Es muy poco probable que una embarcación como esta vea servicio comercial, por dos razones.
1) El vuelo supersónico es ineficiente. Como primera aproximación, la resistencia del aire aumenta aproximadamente con el cuadrado de la velocidad, por lo que las mejoras marginales a la velocidad se vuelven cada vez más costosas a medida que avanzas, incluso descontando todos los demás factores.
Desafortunadamente, los factores descuidados van en contra de la eficiencia del vuelo de alta velocidad:
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- El coeficiente de arrastre (que captura esencialmente la constante de proporcionalidad entre la fuerza de arrastre y el cuadrado de la velocidad) varía con el número de Mach de la siguiente manera:
(Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Fil…)Esta tendencia se debe al arrastre de las olas, que realmente se mueve alrededor de Mach 0.8 y enanita el arrastre parasitario e inducido cerca de Mach 1. (De hecho, hasta la década de 1940 algunos físicos pensaron que acercarse a Mach 1 produciría un arrastre de ondas infinito y haría imposible el vuelo supersónico, de ahí el nombre de “la barrera del sonido”. Luego, un piloto alemán de gran éxito lo rompió durante la Segunda Guerra Mundial por accidente [1]. Vaya.) Mientras que el arrastre de onda se estrecha a velocidades muy altas, aún terminarías con una resistencia mucho mayor que en el estándar velocidades subsónicas.
- La relación de elevación a arrastre disminuye considerablemente a velocidades supersónicas, porque la elevación se genera desde el ala de manera muy diferente en los dos regímenes. Incluso con aviones diseñados para viajar de manera personal, simplemente no obtienes tanto dinero como los aviones subsónicos. Por ejemplo, el 747 tiene una relación L / D óptima de aproximadamente 17, mientras que el Concorde tenía una relación de solo aproximadamente 7.
Lo que todo esto significa es que los requisitos de combustible son más altos para los aviones supersónicos, Y los fuselajes deben ser considerablemente más pequeños y más aerodinámicos para mitigar el arrastre de las olas. Por lo tanto, tenemos costos más altos por vuelo y menos pasajeros para financiarlo, lo que implica precios de boletos muy altos. De acuerdo, esta discusión está en el régimen de Mach 2 (la velocidad de crucero del Concorde). Para velocidades de Mach 5, debe usar scramjets, que funcionan de manera muy diferente a los tipos de motores a reacción utilizados en aviones de pasajeros. Pero estos tienen sus propios problemas bastante severos: la nave debe acelerarse a alta velocidad por algún otro medio (generalmente otro avión o un cohete) para que funcione el scramjet, y la superficie del avión se calienta tanto que materiales especiales necesitan ser usado para evitar que el avión se desintegre. Y, por supuesto, velocidades muy altas = resistencia muy alta de la dependencia cuadrática de la velocidad. Así que dudo que la economía del vuelo hipersónico sea particularmente favorable.
De acuerdo, todavía puede haber suficiente demanda para mantener un bien de lujo: el Concorde fue constantemente rentable en al menos algunas de sus rutas, por ejemplo. Pero tal producto no revolucionaría el vuelo: la mayor parte de los pasajeros continuaría tomando más vuelos subsónicos peatonales.
2) Los auges sónicos apestan. Sí, los auges sónicos son geniales en teoría, especialmente cuando dan como resultado imágenes como esta:
(Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Fil…)
Desafortunadamente, en la práctica son una molestia importante, causando contaminación acústica y daños a la propiedad, y los residentes de áreas pobladas son comprensiblemente infelices de tener vuelos supersónicos programados regularmente sobre sus casas. El resultado es que la mayoría de los vuelos supersónicos están limitados por ley a vuelos transoceánicos, y en particular la aeronave necesita mantener velocidades subsónicas cerca de sus lugares de despegue y aterrizaje. Dado que los aviones diseñados para un viaje supersónico eficiente son terriblemente ineficientes a velocidades subsónicas (recuerde que la elevación se genera de manera diferente, por lo que la configuración y la forma ideal del ala también difieren), esto es un gran obstáculo para la economía de combustible.
Los aviones de pasajeros hipersónicos podrían tener un tiempo más fácil que un avión supersónico estándar, ya que generalmente se lanzan desde otros aviones que podrían diseñarse para volar eficientemente a velocidades subsónicas. Sin embargo, aún se les impediría viajar a velocidades supersónicas por tierra, lo que limitaría la utilidad potencial de los aviones hipersónicos.
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Creo que la conclusión es que el vuelo rápido no es igual al vuelo económico. Incluso si de alguna manera pudiéramos hacer que el vuelo hipersónico fuera lo suficientemente confiable para uso comercial (lo que dudo, dados los graves problemas de ingeniería involucrados en el vuelo a velocidades tan altas), nunca sería rentable hacerlo. A velocidades hipersónicas, su nave es más o menos un cohete, y la atmósfera se convierte en una molestia importante en lugar de una bendición, un problema que no podemos solucionar fácilmente.
Irónicamente, el progreso tecnológico solo ha hecho que la perspectiva sea más distante, mientras que el viaje hipersónico siempre será muy costoso por razones físicas, las conexiones rápidas a Internet y un buen software de videoconferencia significan que existen alternativas mejores y más baratas para viajar en muchos casos. Así que estamos atrapados viajando a velocidades subsónicas peatonales (¡que aún pueden llevarnos a la mitad del mundo en 15 horas!) En el futuro previsible.
[1] En un poco más de detalle: el piloto alemán Hans Guido Mutke afirma haber roto la barrera del sonido accidentalmente en 1945 durante una inmersión incontrolada mientras volaba un primer modelo de caza a reacción alemán. La historia nunca pudo verificarse, aunque hay acuerdo en que al menos sería posible que el avión que volaba Mutke rompiera la barrera del sonido durante las maniobras que describió Mutke. El primer vuelo supersónico se atribuye más comúnmente al piloto estadounidense Chuck Yeager mientras pilotea el Bell X-1 experimental, que fue diseñado para romper la barrera sónica, en un vuelo de prueba en 1947.
