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Dieser Artikel behandelt die Hyperschallgeschwindigkeit Fur den Hyperschallfrequenzbereich siehe Hyperschall Hyperschallgeschwindigkeit oder kurz Hyperschall griechisch ὑper hyper deutsch uber engl hypersonic bezeichnet in der Luft und Raumfahrt nach allgemeiner Konvention Uberschallgeschwindigkeiten oberhalb der funffachen Schallgeschwindigkeit uber Mach 5 also hoher als 6175 km h bzw 1715 m s in Luft von 20 C Computersimulation der Stromung um die X 43 bei Mach 7 und laufendem Triebwerk Beispiele fur Flugobjekte im Hyperschallbereich sind in die Atmosphare der Erde sturzende Asteroiden Raumfahrzeuge und Weltraummull beim Wiedereintritt in die Atmosphare Tragerraketen und andere fur solche Geschwindigkeiten konstruierte Flugkorper sowie spezielle Projektile zum Beispiel die einer Railgun und Hyperschallwaffen Inhaltsverzeichnis 1 Anwendungsfelder 2 Bereiche der Geschwindigkeit 3 Forschung 3 1 Windkanale 4 Militarische Projekte und Flugkorper 4 1 Altere Projekte 4 2 Aktuelle Projekte 5 Projekte schneller ziviler Interkontinentalfluge 6 Literatur 7 EinzelnachweiseAnwendungsfelder BearbeitenGrundlegend ist der Warmeschutz bei hohen Geschwindigkeiten im Zusammenhang mit dem Wiedereintritt von Flugkorpern in die Atmosphare nbsp Wiedereintritt der Landekapsel des Mars Exploration Rover kunstlerische Darstellung 2004Beispiele sind 1 Das Ruckschicken strategischer Aufklarungsfotos aus dem Orbit Keyhole Satelliten ab 1960 Die Gestaltung von Nasenspitzen ballistischer Raketen Die Ruckkehr von Astronauten nach einem Mondflug Der Abwurf einer Instrumentenplattform uber Jupiter Kategorien konkreter Planungen und Anwendungen Hyperschallprojektile einer Railgun wie sie im Zusammenhang mit dem Rustungsprojekt SDI vorgeschlagen wurden Raumtransportsysteme die im Zusammenhang mit der Entwicklung des Space Shuttles diskutiert wurden insbesondere die Ruckkehrphase Hyperschall Gleiter die von einer Rakete in grosse Hohe gebracht und von dort mit Hyperschall Geschwindigkeit ins Ziel gesteuert werden Zum Vergleich der Geschwindigkeit Die Projektile von Schusswaffen erreichen meist keine Hyperschallgeschwindigkeit die Mundungsgeschwindigkeit des Hochleistungs Geschosses DM53 das im Leopard 2 verwendet wird betragt bis zu 1 750 m s also mehr als funffache Schallgeschwindigkeit Die Orbitalgeschwindigkeit beispielsweise eines Space Shuttles liegt bei circa 7 700 m s Bereiche der Geschwindigkeit BearbeitenIn der folgenden Tabelle werden die Geschwindigkeitsbereiche mit Mach Zahlen Geschwindigkeiten und Beispielen dargestellt Zwischen Unter und Uberschall befindet sich ein zusatzlicher Bereich die transsonische Stromung Hier gelten die Navier Stokes Gleichungen nicht mehr da lokal bereits Uberschall Geschwindigkeiten erreicht werden Im Uberschallbereich reagiert der Luftstrom noch nicht chemisch und der Hitzeaustausch zwischen Luft und Flugkorper kann vernachlassigt werden Weiterhin verwendet die NASA die Bereiche hohe Uberschallgeschwindigkeiten und den Wiedereintritt Bereich Mach km h m s Anmerkungen Beispiele fur FlugkorperUnterschall 0 0 lt 0 8 000 lt 988 000 lt 274 Propeller oder Strahlflugzeug Ju 52 1932 Airbus A380 2005 Transsonische Stromung 0 8 1 2 0 988 1 482 274 412 Bereiche mit Stromungsgeschwindigkeiten im Unter und Uberschallbereich Erste Flugkorper Me 262 1942 Bell X 1 1946 Uberschall 1 2 5 0 1 482 6 174 0 412 1 715 Scharfkantiges Design fur Uberschallflug Kompromisse fur Unterschallflug notig F 104 Starfighter 1956 BAC Aerospatiale Concorde 1969 Hyperschall 0 5 10 0 6 174 12 348 1 715 3 430 Material