Avaruus

Ennakkomyynnit kasvavat XB-1:lle, kun se rikkoo äänimuurin viimeisimmässä testissä

mm
Julkaistu
Päivitetty
Lisää Securities.io suosikkilähteisiisi Google-palvelussa
Ilmoitus: Securities.io voi saada korvauksen, kun käytät arvioimiemme tuotteiden linkkejä. Tämä ei vaikuta toimituksellisiin arvioihimme. Emme ole rekisteröity sijoitusneuvoja; tämä ei ole sijoitusneuvontaa. Lue kumppanuusilmoituksemme.

Supersoninen uudelleensyntyminen

Ilmailun alkuajoista lähtien ala on etsinyt tapoja kuljettaa enemmän ihmisiä nopeammin ja/tai halvemmalla. Kun yliäänilento keksittiin pian toisen maailmansodan jälkeen, sen odotettiin vähitellen valtaavan alan ainakin pitkän matkan lennoilla, joilla lisänopeus paransi matkustuskokemusta huomattavasti.

Näin ei kuitenkaan käynyt. Yliäänikoneet ovat erittäin tärkeitä sotilaskäytössä, mutta siviililennot ovat yhä enimmäkseen aliäänisiä, ja mannertenväliset lennot kestävät yli puoli vuorokautta.

Tähän vaikutti monta tekijää suurista kustannuksista vaikeuteen hallita äänipuomeja asuttujen alueiden yllä. Viimeinen siviilikäytön yliäänilento lennettiin siksi vuonna 2003.

Tilanne saattaa nyt muuttua, sillä osuvasti nimetty uusi yritys Boom Supersonic saavutti juuri ensimmäisen yliäänilentonsa koelennolla. Koneen tilauksia kertyy jo ennen sen kaupallistamista.

Supersoninen lentäminen

Yliääninen tarkoittaa, että kohde liikkuu ääntä nopeammin. Lentokone lentää tällöin nopeammin kuin sen tuottama melu. Melu eli paineistunut ilma kasautuu, kunnes syntyy paineaalto, niin sanottu äänipuomi.

Koska ilmanpaine on näissä nopeuksissa paljon suurempi, yliäänilennolla on ratkaistava joukko ongelmia, joita aliääninopeuksissa ei esiinny:

  • Ilman kitka aiheuttaa erittäin suurta kuumuutta. Siksi tavallisen alumiiniseoksen sijasta tarvitaan vahvempia materiaaleja, kuten titaania tai ruostumatonta terästä.
    • Esimerkiksi Mach 3,1:n nopeudella lentävän Lockheed SR-71 Blackbirdin joidenkin osien lämpötila saattoi nousta yli 315 celsiusasteen.
  • Suurempi ilmanvastus lisää myös energiantarvetta ja polttoaineenkulutusta.
  • Riittävän nostovoiman tarve pienillä nopeuksilla ja pieni ilmanvastus suurilla nopeuksilla saavat insinöörit usein suosimaan siipien tai koneen muiden osien muuttuvaa geometriaa, mikä lisää teknistä monimutkaisuutta.
  • Yliääninopeuden saavuttaminen ilman rakettimoottoria vaatii erityisiä moottoreita, kuten ohivirtausmoottoreita.

Siviilisupersoniset lennot

Ohivirtausmoottorien ja yliäänilentämisen kehitys johti kahden yliäänisen matkustajakoneen rakentamiseen: Neuvostoliiton Tupolev Tu-144:n vuonna 1968 ja brittiläis-ranskalaisen Concorden vuonna 1969.

Luotettavuusongelmat, ratkaisemattomat tekniset haasteet ja kysynnän puute neuvostotaloudessa, jossa kone lensi vain yhden reitin kerran viikossa, romuttivat Tu-144:n kaupalliset mahdollisuudet jo varhain. Concorde menestyi paremmin.

