Weltraum

Vorbestellungen steigen für die XB-1, da sie in neuem Test die Schallmauer durchbricht

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Supersonische Wiedergeburt

Seit Beginn des Luftverkehrs sucht die Branche stets nach Möglichkeiten, mehr Menschen schneller und/oder günstiger zu befördern. Als der Überschallflug kurz nach dem Zweiten Weltkrieg erfunden wurde, erwartete man, dass er die Branche nach und nach übernehmen würde, zumindest für Langstreckenflüge, bei denen die zusätzliche Geschwindigkeit zu einem deutlich besseren Nutzererlebnis führte.

So kam es jedoch nicht zustande. Während Überschallflugzeuge im Militär sehr wichtig sind, sind zivile Flüge bis heute größtenteils Unterschall und benötigen mehr als einen halben Tag für interkontinentale Strecken.

Dies lag an einer Kombination von Faktoren, von überhöhten Kosten bis hin zur Schwierigkeit, mit Überschallknallen über besiedelten Gebieten umzugehen. Infolgedessen fand der letzte zivile Überschallflug im Jahr 2003 statt.

Und das könnte sich ändern, da ein neues Unternehmen, das treffend Boom Supersonic, gerade seinen ersten Überschallflug in einem Testflug durchgeführt hat. Und die Bestellungen für das Überschallflugzeug stapeln sich bereits, bevor es überhaupt kommerzialisiert wurde.

Überschallflug

Der Begriff Überschall bedeutet, dass ein Objekt schneller als die Schallgeschwindigkeit unterwegs ist. Das führt zu einem Phänomen, bei dem das Flugzeug schneller fliegt als das von ihm erzeugte Geräusch. Infolgedessen sammelt sich das Geräusch (komprimierte Luft) an, bis es einen Stoß erzeugt, den sogenannten Überschallknall.

Da der Luftdruck bei solchen Geschwindigkeiten viel stärker ist, muss der Überschallflug mit einer Reihe von Problemen umgehen, die bei Unterschallgeschwindigkeiten nicht auftreten:

  • Exzessive Hitze durch die Reibung mit der Luft. Dies erfordert stärkere Materialien wie Titan oder Edelstahl anstelle der üblichen Aluminiumlegierung.
    • Zum Beispiel kann das Lockheed SR-71 Blackbird Jet, das mit Mach 3,1 fliegt, an einigen Teilen des Flugzeugs Temperaturen von über 315 °C erreichen.
  • Mehr Luftwiderstand erhöht zudem den Energiebedarf und steigert den Kraftstoffverbrauch.
  • Der Bedarf an ausreichendem Auftrieb bei niedrigen Geschwindigkeiten, aber geringem Luftwiderstand bei hohen Geschwindigkeiten, führt häufig dazu, dass Ingenieure eine variable Geometrie für die Flügel oder andere Teile des Flugzeugs bevorzugen, was die technische Komplexität erhöht.
  • Spezielle Triebwerkstypen wie Turbofans sind erforderlich, um Überschallgeschwindigkeiten ohne Raketentriebwerk zu erreichen.

Zivile Überschallflüge

Fortschritte bei Turbofan-Triebwerken und im Überschallflug führten zur Entwicklung zweier Überschall-Jetliner für den Personenverkehr: der sowjetische Tupolew Tu‑144 im Jahr 1968 und der angelsächsisch‑französische Concorde im Jahr 1969.

Zuverlässigkeitsprobleme, ungelöste technische Schwierigkeiten und das fehlende Nachfragepotenzial der sowjetischen Wirtschaft (der Tu‑144 flog nur einmal pro Woche eine Strecke) würden die kommerzielle Perspektive des Tu‑144 von Anfang an zum Scheitern verurteilen. Der Concorde hingegen hatte eine erfolgreichere Geschichte.