Nickel oder Titan kleine Flugel Grossraketen X 51A Waverider 2010 Hohe Hyperschallgeschwindigkeit 10 25 12 348 30 870 3 430 8 575 Die hohen Temperaturen dominieren Keine scharfen Kanten dafur stumpfe Formen Interkontinentalraketen Hyperschall Gleiter Awangard 2018 bis zu Mach 27 Wiedereintritt 00 gt 25 00 000 gt 30 870 0 000 gt 8 575 Stumpfe Formen Kommandomodul der Apollo Kapsel 1966 Space Shuttle 1981 Forschung BearbeitenHyperschall Forschung untersucht Fluge mit Geschwindigkeiten bei denen die aerodynamische Erwarmung zum eigentlichen Problem wird die Grenze liegt bei Mach 5 Eine wichtige Rolle spielen Experimente und hierbei insbesondere entsprechende Windkanale Wichtig ist auch das Wissen aus der Stromungsmechanik Es gibt zwei Forschungsschwerpunkte Die Materialien fur Hyperschallflugkorper mussen auftretende Temperaturen von uber 1000 C aushalten Die aerodynamischen Eigenschaften der Luft andern sich bei diesen Temperaturen und bei hohen Geschwindigkeiten Antriebe fur solche Flugkorper hierbei kommen neben Raketen insbesondere Uberschall Staustrahltriebwerke engl Scramjet zum Einsatz 2 Die Luft wird durch die Geschwindigkeit verdichtet mit der sie in die Brennkammer gepresst wird Schaufelrader wie bei anderen Triebwerken sind hier uberflussig Weitere Themen 3 Untersuchung von Uberschalleinlaufen Zustromung zum Triebwerkseinlauf bei Flugmanovern Thermische Belastung von Komponenten Entwurf von angepassten Radomen Flugstabilitat und Steuerbarkeit Stromungsphysikalische Vorgange bei Querschubsteuerung Storung der Radiokommunikation mit dem Flugkorper durch das entstehende PlasmaWindkanale Bearbeiten Zur Erforschung werden Hyperschall Windkanale verwendet Eine Vorstufe stellte der Uberschall Windkanal in Peenemunde dar 4 Noch 1944 liefen Vorbereitungen fur den Bau eines Hyperschall Windkanals in Kochel der nicht mehr begonnen wurde Die Plane wurden 1957 als Tunnel A in Tullahoma USA umgesetzt 5 Der aktuell leistungsfahigste deutsche Hyperschall Windkanal ist der H2K der Abteilung Uber und Hyperschalltechnologien am Institut fur Aerodynamik und Stromungstechnik AS HYP des DLR und steht in Koln 6 Militarische Projekte und Flugkorper Bearbeiten Hauptartikel Hyperschallwaffe Altere Projekte Bearbeiten In Deutschland in den spaten 1930ern wurde von Eugen Sanger und Irene Sanger Bredt der Silbervogel vorgestellt das Konzept eines 28 Meter langen suborbitalen Bombers der eine Geschwindigkeit von 22 100 km h erreichen sollte Nach dem Krieg wurde versucht hierfur unter dem neuen Namen antipodal bomber Antipoden Bomber Interesse in Amerika zu wecken 1942 wurde in Deutschland mit der Rakete V2 erstmals mit etwa 5 500 km h die Hyperschallgeschwindigkeit erreicht Viele grundlegende Fragen zur Hyperschallgeschwindigkeit wurden ohne dass dieser Name schon verwendet wurde bereits in der Heeresversuchsanstalt Peenemunde bearbeitet Auch der erste Hyperschall Windkanal wurde konzipiert In den 60er Jahren erreichte in den USA das Versuchsflugzeug North American X 15 die Hochstgeschwindigkeit von 7 274 km h Mach 6 72 In den 1960er Jahren entwickelte die USA die Sprint Rakete Diese Rakete diente zum Abfangen von Sprengkopfen von Interkontinentalraketen und erreichte bei einer Flugzeit von rund 15 Sekunden eine Geschwindigkeit von rund Mach 10 In den 1970er Jahren entwickelte die Sowjetunion die 53T6 Rakete zur Raketenabwehr Diese Abfangrakete erreichte innerhalb von 3 4 Sekunden eine Fluggeschwindigkeit von rund Mach 16 nbsp Zeichnung einer X 30 in hoher Atmosphare 1990Die 1983 von den USA offiziell verkundete Rustungsinitiative SDI gab den Anstoss zu neuen