Forudbestillinger vokser for XB-1, da den bryder lydmuren i den seneste test

Supersonisk genfødsel

Siden begyndelsen af luftrejser har branchen altid søgt efter måder at transportere flere mennesker hurtigere og/eller billigere på. Da supersonisk flyvning blev opfundet kort efter Anden Verdenskrig, blev det forventet gradvist at overtage industrien, mindst for langdistancerejser, hvor den ekstra hastighed omsatte til en meget bedre brugeroplevelse.

Det gik dog ikke sådan. Mens supersoniske fly er meget vigtige i militæret, er civile flyvninger stadig, den dag i dag, for det meste subsoniske og tager mere end en halv dag for interkontinentale flyvninger.

Dette skyldtes en kombination af faktorer, fra overdrevne omkostninger til vanskeligheden ved at håndtere soniske boom over befolkede områder. Som følge heraf var den sidste civile supersoniske flyvning i 2003.

Og det kan ændre sig, da et nyt firma, det passende navngivne Boom Supersonic, netop har gennemført sin første supersoniske flyvning i en testflyvning. Og bestillingerne på det supersoniske fly hober sig allerede op, før det overhovedet er blevet kommercialiseret.

Supersonisk flyvning

Udtrykket supersonisk betyder, at et objekt bevæger sig hurtigere end lydens hastighed. Dette resulterer i et fænomen, hvor flyet flyver hurtigere end den støj, det genererer. Som følge heraf akkumuleres lyden (komprimeret luft), indtil den skaber et chok, den såkaldte supersoniske boom.

Fordi lufttrykket er meget stærkere ved sådanne hastigheder, skal supersonisk flyvning håndtere en række problemer, som ikke ses ved subsoniske hastigheder:

• Overdreven varme fra friktionen med luften. Dette medfører, at der kræves stærkere materialer som titanium eller rustfrit stål i stedet for den sædvanlige aluminiumlegering.
  • For eksempel kunne Lockheed SR-71 Blackbird-jetten, der flyver med Mach 3,1, have nogle dele af flyet, der nåede over 315 °C.
• Mere luftmodstand øger også den nødvendige energi og øger brændstofforbruget.
• Behovet for tilstrækkelig løft ved lave hastigheder, men lav træk ved høje hastigheder, får ofte ingeniører til at foretrække variabel geometri for vingerne eller andre dele af flyet, hvilket tilføjer ingeniørmæssig kompleksitet.
• Specielle typer motorer som turbofaner er nødvendige for at nå supersoniske hastigheder uden en raketmotor.

Civile supersoniske flyvninger

Fremskridt inden for turbofanmotorer og supersonisk flyvning førte til udviklingen af to supersoniske jetfly til passagertransport: den sovjetiske Tupolev Tu-144 i 1968 og den anglo-franske Concorde i 1969.

Pålidelighedsproblemer, uløste tekniske problemer og den sovjetiske økonomis manglende efterspørgsel (den ville kun flyve én rute en gang om ugen) ville tidligt i processen ødelægge de kommercielle udsigter for Tu-144. Concorde havde en mere succesfuld oplevelse.

På trods af meget politisk manøvrering omkring flyet (det blev i første omgang forbudt at flyve til New York), sluttede Concorde sig til British Airways og Air France og fokuserede med succes på transatlantiske flyvninger, med en stor gruppe forretningsrejsende, der ønskede en hurtigere og mere eksklusiv flyoplevelse.

Concorde måtte også kæmpe mod en række bekymringer om supersonisk flyvning. For eksempel blev det i nogle år fejlagtigt antaget, at for mange supersoniske passagerfly kunne skade ozonlaget. Det var også forbudt at bruge supersonisk hastighed over beboede områder, hvilket gjorde den transatlantiske rute til den eneste levedygtige mulighed for at udnytte supersonisk hastighed for størstedelen af rejsen.