Trotz zahlreicher politischer Manöver rund um das Flugzeug (es war zunächst vom Flug nach New York verboten) trat der Concorde in die Flotten von British Airways und Air France ein und konzentrierte sich erfolgreich auf transatlantische Flüge, wobei ein großer Pool von Business‑Fluggästen ein schnelleres und hochwertigeres Flugerlebnis wünschte.

Der Concorde musste zudem eine Reihe von Bedenken bezüglich des Überschallflugs ausräumen. Beispielsweise wurde über Jahre hinweg fälschlicherweise angenommen, dass zu viele Überschallflugzeuge die Ozonschicht schädigen könnten. Außerdem war das Fliegen mit Überschallgeschwindigkeit über bewohnte Gebiete verboten, sodass der transatlantische Flug die einzige praktikable Möglichkeit war, die Überschallgeschwindigkeit für den Großteil der Reise zu nutzen.

Aufgrund seiner geringeren Sitzkapazität, die mit seinem stark verlängerten aerodynamischen Profil zusammenhängt, konnte der Concorde nur ein Drittel der Passagiere eines vergleichbaren Unterschall‑Jetliners transportieren, was zu einem dreifach höheren Kraftstoffverbrauch pro Passagier führte.

Infolgedessen waren die Flugtickets für den Concorde stets relativ teuer, was den Gesamtmarkt einschränkte. Dennoch erwies er sich letztlich als rentabel, zumindest für British Airways.

Dennoch führte ein dramatischer Absturz im Juli 2000 kurz nach dem Start, bei dem alle 109 Personen an Bord ums Leben kamen, zur Einstellung des Flugzeugs.

Quelle: Aviation A2Z

Sein letzter Flug fand 2003 statt, teilweise wegen des Absturzes und teilweise weil er nie über ein Nischenprodukt hinauswuchs, was die Entwickler enttäuschte, die gehofft hatten, er könnte die Zukunft des Luftverkehrs werden.

Boom Supersonic

Seit dem letzten Flug des Concorde lebt der Traum vom massentauglichen Überschallflug nur noch in den Köpfen ambitionierter Ingenieure.

Im Jahr 2016 erregte die Ankündigung von Boom Supersonic, dass es einen 40‑Platz‑Überschalljet entwickelt, Aufmerksamkeit auf das Unternehmen. Das Unternehmen wurde 2014 gegründet und hat seitdem insgesamt 150 Millionen US‑Dollar eingeworben.

Boom entwickelt einen Technologiedemonstrator, um sein intern konzipiertes und gebautes Überschalltriebwerk zu testen, sowie den Overture‑Jetliner und die Fertigungskapazität in den USA aufzubauen.

Die Behauptungen von Boom Supersonic

Boom behauptet, dass dank Fortschritten in der Technik und dem Verständnis der Aerodynamik der von seinem Jetliner erzeugte Überschallknall „abgeschwächt“ werden kann. Selbst dann werden die Überschallgeschwindigkeiten voraussichtlich nur über dem offenen Ozean auftreten.

Der zukünftige Jetliner von Boom soll zudem 30 % effizienter sein als der Concorde und in der Lage, von Los Angeles nach Sydney in 6 Stunden zu fliegen.

Das erste Flugzeug, das für den kommerziellen Flugbetrieb eingesetzt wird, soll 2029 in Dienst gestellt werden, mit einer Höchstgeschwindigkeit von Mach 1,7 (1,7‑facher Schallgeschwindigkeit).

Kann es funktionieren?

Im großen Bild, was könnte Boom zum Erfolg verhelfen, wo Tupolew und Concord in der technologischen Entwicklung gescheitert sind?

Die vorherigen Überschallflugzeuge nutzten Aluminium anstelle fortschrittlicherer Materialien, da ihr Design auf die 1960er Jahre zurückgeht. Die Triebwerkstechnologie sowie die Fertigungstechniken haben sich in den letzten 60 Jahren ebenfalls stark weiterentwickelt.

Ein weiterer Aspekt ist, dass das Unternehmen offenbar ein Konzept von SpaceX übernommen hat, das auf vertikale Integration und dem Design von Grund auf, beginnend mit den ersten Prinzipien, setzt, wie Gründer Blake Scholl erklärte.