Huolimatta koneeseen liittyneestä poliittisesta väännöstä, johon kuului aluksi lentokielto New Yorkiin, Concorde tuli British Airwaysin ja Air Francen käyttöön. Se keskittyi menestyksekkäästi Atlantin ylittäviin lentoihin ja houkutteli suuren joukon liikematkustajia, jotka halusivat nopeamman ja ylellisemmän lentokokemuksen.

Concorde joutui myös kamppailemaan yliäänilentämiseen liittyvien huolten kanssa. Muutaman vuoden ajan esimerkiksi uskottiin virheellisesti, että liian monet yliäänikoneet voisivat vaurioittaa otsonikerrosta. Yliääninopeus oli lisäksi kielletty asuttujen alueiden yllä, joten Atlantin ylittävä lento oli ainoa varteenotettava reitti, jolla yliääninopeutta voitiin käyttää suurimman osan matkasta.

Pitkänomaisen aerodynaamisen muotonsa vuoksi Concorden matkustajakapasiteetti oli pieni: se pystyi kuljettamaan vain kolmanneksen vastaavan aliäänikoneen matkustajamäärästä. Polttoaineenkulutus matkustajaa kohden oli siksi kolminkertainen.

Concorden liput olivatkin aina melko kalliita, mikä rajoitti markkinoiden kokoa. Kone osoittautui kuitenkin lopulta kannattavaksi ainakin British Airwaysille.

Heinäkuussa 2000 pian nousun jälkeen tapahtunut traaginen onnettomuus, jossa kaikki 109 koneessa ollutta kuolivat, johti kuitenkin koneen lentokieltoon.

Lähde: Aviation A2Z

Viimeinen lento lennettiin vuonna 2003 osittain onnettomuuden vuoksi ja osittain siksi, ettei kone koskaan kasvanut pientä erikoismarkkinaa suuremmaksi tuotteeksi. Tämä petti suunnittelijoiden toiveet siitä, että Concordesta tulisi lentomatkustamisen tulevaisuus.

Boom Supersonic

Concorden viimeisen lennon jälkeen haave laajamittaisesta yliäänilentämisestä eli vain kunnianhimoisten insinöörien mielissä.

Vuonna 2016 Boom Supersonic herätti huomiota ilmoittamalla kehittävänsä 40-paikkaista yliäänikonetta. Vuonna 2014 perustettu yhtiö on sittemmin kerännyt yhteensä 150 miljoonaa dollaria rahoitusta.

Boom on kehittänyt teknologiademonstraattoria testatakseen itse suunnittelemaansa ja rakentamaansa yliäänimoottoria. Samalla se kehittää Overture-matkustajakonettaan ja Yhdysvaltoihin sijoittuvaa tuotantokapasiteettiaan.

Boomin väitteet

Boom väittää pystyvänsä tekniikan ja aerodynamiikan ymmärryksen kehityksen ansiosta vaimentamaan matkustajakoneensa tuottamaa äänipuomia. Yliääninopeutta on silti tarkoitus käyttää vain avomeren yllä.

Boomin tulevan matkustajakoneen odotetaan olevan 30 prosenttia Concordea tehokkaampi ja lentävän Los Angelesista Sydneyyn kuudessa tunnissa.

Ensimmäisen koneen odotetaan aloittavan kaupallisen liikennöinnin vuonna 2029. Sen huippunopeus on Mach 1,7 eli 1,7 kertaa äänennopeus.

Voiko se toimia?

Mikä voisi suuressa kuvassa auttaa Boomia onnistumaan siinä, missä Tupolev ja Concorde epäonnistuivat aikansa teknisten rajoitteiden vuoksi?

Aiemmissa yliäänimatkustajakoneissa käytettiin alumiinia kehittyneempien materiaalien sijasta, koska niiden suunnittelu juontui 1960-luvulta. Myös moottoriteknologia ja valmistusmenetelmät ovat kehittyneet paljon viimeisten 60 vuoden aikana.

Yhtiö näyttää myös ottaneen mallia SpaceX:n keskittymisestä vertikaaliseen integraatioon ja kaiken suunnittelemiseen alusta lähtien ensimmäisten periaatteiden pohjalta, kuten perustaja Blake Scholl on selittänyt.

