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Das neue Flugzeug der NASA wird mit Überschallgeschwindigkeit fliegen - ohne Windschutzscheibe

2020

Wenn alles nach Plan läuft, werden die NASA-Testpiloten im Jahr 2021 ein Experimentierflugzeug mit einer sehr langen Nase nehmen und es schneller als mit Schallgeschwindigkeit fliegen. Der Pilot wird jedoch nicht durch ein Fenster auf die Wolken schauen, sondern auf einen 4K-Monitor. Zwei Kameras leiten Echtzeitvideos von der Vorderseite des Flugzeugs direkt zum Sichtfeld des Piloten. Der Bordfilm für den Piloten, den einzigen Insassen des Flugzeugs, ist der Flug selbst.

Die NASA hat gute Gründe für diesen einzigartigen Aufbau. Das Flugzeug heißt X-59 und seine Entwickler hoffen, dass es die Schallgeschwindigkeit unterbricht, ohne einen "Boom" zu erzeugen. Wenn es die Schallmauer leiser durchschlagen kann als ein herkömmliches Überschallflugzeug, könnte es möglicherweise über Land kreuzen, ohne die Zivilbevölkerung am Boden zu stören.

Um das Flugzeug aerodynamisch zu halten, hat die NASA ihm eine sehr lange Nase verpasst. Es ist fast 50 Meter lang. Wenn das Cockpitdach in den Windstrom hineinragen würde, damit der Pilot nach vorne sehen könnte, würde dieser Vorsprung den Luftstrom um das Fahrzeug herum unterbrechen. Gleichzeitig wäre es lächerlich, eine lange, abfallende Windschutzscheibe in die Nase zu bauen, von der aus ein Pilot sehen konnte. "Es wäre fast wie das unsichtbare Flugzeug von Wonder Woman - das müsste man bauen, um durch diesen Nasenabschnitt zu schauen", sagt Randy Bailey, der bei der NASA für das externe Sichtsystem des Flugzeugs zuständig ist. Die ganze Nase müsste grundsätzlich durchsichtig sein.

„Wir haben noch kein transparentes Aluminium, also können wir das nicht“, fügt er hinzu.

Anstatt zu versuchen, eine herkömmliche Windschutzscheibe einzubauen, liefert eine hochauflösende Kamera über der Nase einige der Bilder. Eine andere Kamera unter der Nase schaut nach unten und bietet einen Blick auf die Start- und Landebahn. Diese Kamera ist nur in der Standardausführung vorhanden und kann wie das Fahrwerk aus dem Weg geräumt werden, wenn das Flugzeug nicht reibungslos durch die Luft fliegen muss. Wenn das Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit fliegt, liefert nur eine 4K-Kamera visuelle Informationen in Echtzeit an diesen Monitor vor dem Piloten.

Ein zentrales Problem, das die NASA überwinden muss, um sicherzustellen, dass das System ordnungsgemäß funktioniert, ist die Latenz - die Verzögerung zwischen dem, was die Kamera sieht, und dem, was der Monitor anzeigt. Eine zu hohe Latenz kann eine Reisekrankheit auslösen, die auftreten kann, wenn Ihr Innenohr eines spürt (die tatsächliche Bewegung des Strahls), Ihre Augen jedoch etwas anderes sehen. Bailey sagt, dass sie die Latenz auf unter einer Zehntelsekunde halten müssen, um solche Probleme zu vermeiden. Derzeit beträgt die Latenz des Systems 67 Millisekunden oder 0, 067 Sekunden, so dass das Zehntelsekunden-Ziel unterschritten wird.

"Das Ziel ist, wenn wir es richtig machen, wird es so sein, als gäbe es genau dort ein echtes Fenster", sagt er.

Ein erschreckender Gedanke ist: Was passiert, wenn das System ganz oder teilweise kaputt geht? Wie wird der Pilot sehen?

Es stellt sich heraus, dass es nicht so katastrophal wäre wie ein Fallschirm, der während eines Auswurfs ausfällt. Da es zwei Kameras gibt, wäre bei einem Ausfall einer hoffentlich noch eine funktionsfähig, auch wenn sie in unterschiedliche Richtungen zeigen, sodass sie nicht vollkommen redundant zueinander sind. Sollte der Hauptmonitor ausfallen, könnte auf einem der beiden Displays darunter die Sicht der Kamera auf die Außenwelt angezeigt werden. Und zwei Computer arbeiten zusammen, um das System als Ganzes zu handhaben. Kurz gesagt, das System enthält Redundanzen. "Ich sage nicht, dass es niemals scheitern wird, räumt Bailey ein.

Dieser Fehler könnte jedoch in Ordnung sein. Das liegt daran, dass das Cockpit immer noch ein normales transparentes Verdeck über dem Kopf des Piloten sowie zwei reguläre Fenster auf beiden Seiten des Monitors enthält, die einen Anschein von Sicht bieten. Noch wichtiger: Der Pilot muss nicht direkt sehen können, um das Flugzeug landen zu können. Das Cockpit dieses neuen Experimentaljets entspricht dem eines T-38-Trainerjets mit zwei übereinander angeordneten Sitzen. Wie bei einigen F-16-Kampfflugzeugen verfügt der Rücksitz der T-38 über alle Bedienelemente und Instrumente, die ein Pilot zum Fliegen des Flugzeugs benötigt.

"Sie können das Flugzeug tatsächlich dort hinten landen, ohne nach vorne sehen zu müssen. Sie haben bestimmte Manöver, die sie fliegen können, und Leitinformationen auf ihren Head-Down-Displays, die sie zur Landebahn bringen, sagt Bailey. Es ist nicht ideal, aber dann." Auch dieses Experimentierflugzeug wird nur von drei Testpiloten geflogen, und es werden keine Passagiere mitfahren Boden.)

Der springende Punkt dieses Flugzeugs ist, zu prüfen, ob die NASA Daten sammeln kann, die belegen, dass Überschallflug über Land leise genug sein kann, um akzeptabel zu sein - etwas, an dem auch private Unternehmen arbeiten, von denen sogar erwägt wird, Monitore anstelle von Passagieren einzusetzen Fenster. Wenn einer davon versagt, ist das keine große Sache.

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