Boom’s Meilenstein 2025

Im Januar 2025 erreichte die Boom‑Testplattform XB‑1 den ersten zivilen Überschalljet, der in den USA die Schallmauer durchbrach (Mach 1,122) und tat dies dreimal hintereinander über der Mojave‑Wüste.

Das Flugzeug wird von drei General Electric (GE.TO ) J‑85‑15 Turbostrahltriebwerken angetrieben und wurde von Tristan „Geppetto“ Brandenburg gesteuert, einem Absolventen der United States Naval Test Pilot School und TOPGUN‑Adversary, mit insgesamt 2.500 Flugstunden in 30 verschiedenen Flugzeugen und über 200 Trägerlandungen.

Der nächste Schritt nach dem XB‑1‑Demonstrator besteht darin, ihn zum Overture‑Überschalljetliner zu skalieren.

Overture

Overture soll mit Mach 1,7 in einer Reiseflughöhe von 60.000 Fuß fliegen und dabei insgesamt 20 % schneller als normale Flugzeuge über Land und doppelt so schnell über Wasser sein. Sie wird 64‑80 Passagiere befördern können, mit einer Reichweite von 4.888 Meilen (7.867 Kilometer).

Overture wird ein Vier‑Triebwerks‑Design haben, was die Größe und das Gewicht jedes Triebwerks reduziert. Dies führt zudem zu geringeren Belastungsanforderungen für jedes Triebwerk und senkt das Gesamtschallniveau des Flugzeugs.

Overture wird das weltweit erste automatisierte Lärmminderungssystem einsetzen, sodass die Starts von Overture sich in die bestehenden Langstreckenflotten einfügen.

Die Möwenflügelform wird ebenfalls zur Lärmminderung beitragen und bei Unterschallgeschwindigkeiten effizienter sein als die traditionelle Delta‑Flügelform, die von militärischen Überschallflugzeugen bevorzugt wird.

Wie beim XB‑1 wird der Rumpf von Overture vollständig aus kohlenstofffaserverstärktem Verbundmaterial gebaut, das sich unter Überschallbedingungen viel weniger ausdehnt und zusammenzieht als Metall und damit viele der Probleme der vorherigen Generation von Überschalljetlinern löst. Es ist zudem leichter, was eine höhere Kraftstoffeffizienz ermöglicht.

Das Unternehmen schätzt, dass es weltweit über 600 rentable Strecken bedienen könnte.

Boom hat bereits 130 Overture‑Bestellungen und Vorbestellungen bei globalen Fluggesellschaften gesichert, darunter American Airlines (AAL ), United und Japan Airlines.

Produktion

Die Overture‑Superfabrik, die im Juni 2024 nach nur 17 Monaten Bauzeit eröffnet wurde, soll jährlich 33 Flugzeuge produzieren. Eine geplante zweite Montagelinie wird die Produktion auf 66 Flugzeuge pro Jahr verdoppeln.

Boom’s Fertigungsprogramm soll die Wirtschaft von North Carolina in 20 Jahren um mindestens 32,3 Milliarden US‑Dollar ankurbeln und mehr als 2.400 Arbeitsplätze schaffen.

Die Fabrik soll LEED‑zertifiziert sein (Leadership in Energy and Environmental Design) und 40 % energieeffizienter als vergleichbare Fabriken. Dies wird dank Materialien zur Minderung urbaner Hitze, hocheffizienter LED‑Beleuchtung und Wassereinsparungen erreicht.

Insgesamt strebt die Overture‑Produktion und -Betrieb Klimaneutralität an, mit dem Plan, zu 100 % mit nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) zu operieren und einem starken Fokus auf die Wiederverwendung von Werkzeugen sowie das Recycling von Komponenten in der Fertigung.

Additive Fertigung (3D‑Druck) wird ebenfalls ein zentraler Bestandteil des Produktionsprozesses sein, einschließlich der Herstellung der Triebwerke.