Boomin 2025‑virstanpylväs

Tammikuussa 2025 Boomin XB-1-koealustasta tuli ensimmäinen Yhdysvalloissa valmistettu siviiliyliäänikone, joka rikkoi äänivallin Mach 1,122:n nopeudella. Se teki tämän kolme kertaa peräkkäin Mojaven autiomaan yllä.

Konetta käyttää kolme General Electricin (GE.TO ) J-85-15-suihkumoottoria. Ohjaajana toimi Tristan ”Geppetto” Brandenburg, joka on valmistunut Yhdysvaltain laivaston koelentäjäkoulusta ja toiminut TOPGUN-vastustajalentäjänä. Hänellä on 2 500 lentotuntia 30 konetyypillä ja yli 200 pysäytysvaijerilla tehtyä lentotukialuslaskeutumista.

XB-1-demonstraattorin jälkeen seuraava vaihe on teknologian skaalaaminen Overture-yliäänimatkustajakoneeseen.

Overture

Overturen on tarkoitus lentää Mach 1,7:n nopeudella 60 000 jalan matkalentokorkeudessa. Se olisi maalla noin 20 prosenttia tavallisia koneita nopeampi ja veden yllä kaksi kertaa nopeampi. Kone kuljettaisi 64–80 matkustajaa, ja sen toimintasäde olisi 4 888 mailia (7 867 kilometriä).

Overturesta tulee nelimoottorinen, mikä pienentää kunkin moottorin kokoa ja painoa. Samalla jokaiselta moottorilta vaaditaan vähemmän työntövoimaa, mikä vähentää koneen kokonaismelua.

Overture käyttää maailman ensimmäistä automaattista melunvaimennusjärjestelmää, jotta sen lentoonlähdöt sulautuvat nykyisten kaukoliikennelaivastojen melutasoon.

Lokinsiiven muoto auttaa vähentämään melua ja on aliääninopeuksissa tehokkaampi kuin sotilaallisissa yliäänikoneissa suosittu perinteinen deltasiipi.

XB-1:n tavoin Overturen runko rakennetaan kokonaan hiilikuitukomposiitista. Se laajenee ja supistuu yliääniolosuhteissa paljon metallia vähemmän ja ratkaisee näin monia edellisen sukupolven yliäänikoneiden ongelmia. Materiaali on myös kevyempää, mikä parantaa polttoainetehokkuutta.

Yhtiö arvioi, että koneella voitaisiin lentää yli 600 kannattavaa reittiä eri puolilla maailmaa.

Boom on jo saanut 130 Overture-tilausta ja ennakkotilausta maailmanlaajuisilta lentoyhtiöiltä, kuten American Airlinesilta (AAL ), Unitedilta ja Japan Airlinesilta.

Tuotanto

Kesäkuussa 2024 vain 17 kuukauden rakentamisen jälkeen avattu Overturen supertehdas tavoittelee 33 koneen vuosituotantoa. Suunniteltu toinen kokoonpanolinja kaksinkertaistaisi tuotannon 66 koneeseen vuodessa.

Boomin tuotanto-ohjelman odotetaan kasvattavan Pohjois-Carolinan taloutta vähintään 32,3 miljardilla dollarilla 20 vuoden aikana ja luovan yli 2 400 työpaikkaa.

Tehtaan on tarkoitus saada LEED-sertifiointi (Leadership in Energy and Environmental Design) ja olla 40 prosenttia vastaavia tehtaita energiatehokkaampi. Tämä saavutetaan kaupunkien lämpökuormaa vähentävillä materiaaleilla, tehokkaalla LED-valaistuksella ja veden säästöllä.

Overturen tuotanto ja käyttö tavoittelevat kokonaisuutena nettonollapäästöjä. Suunnitelmana on käyttää 100-prosenttisesti kestävää lentopolttoainetta (SAF) sekä painottaa käytettyjen työkalujen uudelleenkäyttöä ja osien kierrättämistä tuotantotiloissa.