Entwicklungen Mit der Rockwell X 30 begannen 1982 in den USA Planungen zu einem luftatmenden Raumtransporter und insbesondere zu seinem Triebwerk In der Sowjetunion begann 1986 die Planung des Hyperschall Bombers Tu 2000 die 1992 endete Im Anschluss wurde in Russland das Nachfolgeprojekt Tupolew PAK DA verfolgt Der erste Hyperschallflug mit einem Staustrahltriebwerk gelang mit dem HFL Cholod im November 1991 in Russland 1996 wurde in den USA das Projekt X 33 vergeben ein verkleinerter unbemannter Prototyp eines Space Shuttle Nachfolgers es wurde 2001 beendet Ende der 1990er Jahre entwickelte das Lawrence Livermore National Laboratory das Konzept HyperSoar eines Aufklarungs und Kampfflugzeugs 2004 erreichte das unbemannte Experimentalflugzeug Boeing X 43A bis zu 9 6 fache Schallgeschwindigkeit 2010 11 wurden erfolglos Testfluge mit der Falcon HTV 2 durchgefuhrt die sogar Mach 20 erreichen sollte nbsp X 51 vor einer B 52 2009Im Mai 2010 absolvierte die United States Air Force erstmals einen erfolgreichen Testflug mit einem Hyperschall Flugkorper Die Boeing X 51A flog dabei etwa 200 Sekunden lang und erreichte Mach 5 7 Sie wurde zuvor von einem B 52 Bomber ausgeklinkt 8 Bei ihrem vierten Testflug am 1 Mai 2013 erreichte sie nach zwei erlittenen Fehlschlagen eine Geschwindigkeit von Mach 5 1 und flog in etwas uber sechs Minuten rund 426 Kilometer weit 9 Aktuelle Projekte Bearbeiten Zur Bekampfung von Zielen auf der Erdoberflache werden heute insbesondere zwei Konzepte verfolgt Gleitflugkorper werden von Boosterraketen auf eine Hohe von rund 100 km und die notige Geschwindigkeit gebracht Von diesem Punkt an gleitet der pfeilformige Flugkorper an sein Ziel auf der Erdoberflache Solche Systeme konnen durch den Einsatz von Interkontinentalraketen als Booster jeden Ort an der Erdoberflache erreichen und grosse Waffenlasten tragen Sie konnen auf der anderen Seite eine gewisse Mindestgrosse nicht unterschreiten und sind auf die relativ grossen Startvorrichtungen fur die Raketen angewiesen Hyperschall Marschflugkorper werden von einem Staustrahltriebwerk beschleunigt Sie sind durch ihre geringere Grosse und Masse als Bewaffnung fur eine grossere Bandbreite von Plattformen insbesondere Flugzeuge geeignet erreichen aber geringere Flugreichweiten und konnen weniger Waffenlast tragen als Gleitflugkorper Die niedrigere Flughohe von rund 30 km macht den Marschflugkorper etwas weniger leicht aufklarbar fur Radar 10 Hyperschallwaffen dieser Typen werden von verschiedenen Staaten entwickelt oder befinden sich bereits in Einsatzbereitschaft Russland China und die USA nehmen dabei fuhrende Rollen in der Entwicklung ein aber auch in anderen Staaten wie Indien Frankreich Japan Deutschland und Nordkorea wird an solchen Waffen entwickelt Die Fortschritte in der Hyperschall Technik konnten weltweite Angriffe ermoglichen die die meisten aktuellen Raketenabwehrsysteme uberfordern und ein Wettrusten bei Hyperschall Fluggeraten auslosen Grundsatzlich konnen jedoch Abwehrsysteme die auf das Abfangen von Mehrfachsprengkopfen ballistischer Raketen ausgerichtet sind auch Hyperschallflugkorper erfolgreich bekampfen Das gilt beispielsweise fur einige kampfwertgesteigerte Varianten des S 300 sowie fur weite Teile der S 400 Familie 11 Projekte schneller ziviler Interkontinentalfluge BearbeitenNachdem das Konzept der Concorde wegen Larm Kraftstoffverbrauch und mangelnder Sicherheit gescheitert ist arbeiten Hersteller an Triebwerken die mit weniger Treibstoff genugend Schub liefern und an aerodynamischen Konzepten die die als Uberschallknall bekannten Stosswellen minimieren 12 Die Japan