De Japan Aerospace Exploration Agency heeft onlangs samengewerkt met een aantal universiteiten om met succes een baanbrekende grondverbrandingstest van de straalmotor van een Mach 5 hypersonisch vliegtuig te voltooien. Dit geeft aan dat de visie van een twee uur durende vlucht tussen de twee kanten van de Stille Oceaan een stap dichter bij de werkelijkheid is.
De test, gezamenlijk uitgevoerd door een team van ingenieurs van het Japan Aerospace Exploration Agency, Waseda University, de University of Tokyo en Keio University, werd uitgevoerd in het Space Center van het bureau in Tsunoda. Het simuleerde een vluchtomgeving met vijf keer de geluidssnelheid en concentreerde zich op het verifiëren van de prestaties van het thermische beveiligingssysteem, de stuurvlakken en de motoren van het vliegtuig onder extreme omstandigheden.
De technologie die centraal staat in de test is de ramjet, een luchtademende straalmotor zonder bewegende delen. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het rameffect dat wordt gegenereerd door de snelle voortbeweging om de binnenkomende lucht te comprimeren, die vervolgens wordt gemengd met brandstof en wordt ontstoken om stuwkracht te genereren. Dit ontwerp elimineert de noodzaak van een zwaar roterende compressor, waardoor deze kan draaien met snelheden die veel hoger zijn dan die van een traditionele turbofanmotor, maar de straalmotor kan niet vanuit stilstand starten en moet eerst worden versneld tot supersonische snelheden voordat hij kan werken.
Bij deze test in Japan werd het experimentele vliegtuig in een windtunnel geïnstalleerd om omgevingsomstandigheden op een hoogte van ongeveer 25 kilometer te simuleren. De dichtheid van de atmosfeer op deze hoogte is slechts één procent van die op zeeniveau. Op deze hoogte, Mach 5, kan de luchttemperatuur rond de neus en de voorrand oplopen tot meer dan 1000 graden Celsius. Als reactie op zulke hoge temperaturen hebben ingenieurs een geavanceerd thermisch beveiligingssysteem gebouwd om de interne temperatuur van het vliegtuig dicht bij de normale bedrijfstemperatuur te houden, zodat de elektronische systemen aan boord normaal kunnen werken. Tegelijkertijd brengen sensoren oppervlaktetemperatuurprofielen in kaart om berekeningen van de thermische structuur te valideren, wat van cruciaal belang zal zijn voor het opschalen naar passagiersvliegtuigen op ware grootte.
Wat duidelijk moet worden gemaakt, is dat deze voorbereidende test nog vrij ver verwijderd is van de daadwerkelijke testvlucht en dat alleen de grondverificatie van het model op kleinere schaal is voltooid. De Japan Aerospace Exploration Agency is van plan om het experimentele vliegtuig in de volgende stap op een sonderingsraket te installeren en te proberen een daadwerkelijke vliegtest uit te voeren op Mach 5. Als de voortgang goed gaat en regelgevende en technische hindernissen kunnen worden overwonnen, is het doel om tegen 2040 commerciële hypersonische passagiersdiensten mogelijk te maken.
Als deze vooruitgang zich voortzet, kan een vliegtuig dat met Mach 5-snelheid vliegt op een hoogte van 25 kilometer en dat bijna twee keer zo hoog kan vliegen als bestaande commerciële vliegtuigen, theoretisch de vliegtijd van Tokio naar Los Angeles verkorten van de huidige ongeveer 10 uur naar ongeveer twee uur, zonder dat complexe operaties nodig zijn om in een volledige baan om de aarde te komen. Dit betekent dat de vluchten van de Verenigde Staten naar Japan een revolutie teweeg zullen brengen, waarbij een reis die oorspronkelijk een week duurde, wordt getransformeerd in een retourvlucht van dezelfde dag in slechts een paar uur in de lucht.