På grund af dens lavere kapacitet, som skyldtes dens meget lange aerodynamiske profil, kunne Concorde kun transportere 1/3 af passagererne i et tilsvarende subsonisk fly, hvilket førte til en tre gange højere brændstofforbrug pr. passager.

Som følge heraf var Concordes flybilletter altid noget dyre, hvilket begrænsede det samlede marked. Det viste sig dog i sidste ende at være rentabelt, i hvert fald for British Airways.

Alligevel ville en dramatisk nedstyrtning i juli 2000 kort efter start, hvor alle de 109 personer ombord blev dræbt, bringe flyet på jorden.

Dens sidste flyvning fandt sted i 2003, delvist på grund af nedstyrtningen og delvist fordi den aldrig formåede at blive mere end et nicheprodukt, hvilket skuffede dens designere, som havde håbet, at den kunne blive fremtiden for luftrejser.

Boom Supersonic

Siden Concordes sidste flyvning har drømmen om supersonisk flyvning i massemarkedet kun levet i de ambitiøse ingeniørers sind.

I 2016 trak meddelelsen fra Boom Supersonic om, at de udviklede et supersonisk jet til 40 passagerer, opmærksomhed på virksomheden. Virksomheden blev grundlagt i 2014 og har siden rejst i alt 150 millioner dollars.

Boom har udviklet en teknologidemonstrator til at teste deres internt designede og byggede supersoniske motor, samt udviklet deres Overture-passagerfly og produktionskapacitet, baseret i USA.

Påstandene fra Boom Supersonic

Boom hævder, at takket være fremskridt inden for ingeniørkunst og forståelse af aerodynamik, kan de “tæmme” den soniske boom, deres passagerfly vil producere. Selv da forventes de supersoniske hastigheder kun at forekomme over det åbne hav.

Det fremtidige passagerfly fra Boom forventes også at være 30 % mere effektivt end Concorde og kunne flyve fra Los Angeles til Sydney på 6 timer.

Det første fly, der skal gå i kommerciel tjeneste, forventes i 2029 med en topfart på Mach 1,7 (1,7× lydens hastighed).

Kan det fungere?

I det store billede, hvad kan få Boom til at lykkes, hvor Tupolev og Concord mislykkedes i teknologisk fremgang?

De tidligere supersoniske passagerfly brugte aluminium i stedet for mere avancerede materialer, fordi deres design går tilbage til 1960’erne. Motorteknologi samt fremstillingsteknikker har også gjort store fremskridt i de sidste 60 år.

En anden faktor er, at virksomheden ser ud til at have taget en side fra SpaceX’s fokus på vertikal integration og design af alt fra bunden, startende fra første principper, som grundlægger Blake Scholl forklarer.

Boom’s 2025-milepæl

I januar 2025, Boom testplatform XB-1 var den første civile supersoniske jet lavet i Amerika, der brød lydmuren (Mach 1.122), og gjorde det tre gange i træk over Mojave-ørkenen.

Flyet drives af tre General Electric J-85-15 turbojetmotorer og blev piloteret af Tristan “Geppetto” Brandenburg, en dimittende fra United States Naval Test Pilot School og TOPGUN Adversary, med 2500 samlede flyvetimer i 30 forskellige fly og over 200 landinger på hangarskibe.

Det næste skridt efter XB-1-demonstratoren er at skalere den op til Overture supersoniske passagerfly.

Overture

Overture skal kunne flyve med Mach 1,7 i en krydrejsehøjde på 60.000 fod, hvilket gør den samlet 20 % hurtigere end normale fly over land og dobbelt så hurtig over vand. Den vil kunne transportere 64‑80 passagerer med en rækkevidde på 4.888 miles (7.867 kilometer).

Overture vil have et fire-motor design, hvilket hjælper med at reducere størrelsen og vægten af hver motor. Dette vil også medføre lavere krav til trækkraft for hver motor, hvilket reducerer den samlede støjniveau for flyet.