Symphony

Während beim XB‑1‑Test GE‑Triebwerke verwendet wurden, wird Overture das firmeneigene Symphony‑Triebwerk einsetzen.

Der 72‑Zoll‑Fan liefert 35.000 Pfund Schub und soll im Vergleich zu anderen Triebwerken 10 % geringere Betriebskosten aufweisen, 25 % mehr Zeit im Flügel verbringen und mittels 3D‑Druck gebaut werden.

Jedes Triebwerk wird von einem hocheffizienten axi‑symmetrischen Lufteinlass versorgt. Diese Einlässe gewährleisten eine außergewöhnliche Druckkonstanz, die es den Triebwerken ermöglicht, bei Unterschall‑Luftstrom im Überschallbetrieb zu arbeiten.

Industrielle Partner

Einige Aspekte des Triebwerks werden von FTT‑Ingenieuren, die an der Konstruktion der F‑22‑ und F‑35‑Triebwerke gearbeitet haben entwickelt. FTT ist ein Teil des Luft‑ und Raumfahrt‑Verteidigungsunternehmens Kratos (KTOS ).

„Sie können ein Design erreichen, das kostengünstiger ist, eine bessere Wartungsleistung bietet, die Kraftstoffeffizienz massiv verbessert und das innerhalb des Zeitplans fertiggestellt wird, der Boom ermöglicht, die bereits gesetzten Meilensteine zu erreichen.“

Liz Stein – Ehemaliger Aerodynamikingenieur bei FTT und aktuelle Deep‑Tech‑Investorin

Standard Aero (SARO ) wird Boom’s Partner für die Wartung und den Service der Triebwerke sein.

„Wir freuen uns, mit Boom als strategischem Triebwerks‑MRO‑Partner zusammenzuarbeiten und die Möglichkeit zu haben, zum hellen Zukunft des Unternehmens beizutragen, indem wir sicherstellen, dass seine Flugzeuge die besten MRO‑Dienstleistungen der Branche erhalten.“ – Russell Ford – Vorsitzender & CEO von Standard Aero.

Colibrium Additive, ein Tochterunternehmen von GE Aerospace (GE ), wird Boom für die Produktion des Triebwerks 3D‑Druck und Design‑Beratung bereitstellen.

ATI (ATI ) wird die fortschrittlichen Hochtemperatur‑Materialien für die integrierten Schaufel‑ und Scheibenstufen des Hochdruckkompressors von Symphony sowie für die Turbinenscheibe bereitstellen.

Weitere technologische Innovationen

Ein ungelöstes Problem der vorherigen Generation kommerzieller Überschallflugzeuge war die sehr lange Nase, die für gute Überschall‑Aerodynamik erforderlich war. Dies führte zu sehr schlechter Sicht beim Landen und Starten.

Der Concorde „löste“ dies mit einer variabel geformten Nase, die sich als sehr wartungsintensiv erwies und zusätzlich Gewicht hinzufügte.

Stattdessen hat Boom ein Augmented‑Reality‑Visionssystem in einem am Kopf getragenen Gerät und im primären Flugdisplay des Piloten eingeführt, das das Cockpit neu erfand und die Honeywell Anthem (HON ) Avionik‑Suite nutzt.

Das Cockpit von Overture wird außerdem Force‑Feedback‑Sidesticks enthalten – ein Novum in einem kommerziellen Jetliner –, hochauflösende 17‑Zoll‑Touchscreens und fortlaufende Over‑The‑Air‑Software‑Updates.

Ein wachsender Markt

Neben neuer Technologie hat sich im Vergleich zum Concorde auch der Markt für Überschallflüge radikal verändert.

Die Welt ist heute viel stärker globalisiert, und profitablere Überschallstrecken werden in Betracht gezogen, zum Beispiel über den Arktischen Raum, über den Pazifik und in Asien.