Aerospace Exploration Agency JAXA forscht unter der Bezeichnung Hypersonic Passenger Aircraft dt Hyperschall Passagierflugzeug an einem Fluggerat welches Mach 5 erreichen soll und damit von Paris nach Tokio in drei Stunden fliegen wurde 13 Die Europaische Weltraumorganisation ESA koordinierte das Projekt Long Term Advanced Propulsion Concepts and Technologies LAPCAT mit dem Ziel eines europaischen Hyperschall Passagierflugzeugs Reaction Engines A2 14 In den Jahren 2013 15 lief das Projekt HIKARI zum gleichen Thema 15 Am Deutschen Zentrum fur Luft und Raumfahrt wurden im Rahmen der Studie Fast20XX Future high Altitude high Speed Transport bis 2012 ahnliche Fragen erforscht Die Ergebnisse flossen in die Konzeption des SpaceLiners des DLR fur 50 Passagiere 16 Seit 2016 testet eine internationale Forschergruppe in Australien im Rahmen des HiFiRE Programms die grundlegenden Technologien fur Hyperschallfluge 17 2018 legte die Chinesische Akademie der Wissenschaften eine Studie zu einem Flugzeug I vor das Mach 7 erreichen soll 18 Die US Firma Boeing stellte 2018 das Konzept eines Flugzeug fur 150 Passagiere vor das mit 6 200 km h Mach 5 in 27 000 m Hohe die Strecke von London nach New York in 2 Stunden bewaltigen soll 19 Literatur BearbeitenT A Heppenheimer Facing the Heat Barrier A History of Hypersonics Part 1 PDF 1 0 MB und Part 2 PDF 496 kB und Part 3 PDF 876 kB NASA History Series 2006Einzelnachweise Bearbeiten https history nasa gov sp4232 part1 pdf abgerufen am 8 Februar 2019 https history nasa gov sp4232 part1 pdf abgerufen am 8 Februar 2019 https www dlr de as desktopdefault aspx tabid 194 407 read 5437 abgerufen am 14 Februar 2019 museum aggregat4 de abgerufen am 7 Februar 2019 museum aggregat4 de abgerufen am 7 Februar 2019 dlr de abgerufen am 7 Februar 2019 Scramjet stellt neuen Zeitrekord auf In Raumfahrer net 28 Mai 2010 abgerufen am 22 Dezember 2010 Spiegel Online Experimentelles Flugzeug X 51A Waverider stellt Rekord auf Golem Stephen Reny Nuclear Armed Hypersonic Weapons and Nuclear Deterrence in Strategic Studies Quarterly Winter 2020 Vol 14 No 4 S 47 73 Abgerufen am 8 Januar 2021 Stephen Reny Nuclear Armed Hypersonic Weapons and Nuclear Deterrence in Strategic Studies Quarterly Winter 2020 Vol 14 No 4 S 47 73 Abgerufen am 8 Januar 2021 Andreas Spaeth In drei Stunden an jeden Punkt der Erde In dw com 10 April 2021 abgerufen am 12 April 2021 Rainer W During Paris Tokio in drei Stunden Abschnitt Nasa Experten sagen es dauert noch 15 Jahre letzter Absatz Tagesspiegel 2 Januar 2015 abgerufen am 27 Oktober 2016 LAPCAT Long Term Advanced Propulsion Concepts and Technologies Europaische Kommission 20 Februar 2012 abgerufen am 4 Dezember 2012 englisch https ec europa eu research infocentre article en cfm artid 34656 abgerufen am 7 Februar 2019 https www dlr de dlr desktopdefault aspx tabid 10212 332 read 5898 gallery 8509 abgerufen am 12 Februar 2019 In weniger als 2 Stunden von Europa nach Australien Memento vom 26 August 2016 im Internet Archive EB Monitor com https www trendsderzukunft de ueberschallflugzeug der zukunft in zwei stunden von europa nach australien abgerufen am 15 Februar 2019 https www spiegel de wissenschaft technik boeing mit hyperschall in zwei stunden von london nach new york a 1215735 html abgerufen am 12 Februar 2019Dieser Artikel beruht auf der Teilung des Artikels Hyperschall aus der deutschsprachigen Wikipedia in der Version vom 30 Juni 2007 10 40 Eine Liste der Hauptautoren History gemass GNU FDL ist hier zu finden Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Hyperschallgeschwindigkeit amp oldid 235421346