Additiivinen valmistus eli 3D-tulostus on myös keskeinen osa valmistusprosessia, mukaan lukien moottorien tuotanto.

Symphony

XB-1:n testeissä käytettiin GE:n moottoreita, mutta Overture käyttää yhtiön omaa Symphony-moottoria.

72 tuuman puhallin tuottaa 35 000 paunaa työntövoimaa. Muihin moottoreihin verrattuna sen käyttökustannusten odotetaan olevan 10 prosenttia pienemmät ja huoltovälin siivellä 25 prosenttia pidempi. Moottori valmistetaan 3D-tulostamalla.

Jokaiseen moottoriin syötetään ilmaa erittäin tehokkaan akselisymmetrisen ilmanoton kautta. Ilmanotot takaavat poikkeuksellisen tasaisen paineen, jonka ansiosta moottorit toimivat aliäänisellä ilmavirralla koneen lentäessä yliääninopeudella.

Teollisuuskumppanit

Moottorin joitakin osia kehittävät FTT:n insinöörit, jotka osallistuivat F-22- ja F-35-hävittäjien moottorien suunnitteluun. FTT kuuluu ilmailu- ja puolustusyhtiö Kratokseen (KTOS ).

”He pystyvät suunnittelemaan ratkaisun, joka maksaa vähemmän, toimii huollon kannalta paremmin ja on polttoainetehokkuudeltaan huomattavasti parempi. Lisäksi he saavat sen valmiiksi aikataulussa, joka auttaa Boomia saavuttamaan jo asettamansa tavoitteet.”

Liz Stein – FTT:n entinen aerodynamiikkainsinööri ja nykyinen syväteknologiasijoittaja

Standard Aero (SARO ) toimii Boomin kumppanina moottorien huollossa ja kunnossapidossa.

”Olemme innostuneita yhteistyöstä Boomin kanssa sen strategisena moottorien MRO-kumppanina ja mahdollisuudesta edistää yhtiön valoisaa tulevaisuutta. Varmistamme, että sen lentokoneet saavat alan parhaat moottorien huolto-, korjaus- ja peruskorjauspalvelut.”

Russell Ford – Standard Aeron hallituksen puheenjohtaja ja toimitusjohtaja.

Colibrium Additive, GE Aerospacen (GE ) tytäryhtiö, tarjoaa Boomille moottorin tuotantoon 3D-tulostusta ja suunnittelukonsultointia.

ATI (ATI ) toimittaa edistyneet korkean lämpötilan materiaalit Symphonyn korkeapainekompressorin integroituihin siipi- ja kiekkovaiheisiin sekä turbiinikiekkoon.

Muut teknologiset innovaatiot

Edellisen sukupolven kaupallisten yliäänikoneiden ratkaisematon ongelma oli hyvän yliääniaerodynamiikan vaatima erittäin pitkä nokka. Se heikensi näkyvyyttä huomattavasti laskeutumisen ja lentoonlähdön aikana.

Concorde ”ratkaisi” ongelman muotoaan muuttavalla nokalla, joka osoittautui erittäin monimutkaiseksi huoltaa ja lisäsi myös painoa.

Boom valitsi sen sijaan lisätyn todellisuuden näköjärjestelmän, joka näkyy päähän puettavassa laitteessa ja lentäjän ensisijaisella lentonäytöllä. Näin yhtiö uudistaa ohjaamoa ja hyödyntää Honeywell Anthem (HON ) -avioniikkajärjestelmää.

Overturen ohjaamossa on myös voimapalautteiset sivusauvat ensimmäistä kertaa kaupallisessa matkustajakoneessa, 17 tuuman teräväpiirtokosketusnäytöt ja jatkuvat langattomat ohjelmistopäivitykset.

Kehittyvä markkina

Uuden teknologian lisäksi Concordeen verrattuna on muuttunut myös yliäänilentojen markkina, ja vieläpä perusteellisesti.

Maailma on nykyään paljon globalisoituneempi, ja kannattavia yliäänireittejä on enemmän kuin Lontoo–New York. Mahdollisia reittejä kulkee esimerkiksi arktisen alueen ja Tyynenmeren yllä sekä Aasiassa.