Overture vil anvende verdens første automatiserede støjreduceringssystem, så Overtures start vil blande sig med eksisterende langdistancemodeller.

Dens mågevingeform vil også bidrage til støjreduktion, mens den er mere effektiv ved subsoniske hastigheder end den traditionelle delta-vingeform, som foretrækkes af militære supersoniske fly.

Ligesom XB-1 vil Overtures struktur blive bygget udelukkende af kulfiberkomposit, som udvider og trækker sig sammen langt mindre end metal under supersoniske forhold, hvilket løser mange af de problemer, som den foregående generation af supersoniske passagerfly oplevede. Den er også lettere, hvilket giver større brændstofeffektivitet.

Virksomheden anslår, at den kan betjene over 600 rentable ruter i verden.

Boom har allerede sikret 130 Overture-ordrer og forudbestillinger fra globale flyselskaber, herunder American Airlines, United og Japan Airlines.

Produktion

Overture superfabrikken, der åbnede i juni 2024 efter kun 17 måneders byggeri, vil sigte mod at producere 33 fly om året. En planlagt anden samlebånd vil fordoble flyproduktionen til 66 om året.

Booms produktionsprogram bør øge North Carolinas økonomi med mindst 32,3 milliarder dollars over 20 år og tilføje mere end 2.400 jobs.

Fabrikken bør være LEED-certificeret (Leadership in Energy and Environmental Design) og være 40 % mere energieffektiv end lignende fabrikker. Dette vil blive opnået takket være materialer til reduktion af byvarme, højeffektive LED-belysninger og vandbesparelse.

Samlet set sigter Overture-produktion og -drift mod netto nul CO₂, med planen om at kunne operere på 100 % bæredygtigt flybrændstof (SAF) og et stærkt fokus på genanvendelse af brugt værktøj samt genbrug af komponenter på fabriksgulvet.

Additiv fremstilling (3D-print) vil også blive en central del af produktionsprocessen, også i produktionen af motorerne.

Symphony

Mens XB-1-testen brugte GE-motorer, vil Overture bruge virksomhedens egen Symphony-motor.

Den 72″ store blæser vil levere 35.000 pund i skyvekraft og forventes at have 10 % lavere driftsomkostninger sammenlignet med andre motorer, bruge 25 % mere tid i vingen og vil blive bygget ved hjælp af 3D-print.

Hver motor får luft gennem en højeffektiv aksisymmetrisk indløb. Disse indløb giver enestående trykkonsistens, som gør det muligt for motorerne at operere med subsonisk luftstrøm ved supersonisk hastighed.

Industrielle partnere

Nogle aspekter af motoren udvikles af FTT-ingeniører, som har arbejdet på design af F-22- og F-35-motorerne. FTT er en del af forsvars- og rumfartsvirksomheden Kratos (KTOS ).

“De er i stand til at få et design, der bliver billigere, har bedre vedligeholdelsesydelse, har enormt bedre brændstofeffektivitet, og de vil kunne gennemføre det inden for den tidsplan, der gør det muligt for Boom at nå de milepæle, de allerede har sat.”
Liz Stein – Former aerodynamics engineer at FTT and current deep tech investor

Standard Aero (SARO ) vil være Booms partner for vedligeholdelse og service af motorerne.

“Vi er begejstrede for at samarbejde med Boom som deres strategiske motor‑MRO‑partner og muligheden for at bidrage til virksomhedens lyse fremtid, og sikre at deres fly får branchens bedste motor‑MRO‑service.”
Russell Ford – Formand & CEO for Standard Aero.

Colibrium Additive, et datterselskab af GE Aerospace (GE ), vil levere 3D-print og designkonsultation til Boom for produktionen af motoren.

ATI (ATI ) vil levere avancerede højtemperaturmaterialer til Symphony’s højtrykskompressor integrerede blad- og skivefaser samt turbinskive.