Dies wird durch einige Datenpunkte unterstützt:

  • 97 % der globalen Premium‑Reisenden sind an Überschallflügen für Langstrecken‑Internationalreisen interessiert.
  • Sie sind bereit, 55 % mehr zu zahlen als für die Unterschall‑Business‑Class für Überschallreisen.
  • 87 % würden ihre bevorzugte Fluggesellschaft wechseln, um Zugang zu Überschallreisen zu erhalten.
  • 64 % der Einflussnehmer im Unternehmensreisebereich wurden von Fluggesellschaften zu Überschallflügen angesprochen.

Wettbewerber

Boom ist nicht allein im Rennen um den ersten Überschalljetliner des 21. Jahrhunderts, selbst wenn es mit dem XB‑1‑Flug einen Vorsprung hat. Zu den ernsthaftesten Wettbewerbern gehören:

Hyperschallflüge

Wenn Überschallflüge vielversprechend sind, wie steht es dann um den Hyperschall? Diese Flüge wären so schnell, dass sie die Strecke von New York nach Paris in weniger als 90 Minuten zurücklegen könnten.

Dies ist der Weg, den Hermeus mit seinem zukünftigen Halcyon‑Jetliner verfolgt, der mit Mach 5 fliegt.

Quelle: Hermeus

Das Unternehmen entwickelt außerdem ein hyperschall‑UAV für die US‑Air‑Force (Dark Horse), und beide Flugzeuge werden vom firmeneigenen Chimera‑Triebwerk angetrieben, das im Quarter Horse‑Testflugzeug getestet werden soll.

Hyperschalltechnologie nutzt andere Triebwerke als normale Unterschall‑ oder Überschallflugzeuge, meist Ramjet‑Konstruktionen.

Quelle: Tech Brief

Eine weitere mögliche Technologie, um hyperschall‑Geschwindigkeiten zu erreichen, ist der Detonations‑Motor, der Explosionen anstelle von Verbrennung zur Schubgenerierung nutzt.

Kürzlich wurde ein noch fortschrittlicherer Detonations‑Ramjet, oder Ram‑Rotor‑Detonations‑Engine (RRDE), von chinesischen Wissenschaftlern in Simulationen getestet und könnte bald in die Prototypenphase übergehen.

Insgesamt, obwohl die Technologie weniger erprobt ist, könnte der Hyperschallflug der nächste Schritt sein und sogar die Versprechen des kommerziellen Überschallflugs übertreffen.

Überschall‑Triebwerksunternehmen

GE Aerospace

General Electric Company (GE +0.27%)

Boom Supersonic ist nach wie vor ein privat geführtes Unternehmen, aber Investoren können Aktien führender Unterschall‑ und Überschall‑Triebwerkshersteller erwerben, von denen GE Aerospace der Spitzenreiter ist.

General Electric Aerospace ist das Ergebnis der Aufspaltung des GE‑Konglomerats im Jahr 2024 in drei Teile: GE Aerospace, GE HealthCare (GEHC -0,89 %), und GE Vernova (GEV ) (Energie) (GEV -3 %).

Dies wurde durchgeführt, um das Unternehmen nach mehreren Jahrzehnten der Finanzialisierung, die sich letztlich als netto negativ erwiesen hat, auf seine Kernkompetenzen zu konzentrieren.

Das Unternehmen ist ein zentraler Zulieferer der Luftfahrtindustrie, mit rund 3 Milliarden Menschen, die jährlich mit GE‑Aerospace‑Technologie reisen, und etwa 900 000 Menschen, die zu jeder Zeit in von GE angetriebenen Flugzeugen fliegen (3 von 4 kommerziellen Flügen). Dies basiert auf einer Reihe von Triebwerken für alle Flugzeuggrößen und -anwendungen.

Quelle: GE Aerospace

Langfristig wird erwartet, dass diese Triebwerksreihe durch eine neue Generation mit höherer Kraftstoffeffizienz ersetzt wird, die durch langfristige F&E‑Anstrengungen erzielt wird. Dies könnte eine Kraftstoffeffizienzsteigerung von 10‑15 % für zivile Flugzeuge und bis zu 25 % für militärische Flugzeuge bedeuten.

