Hermeus: Hyperschall-Flugzeug, das in 90 Minuten von NYC nach London fliegen soll

(CNN) — Fast zwei Jahrzehnte, seit Concorde in den Ruhestand ging, hat das Interesse an Überschallreisen zugenommen, und mehrere superschnelle Flugzeuge sind in der Entwicklung. Airlines scheinen interessiert zu sein: United hat sich bereits verpflichtet, bereits 2029 Überschallstrecken anzubieten.

Aber was ist mit Hyperschallreisen, die bei Geschwindigkeiten von Mach 5 – der fünffachen Schallgeschwindigkeit – und darüber passieren? Das würde ein Flugzeug von New York nach London in nur 90 Minuten bringen, im Vergleich zu etwa drei Stunden für Concorde und zwischen sechs und sieben Stunden für einen regulären Passagierjet.

Ist es überhaupt möglich?

Das glaubt Hermeus, ein Startup mit Sitz in Atlanta, dessen Ziel es ist, Hyperschallflugzeuge zu entwickeln. Es testet bereits einen neuen Motortyp, der angeblich Mach 5 (über 3.000 mph) erreichen wird. Das Triebwerk ist für ein kleines, unbemanntes Hyperschallflugzeug konzipiert, das Hermeus derzeit für die US Air Force entwickelt, aber auf eine größere Größe skaliert, wird es in der Lage sein, ein Passagierflugzeug anzutreiben.

Dieses Passagierflugzeug ist weit weg – Hermeus hofft, es für den ersten Testflug vor Ablauf des Jahrzehnts, im Jahr 2029, in die Luft zu bekommen – aber weil seine Technologie fast vollständig von Grund auf neu gebaut werden muss, hat das Unternehmen plant es schon.

Zunächst einmal wird es viel kleiner sein als aktuelle Verkehrsflugzeuge und sogar Concorde, die eine Kapazität von rund 100 Passagieren hatten.

„Um uns bei der Dimensionierung des Flugzeugs zu helfen, haben wir im Grunde ein Geschäftsmodell für eine Fluggesellschaft entwickelt“, sagt AJ Piplica, CEO von Hermeus. „Wir haben uns auf die Business-Class- und First-Class-Reisende konzentriert und dann mit einigen Parametern wie Geschwindigkeit und Betriebskosten herumgespielt. Herausgekommen ist ein Flugzeug mit einer 20-Personen-Kabine“, fügt er hinzu.

Das ist nicht weit von der Kapazität eines großen Business-Jets entfernt, was bedeutet, dass es nur eine Klasse geben wird.

“Wir gehen davon aus, dass es zu den heutigen Business-Class-Preisen rentabel ist”, sagt Piplica mit dem Vorbehalt, dass es schwer abzuschätzen ist, wie viel Leute bereit sind zu zahlen, um fünfmal schneller zu fliegen, denn “diese Frage kann man erst beantworten, wenn es gibt ein Produkt da draußen und Sie haben die echten Daten.”

Schneller denn je

Die Reichweite des Flugzeugs wird etwa 4.000 Seemeilen betragen, genug für transatlantische Routen wie New York nach Paris, aber nicht für transpazifische Routen wie LA nach Tokio, die einen Zwischenstopp erfordern würden.

Wege über Land, wie New York nach LA, kommen aus Lärmschutzgründen nicht in Frage: Das Durchbrechen der Schallmauer geht mit einem lauten Knall einher, der normalerweise über Wasser passieren muss.

Um zu verstehen, wie gewagt die Idee eines Mach-5-Passagierflugzeugs ist, ist es nützlich, sich die Fluggeschwindigkeitsrekorde anzusehen.

Das schnellste Flugzeug, das jemals mit einem Triebwerk geflogen ist, ist Mach 9,6 (ca.

Da dieser Flug nur wenige Sekunden dauerte, gehört der Rekord für den längsten Dauerflug über Mach 5 der Boeing X-51, einem weiteren unbemannten Versuchsflugzeug, das 2013 über drei Minuten mit Mach 5,1 (ca. 3.400 mph) flog. Beide Flugzeuge mussten mit einem B-52-Bomber aus der Höhe gestartet und dann mit einer Rakete auf Geschwindigkeit gebracht werden, was die Feinheiten dieser Art von Hochgeschwindigkeitsflügen hervorhob.

Für Flugzeuge mit Menschen an Bord liegt der aktuelle absolute Geschwindigkeitsrekord bei Mach 6,7 (4.520 mph), der 1967 von der X-15 aufgestellt wurde. Es war im Grunde eine Rakete mit Sitz, die den Rekord erreichen sollte und auch von einer B-52 aus der Höhe gestartet werden musste.

Für ein luftatmendes Flugzeug – das von Düsentriebwerken und nicht von einer Rakete angetrieben wird -, das selbst starten und landen kann, beträgt der Geschwindigkeitsrekord “nur” Mach 3,3 (etwa 2.200 Meilen pro Stunde), aufgestellt von der SR- 71 Blackbird, ein militärisches Spionageflugzeug, 1976.

Die Höchstgeschwindigkeit der Concorde, eines von nur zwei kommerziell geflogenen Überschall-Passagierflugzeugen, betrug Mach 2,04 (1.350 mph).

Das vorgeschlagene Hermeus-Passagierflugzeug würde daher den aktuellen Rekord für das schnellste luftatmende Flugzeug mit großem Abstand übertreffen und durch einen längeren Flug mit Mach 5 eine Errungenschaft im Bereich der unbemannten Versuchsfahrzeuge übertreffen ( natürlich könnten in Zukunft andere Flugzeuge diese Rekorde schlagen, bevor Hermeus es tut).