Andre teknologiske innovationer

Et uløst problem for den foregående generation af kommercielle supersoniske passagerfly var den meget lange næse, der kræves for god supersonisk aerodynamik. Dette førte til meget dårlig sigt under landing og start.

Concorde “løste” dette med en variabelt formet næse, som viste sig meget kompleks at vedligeholde og som også tilføjede vægt.

I stedet adopterede Boom et augmented reality‑visionssystem i en hovedbåren enhed og på pilotens primære flydisplay, som genopfinde cockpittet i processen, og udnyttede Honeywell Anthem (HON ) avionikpakke.

Overtures cockpit vil også inkludere force‑feedback sidesticks, en første i et kommercielt passagerfly, high‑definition 17‑tommer touch‑skærme og løbende over‑the‑air softwareopdateringer.

Et forbedrende marked

Udover ny teknologi er en ændring i forhold til Concorde, at markedet for supersonisk flyvning også har ændret sig radikalt.

Verden er nu meget mere globaliseret, og mere rentable supersoniske ruter skal overvejes end London‑New York‑ruten, for eksempel over Arktis, over Stillehavet og i Asien.

• 97 % af globale premiumrejsende er interesserede i supersoniske flyvninger for langdistancerejser.
• De er villige til at betale 55 % mere end subsonisk business class for supersonisk rejse.
• 87 % ville være klar til at skifte deres foretrukne flyselskab for at få adgang til supersonisk rejse.
• 64 % af påvirkere inden for erhvervsrejser har fået flyselskaber til at tale med dem om supersonisk flyvning.

Konkurrenter

Boom er ikke alene i kapløbet om at blive den første supersoniske passagerfly i det 21. århundrede, selvom de har fået et forspring med XB-1-flyvningen. Blandt de mest seriøse konkurrenter kan nævnes:

• Spike Aerospace: dette firma sigter mod mindre flyvninger med en kapacitet på 18 passagerer for deres S-512 Diplomat, men med det væsentlige punkt at producere næsten ingen sonisk boom, hvilket muliggør kontinentale supersoniske flyvninger.
• EON Aerospace: sigter mod et passagerflydesign med lignende specifikationer som Boom’s.
• NASA og Lockheed annoncerede i januar 2024 X-59, “et unikt eksperimentelt fly designet til at dæmpe den soniske boom”.
• JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) arbejder også på et lav‑boom design til et 30‑50‑passagerers passagerfly.
• Exosonic var tidligere i konkurrencen, men har i november 2024 annonceret, at de løb tør for penge og lukker ned. Et andet “boom‑fri” supersonisk firma, Aerion, lukkede også i 2021.

Hypersoniske flyvninger

Hvis supersonisk flyvning er lovende, hvad så med hypersonisk? Disse flyvninger ville være så hurtige, at de kunne rejse fra New York til Paris på under 90 minutter.

Vejen forfølges af Hermeus og deres fremtidige Halcyon-passagerfly, der flyver med Mach 5.

Virksomheden designer også et hypersonisk UAV til den amerikanske luftvåben (Dark Horse), og begge fly vil blive drevet af virksomhedens Chimera-motor, som skal testes i Quarter Horse testflyet.

Hypersonisk teknologi er afhængig af andre motorer end normale subsoniske eller supersoniske fly, typisk ramjet‑design.

En anden mulig teknologi til at nå hypersoniske hastigheder er detonationsmotoren, som bruger eksplosioner i stedet for forbrænding til at generere skyvekraft.

For nylig er en endnu mere avanceret detonations‑ramjet, eller Ram‑Rotor Detonation Engine (RRDE), blevet testet af kinesiske forskere i simulation, og den kan snart gå i prototypefase.

Alt i alt, selvom teknologien er mindre demonstreret, kan hypersonisk flyvning være det næste skridt, som kan overgå selv de løfter, som supersonisk kommerciel flyvning giver.

