wird unter anderem von der europäischen Weltraumagentur European Space Agency (Esa) finanziert.

Die größere Triebwerksversion, Sabre, ist für Skylon gedacht. Das ist eine autonom fliegende, wiederverwendbare Raumfähre, die Nutzlasten bis zu 15 Tonnen in eine niedrige Umlaufbahn (Low Earth Orbit, Leo) transportieren kann. Skylon soll beispielsweise Satelliten oder Teile für eine Raumstation in den Leo bringen oder die Versorgung einer Raumstation. Dabei soll Skylon wie ein Flugzeug starten und landen.

Endgültig in den Bereich der Raketentechnik geht der Spaceliner.

Reisen im Raketenflugzeug

Entwickelt wird das Konzept für das Hyperschallflugzeug am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Der Spaceliner soll etwa 66 Meter lang werden und eine Spannweite von 33 Metern haben. Etwa 50 Passagiere sollen darin Platz haben.

Anders als Zehst und Lapcat wird der Spaceliner nicht von einer Rollbahn aus starten, sondern senkrecht von einer Startrampe aus. Das Flugzeug verfügt über zwei Raketentriebwerke. Hinzu kommt ein Zusatztriebwerk als Booster für den Start. Es wird nach dem Ausbrennen abgetrennt und gleitet dann zur Erde zurück. Die Triebwerke verbrennen Wasserstoff und Sauerstoff.

Gleitflug mit Hyperschallgeschwindigkeit

Die Raketentriebwerke bringen den Spaceliner in etwa acht Minuten bis in eine Höhe etwa 70 Kilometern. Dort werden die Triebwerke abgeschaltet, und der Spaceliner gleitet seinem Ziel entgegen, und zwar mit Hyperschallgeschwindigkeit. Das bedeutet mindestens fünffache Schallgeschwindigkeit, also schneller als 6.125 km/h.

Gerade mal anderthalb Stunden soll eine Reise im Spaceliner nach Australien dauern. Mitte des Jahrhunderts könnte ein solches Flugzeug einsatzfähig sein. Allerdings bedarf es dafür einer eigenen Infrastruktur: Der Spaceliner kann zwar theoretisch auf einer herkömmlichen Landebahn landen. Zum Starten braucht er aber eine senkrechte Rampe. Sollte das Flugzeug also jemals gebaut werden, werden dafür eigene Flugplätze benötigt.

Speed of Sound - Sound of Speed

Eines jedoch hat sich nicht geändert: Wie die Concorde werden auch die künftigen Superjets die Schallmauer durchbrechen und so einen Überschallknall erzeugen. Deshalb hatten zuerst die USA und bald darauf auch andere Länder den Überschallflug der Concorde verboten, das Flugzeug konnte also nur über dem Meer mit Überschallgeschwindigkeit fliegen. Überschallflüge von der US-Ostküste an die Westküste waren dadurch nicht möglich.

REL etwa hat für einen Flug der Lapcat A2 von Europa zu den Antipoden schon gleich eine Route über den Nordpol angesetzt. Das DLR will dem Überschallknall einfach entgehen: Der werde wegen der großen Flughöhe ein deutlich geringeres Problem darstellen als etwa bei der Concorde, sagte Martin Sippel, Leiter der Abteilung Systemanalyse Raumtransport (SART) beim DLR, im Gespräch mit Golem.de.

Gemeinsam leise

Allerdings wird auch nach anderen Wegen gesucht, das Problem mit dem Schall beim Überschall zu lösen - nämlich über die Art und Weise, wie das Flugzeug gebaut ist. Die Vermeidung des Überschallknalls ist eines der Ziele des High Speed Projects - einem Gemeinschaftsprojekt der beiden US-Luftfahrtkonzerne Boeing und Lockheed Martin mit der US-Raumfahrtbehörde National Aeronautics and Space Administration (Nasa).

Überschallflüge ohne Knall seien möglich, sagte Projektleiter Peter Coen Bloomberg Pursuits. Die entsprechende Technik wird aber erst Mitte der 2020er Jahre zur Verfügung stehen.  (wp)


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