Tätä tukevat seuraavat tiedot:

  • 97 prosenttia maailman premium-matkustajista on kiinnostunut yliäänilennoista pitkän matkan kansainvälisillä reiteillä.
  • He ovat valmiita maksamaan yliäänimatkasta 55 prosenttia enemmän kuin aliäänikoneen business-luokasta.
  • 87 prosenttia olisi valmis vaihtamaan suosikkilentoyhtiötään päästäkseen yliäänilennolle.
  • 64 prosenttia yritysmatkustamiseen vaikuttavista päättäjistä oli keskustellut lentoyhtiöiden kanssa yliäänilennoista.

Kilpailijat

Boom ei ole yksin kilpailussa 2000-luvun ensimmäisen yliäänimatkustajakoneen rakentamisesta, vaikka XB-1:n lento toi sille etumatkaa. Vakavimpia kilpailijoita ovat:

Hypersoniset lennot

Jos yliäänilento vaikuttaa lupaavalta, entä hyperäänilento? Se olisi niin nopeaa, että New Yorkista Pariisiin voisi matkustaa alle 90 minuutissa.

Tätä suuntaa tavoittelee Hermeus tulevalla Mach 5 -nopeuteen yltävällä Halcyon-matkustajakoneellaan.

Lähde: Hermeus

Yhtiö suunnittelee myös Yhdysvaltain ilmavoimille hyperäänistä miehittämätöntä ilma-alusta (Dark Horse). Molemmat koneet saavat voimansa yhtiön Chimera-moottorista, jota testataan Quarter Horse -koekoneessa.

Hyperääniteknologia käyttää erilaisia moottoreita kuin tavalliset ali- tai yliäänikoneet, yleensä patoputkimoottoreita.

Lähde: Tech Brief

Toinen mahdollinen tapa saavuttaa hyperääninopeus on detonaatiomoottori, joka tuottaa työntövoimaa räjähdyksillä tavallisen palamisen sijasta.

Kiinalaiset tutkijat ovat hiljattain testanneet simulaatiossa vielä edistyneempää detonaatiopatoputkimoottoria eli Ram-Rotor Detonation Engineä (RRDE), joka saattaa pian edetä prototyyppivaiheeseen.

Kokonaisuutena hyperäänilento voi vähemmän testatusta teknologiastaan huolimatta olla seuraava askel, joka ylittää jopa kaupallisten yliäänilentojen lupaukset.

Supersoninen moottoriyritys

GE Aerospace

General Electric Company (GE +0.27 %)

Boom Supersonic on edelleen yksityinen yhtiö, mutta sijoittajat voivat ostaa johtavien ali- ja yliäänimoottorien valmistajien osakkeita. Alan kärjessä on GE Aerospace.

General Electric Aerospace syntyi, kun GE-konserni jaettiin vuonna 2024 kolmeen osaan: GE Aerospaceen, GE HealthCareen (GEHC -0,89 %) ja energia-alan GE Vernovaan (GEV ) (GEV -3 %).

Jaolla yhtiö keskitettiin uudelleen ydinosaamiseensa useiden vuosikymmenten finanssivetoisen laajentumisen jälkeen, joka osoittautui lopulta haitalliseksi.

Yhtiö on ilmailuteollisuuden keskeinen toimittaja. Noin kolme miljardia ihmistä matkustaa vuosittain GE Aerospacen teknologialla, ja noin 900 000 ihmistä on millä tahansa hetkellä ilmassa GE:n moottoreilla varustetuissa koneissa eli kolmella neljästä kaupallisesta lennosta. Asema on rakennettu eri kokoisiin ja erilaisiin käyttötarkoituksiin tarkoitettujen moottorien varaan.

Lähde: GE Aerospace

Pitkällä aikavälillä tämän moottorivalikoiman odotetaan korvautuvan uuden sukupolven moottoreilla, joiden polttoainetehokkuutta pitkäjänteinen tutkimus- ja kehitystyö parantaa. Siviilikoneissa parannus voisi olla 10–15 prosenttia ja sotilaskoneissa jopa 25 prosenttia.