Supersonisk motorvirksomhed

GE Aerospace

General Electric Company (GE +0.27%)

Boom Supersonic er stadig et privat noteret selskab, men investorer kan købe aktier i førende subsoniske og supersoniske motorproducenter, hvor lederen er GE Aerospace.

General Electric Aerospace er resultatet af opdelingen af GE-koncernen i tre dele i 2024: GE Aerospace, GE HealthCare (GEHC -0,89 %), og GE Vernova (energi) (GEV -3 %).

Dette blev gjort for at fokusere virksomheden på kernekompetencer efter flere årtier med finansialisering, som i sidste ende viste sig at være netto negativ.

Virksomheden er en central leverandør til luftfartsindustrien, med omkring 3 milliarder mennesker, der rejser ved brug af GE Aerospace-teknologi om året, og omkring 900.000 mennesker, der på ethvert tidspunkt flyver i GE-drevne fly (3 ud af 4 kommercielle flyvninger). Dette er bygget på en række motorer til alle flystørrelser og anvendelser.

På lang sigt forventes dette motorudvalg at blive erstattet af en ny generation med højere brændstofeffektivitet, opnået gennem langsigtet F&U-arbejde. Dette kan ligge i intervallet 10‑15 % brændstofeffektivitetsforbedring for civile fly og op til 25 % for militære fly.

Udover motorer tilbyder virksomheden også siliciumkarbid‑teknologi til elektriske strømforsyningssystemer og avionik (flyelektronik og computere).

Virksomheden har længe været en førende inden for flypropulsionssystemer. Langt størstedelen af aktiviteten drives af den civile sektor (23,9 mia. USD i omsætning i 2023), efterfulgt af forsvarssegmentet (9 mia. USD).

70 % af virksomhedens indtægter kommer fra service, især motorvedligeholdelse og reparation, hvilket gør indkomsten meget stabil.

Virksomheden investerer i fremtidig teknologi for at bevare sin førende position, især 3D‑print med GE Additive, den eneste OEM (Original Equipment Manufacturer) inden for metaladditiv fremstilling med en fuld end‑to‑end‑løsning.

Som vi har set, er den en nøglepartner for Boom Supersonic i 3D‑print af deres egne supersoniske motorer.

GE’s roterende detonationsmotor

GE har også opnået verdens første hypersoniske dual‑mode ramjet (DMRJ) test med roterende detonationsforbrænding (RDC) i en supersonisk strøm.

Dette blev muligt takket være GEs mestring af højtemperatur keramiske matrixkompositter (CMCs), siliciumkarbid‑strømforsynings‑elektronik, additive teknologier og avanceret termisk styring.

“De betydelige resultater, vi har opnået indtil nu, giver os tillid til, at vi bevæger os i den rigtige retning.

Teamet har bevæget sig meget hurtigt, det tog kun 12 måneder fra start til slut for DMRJ‑demonstrationen med RDC. Teamet er på rette vej med sit mål om at demonstrere en fuld DMRJ med RDC i skala næste år.

”
Mark Rettig – Vice President & General Manager, Edison Works Business & Technology Development, GE Aerospace

Hypersoniske motorer som denne kan først blive brugt i avancerede militære anvendelser, fra kampfly til missiler. Men de vil sandsynligvis også finde vej ind i civile hypersoniske fly engang, og GEs tilstedeværelse i begge markeder bør hjælpe med at udnytte denne nye teknologi.

Alt i alt, efter en lang periode som en retningsløs koncern med fokus på finansiel engineering, ser det ud til, at GE er tilbage på sporet for at genoprette sig som et centrum for amerikansk ingeniørkunst og fremstilling, på et tidspunkt hvor re‑industrialisation og re‑shoring er stærke tendenser.

Fra at fremstille Booms motor til allerede at træde ind i hypersonisk motorteknologi ser GE Aerospace ud til at være godt positioneret til næste kapitel inden for luftfart, både militær og kommerciel flyvning.