Quelle: GE Aerospace

Neben Triebwerken bietet das Unternehmen auch Siliziumkarbid‑Technologie für elektrische Energiesysteme sowie Avionik (Flugzeug‑Elektronik und -Computer) an.

Das Unternehmen ist seit langem ein führender Anbieter von Antriebssystemen für Flugzeuge. Bei weitem wird seine Tätigkeit vom zivilen Sektor (Umsatz 23,9 Mrd. $ im Jahr 2023) getrieben, gefolgt vom Verteidigungssegment (9 Mrd. $).

70 % der Unternehmensumsätze stammen aus Dienstleistungen, insbesondere aus Triebwerkswartung und -reparatur, was ein sehr stabiles Einkommen darstellt.

Quelle: GE Aerospace

Das Unternehmen investiert in Zukunftstechnologien, um seine Vorreiterrolle zu behalten, insbesondere in den 3D‑Druck mit GE Additive, dem einzigen OEM (Original Equipment Manufacturer) im metallbasierten additiven Fertigungsbereich mit einer vollständigen End‑to‑End‑Lösung.

Wie wir gesehen haben, ist es ein wichtiger Partner von Boom Supersonic für den 3D‑Druck seiner eigenen Überschalltriebwerke.

 

Quelle: GE Aerospace

GEs Rotierender Detonationsmotor

GE hat zudem den weltweit ersten Hyperschall‑Dual‑Mode‑Ramjet‑Test (DMRJ) mit rotierender Detonationsverbrennung (RDC) in einem Überschall‑Strömungsstrom durchgeführt.

Dies wurde dank GEs Beherrschung von Hochtemperatur‑Keramik‑Matrix‑Verbundstoffen (CMCs), Siliziumkarbid‑Leistungselektronik, additiven Technologien und fortschrittlichem Thermomanagement ermöglicht.

„Die signifikanten Ergebnisse, die wir bisher erzielt haben, geben uns das Vertrauen, dass wir auf dem richtigen Weg sind.

Das Team hat sich sehr schnell bewegt, es dauerte nur 12 Monate von Anfang bis Ende für die DMRJ‑Demonstration mit RDC. Das Team ist auf Kurs, sein Ziel zu erreichen, im nächsten Jahr ein vollständiges DMRJ mit RDC im Maßstab zu demonstrieren.

Mark Rettig – Vizepräsident & General Manager, Edison Works Business & Technology Development, GE Aerospace

Hyperschalltriebwerke wie dieses könnten zunächst in fortschrittlichen militärischen Anwendungen eingesetzt werden, von Kampfflugzeugen bis zu Raketen. Sie werden jedoch wahrscheinlich eines Tages auch in zivilen Hyperschallflugzeugen Einzug halten, und GEs Präsenz in beiden Märkten sollte helfen, diese aufstrebende Technologie zu nutzen.

Insgesamt scheint GE nach einer langen Phase als richtungsloses Konglomerat und Fokus auf Finanzengineering wieder auf Kurs zu sein, sich als Zentrum amerikanischer Ingenieur‑ und Fertigungstechnik zu etablieren, zu einer Zeit, in der Re‑Industrialisierung und Rückverlagerung starke Trends sind.

Von der Fertigung von Booms Triebwerk bis hin zum Einstieg in die Hyperschall‑Triebwerkstechnologie scheint GE Aerospace gut positioniert für das nächste Kapitel in der Luft‑ und Raumfahrt, sowohl im militärischen als auch im kommerziellen Flugbetrieb.

mm

Jonathan ist ein ehemaliger Biochemie‑Forscher, der in der genetischen Analyse und in klinischen Studien gearbeitet hat. Er ist jetzt Aktienanalyst und Finanzautor mit einem Fokus auf Innovation, Marktzyklen und Geopolitik in seiner Veröffentlichung 'The Eurasian Century'.