Lähde: GE Aerospace

Moottorien lisäksi yhtiö tarjoaa sähköjärjestelmiin piikarbiditeknologiaa sekä avioniikkaa eli lentokoneiden elektroniikkaa ja tietokoneita.

Yhtiö on jo pitkään ollut lentokoneiden työntövoimajärjestelmien johtaja. Toimintaa vetää selvästi siviilisektori, jonka liikevaihto oli 23,9 miljardia dollaria vuonna 2023, ja seuraavaksi puolustussektori 9 miljardin dollarin liikevaihdolla.

Yhtiön liikevaihdosta 70 prosenttia tulee palveluista, erityisesti moottorien huollosta ja korjauksesta, mikä tekee tulovirrasta erittäin vakaata.

Lähde: GE Aerospace

Yhtiö investoi tulevaisuuden teknologioihin säilyttääkseen etumatkansa. Erityisen tärkeää on 3D-tulostus GE Additiven kautta. Se on metallien additiivisen valmistuksen ainoa alkuperäisvalmistaja, jolla on kattava kokonaisratkaisu alusta loppuun.

Kuten edellä nähtiin, GE on Boom Supersonicin keskeinen kumppani yhtiön omien yliäänimoottorien 3D-tulostuksessa.

 

Lähde: GE Aerospace

GE:n pyörivä detonointimoottori

GE suoritti myös maailman ensimmäisen hyperäänisen kaksitoimisen patoputkimoottorin (DMRJ) koelaitetestin, jossa pyörivä detonaatiopalaminen (RDC) tapahtui yliäänisessä ilmavirrassa.

Tämä oli mahdollista GE:n korkean lämpötilan keraamimatriisikomposiittien (CMC), piikarbidi-tehoelektroniikan, additiivisten teknologioiden ja edistyneen lämmönhallinnan osaamisen ansiosta.

”Tähän mennessä saavuttamamme merkittävät tulokset vahvistavat luottamustamme siihen, että etenemme oikeaan suuntaan.

Tiimi eteni erittäin nopeasti: DMRJ:n ja RDC:n demonstraatio valmistui alusta loppuun vain 12 kuukaudessa. Tiimi etenee aikataulussa tavoitteessaan esitellä ensi vuonna täysikokoinen DMRJ ja RDC.”

Mark Rettig – varatoimitusjohtaja ja johtaja, Edison Works Business & Technology Development, GE Aerospace

Tällaisia hyperäänimoottoreita saatetaan käyttää ensin kehittyneissä sotilassovelluksissa hävittäjistä ohjuksiin. Aikanaan ne todennäköisesti päätyvät myös siviilien hyperäänikoneisiin, ja GE:n läsnäolo molemmilla markkinoilla auttaa yhtiötä hyötymään kehittyvästä teknologiasta.

Pitkän suunnattomana monialakonsernina ja finanssijärjestelyihin keskittyneenä vietetyn kauden jälkeen GE näyttää kokonaisuutena olevan jälleen matkalla kohti asemaansa amerikkalaisen insinööriosaamisen ja valmistuksen keskuksena. Tämä tapahtuu aikana, jolloin uudelleenteollistaminen ja tuotannon palauttaminen kotimaahan ovat vahvoja suuntauksia.

Boomin moottorin valmistuksesta hyperäänimoottoriteknologiaan siirtymiseen GE Aerospace vaikuttaa olevan hyvissä asemissa ilmailu- ja avaruusalan seuraavaa vaihetta varten sekä sotilas- että siviili-ilmailussa.

mm

Jonathan on entinen biokemian tutkija, joka on työskennellyt geneettisen analyysin ja kliinisten kokeiden parissa. Hän on nyt osakeanalyytikko ja rahoituskirjoittaja, jonka keskittyminen on innovaatioihin, markkisykleihin ja geopoliittisiin asioihin julkaisussaan 'The Eurasian Century'.