„Ausgereifte Technologien“

Es überrascht daher nicht, dass der Fokus des Unternehmens zunächst auf dem Motor liegt. Im Februar 2020 begannen die Tests für eine neue Art von Triebwerkskonstruktion, die auf einem bestehenden Modell basiert, das in Kampfflugzeugen verwendet und von General Electric hergestellt wird.

Es wird eine Mischung aus zwei traditionellen Technologien sein: einem Turbojet, der dem von Verkehrsflugzeugen ähnelt, und einem Staustrahltriebwerk, einer Art von Triebwerk, das nur bei Überschallgeschwindigkeit und höher arbeitet. Zunächst wird der Motor Quarterhorse antreiben, die schlanke Hyperschalldrohne, die Hermeus im Rahmen einer 60-Millionen-Dollar-Partnerschaft mit der US Air Force entwickelt.

Interessanterweise werden bei der Konstruktion eines Düsentriebwerks, um schneller zu fahren, eher Teile entfernt als hinzugefügt. Bei einem Turbojet tritt die Luft von vorne ein und wird zuerst durch rotierende Schaufeln komprimiert (um ihr Energiepotential zu erhöhen), dann mit Kraftstoff vermischt und gezündet. Das entstehende heiße Gas wird durch die Rückseite des Triebwerks ausgeblasen und drückt das Flugzeug nach vorne.

Oberhalb von Mach 3 muss die Luft jedoch nicht komprimiert werden: Sie komprimiert sich beim Eintritt in den Motor selbst, indem sie einfach so stark verlangsamen muss. Daher wird für Geschwindigkeiten über Mach 3 und bis Mach 6 oft ein Triebwerkstyp namens Ramjet verwendet – so genannt, weil er buchstäblich in die Luft rammt. Es hat keine beweglichen Teile, im Gegensatz zu Turbojets, aber es funktioniert überhaupt nicht bei Geschwindigkeiten unter Mach 3.

Hermeus wird sein Hybrid-Triebwerk im Turbojet-Modus bei Start und Landung sowie bei Unterschallgeschwindigkeit einsetzen. Dann rekonfiguriert sich das Triebwerk nach und nach in einen Staustrahlmodus, wenn es Mach 3 und bis Mach 5 erreicht.

„Der Turbojet-Anteil und der Staustrahl-Anteil an sich sind ausgereifte Technologien, die wir seit 50 Jahren verwenden. Der Trick besteht darin, sie zusammenzusetzen, also haben wir unsere eigene Architektur um ein serienmäßiges Turbojet-Triebwerk herum entworfen und dann gebaut von dort”, sagt Piplica.

SpaceX-Inspiration

Es gibt eine ganze Reihe von Problemen, an denen Hermeus derzeit noch nicht einmal arbeitet, wie zum Beispiel, welche Art von nachhaltigem Treibstoff verwendet werden soll – da der Verbrauch viel höher sein wird als bei aktuellen Jets – und die extremen Temperaturen, die der Rumpf eines Hyperschalls Flugzeug muss standhalten können.

Die Geschwindigkeit der Concorde, die mit weniger als der Hälfte der projizierten Geschwindigkeit von Hermeus unterwegs war, wurde genau durch die Temperatur begrenzt, wobei Fenster und andere Innenflächen am Ende eines Fluges warm wurden.

Die SR-71 Blackbird hingegen musste aus Titan bestehen, einem seltenen Metall, das extremer Hitze standhält, und das Cockpitglas musste aus Quarz bestehen, dessen Außentemperatur während einer Mission 600 F erreichte.

Als Reaktion auf die Skepsis gegenüber den Erfolgschancen von Hermeus und dem Bedarf an möglicherweise enormen Finanzmitteln führt Piplica eine Analogie zu Elon Musks SpaceX an.

“Ich denke, die Leute haben in den frühen Tagen von SpaceX die gleichen Fragen zur neuen Raumfahrtindustrie gestellt”, sagt er. “Die Leute schauten sich an, in die Umlaufbahn zu kommen und sagten, dies sollte eine Milliarde Dollar kosten, aber SpaceX hat es mit Falcon 1 für 90 Millionen Dollar getan.”

Hermeus plant, sich durch die Entwicklung verschiedener Flugzeuge auf dem Weg zu seinem Passagierflugzeug zu finanzieren, ähnlich wie SpaceX die Entwicklung seiner Falcon 1, Dragon, Falcon Heavy und Starship-Raketen, die letztendlich einer Vision der interplanetaren Raumfahrt dienen und gleichzeitig Einnahmen durch die Zusammenarbeit mit NASA und kommerzielle Partner.

“Es gibt wirklich nichts Vergleichbares mit Hermeus, obwohl in der Vergangenheit viele ähnliche Projekte gekommen und gegangen sind”, sagt Richard Aboulafia, ein Luftfahrtanalyst bei der Teal Group. „Es scheint nie zu klappen. Wenn sie Ende der 2030er Jahre auf magische Weise einen Hyperschalltransport schaffen können und der Ticketpreis im Bereich der Business Class liegt, dann ja, das wird erfolgreich sein 1% Reichweite.”

Wenn und wann ein Hyperschall-Passagierflugzeug Realität wird, wie wird es sein, damit zu fliegen?

“Es wird Concorde ziemlich ähnlich sein”, sagt Piplica. „Sie beschleunigen länger als in heutigen Flugzeugen, wo Sie sich für etwa 30 Sekunden bis zu einer Minute in Ihrem Sitz zurückgedrückt fühlen.

„Diese Erfahrung wird vielleicht 10 bis 12 Minuten dauern. Aber wenn Sie einmal bei Mach 5 sind, auf 100.000 Fuß oder so, wird es eine wirklich reibungslose Fahrt. Es gibt nicht viel Flugverkehr dort oben und die Atmosphäre ist relativ gutartig.”