Hipersonik Uçuş Teknolojisi Laboratuvardan Gökyüzüne Nasıl Taşıyor

Dünyanın bir ucundan diğerine bir saat içinde uçabildiğinizi hayal edin, bir gün boyunca seyahat etmek yerine. Bu heyecan verici değil mi? 

Bu bir dilek gibi hissettirse de, çok da uzak olmayan bir gelecekte mümkün olmaya yaklaşıyor; yeni bir çalışma hipersonik uçuşları gerçeğe bir adım daha yaklaştırıyor.

Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışma, hipersonik türbülansın anlaşılmasında bir atılım¹ detaylandırıyor ki bu uzun mesafe seyahatini dönüştürebilir. 

Hipersonik uçuşlarından bahsedildiğinde, uçak tasarımı başarısı için kritik öneme sahiptir. Böyle bir yüksek hızlı aracı tasarlamak için, aerodinamik sürükleme ve ısı transferini doğru bir şekilde tahmin etmek gerekir; bu da bu aşırı hızlarda türbülansın fiziksel bir anlayışını gerektirir.

Bu anlayışı kazanmak için, Stevens Institute of Technology adlı özel araştırma üniversitesinden araştırmacılar, lazer tabanlı kripton deneyleriyle hipersonik hızlarda türbülansın beklenenden daha yavaş akışa benzer davrandığını öne sürerek aynı konuda testler yaptılar. 

Sonuçlar, aşırı hızlardaki türbülansın düşük hızlardakine çok benzemediğini gösterdiğinden, bu hipersonik araçların tasarımını basitleştirebilir ve tasarımı hızlandırabilir ve ultra hızlı seyahatin gerçeğe dönüşmesini hızlandırabilir.

Ve eğer bu bilim kurgu alanından gerçeğe geçerse, hipersonik uçuşlar küresel seyahati tamamen değiştirebilir. Şu anda 10‑20 saat süren uzun mesafe rotaları kısa bir yolculuğa dönüşebilir ve sadece bir saat sürebilir. 

“Bu gerçekten gezegeni küçültüyor,” dedi çalışmanın ortak yazarı Nicholaus Parziale, Stevens Institute of Technology, Hoboken, NJ, ABD Mekanik Mühendisliği Bölümü’nden. “Seyahati daha hızlı, daha kolay ve daha keyifli hale getirecek.”

Parziale’nin araştırmasının odak noktası hipersonik uçuşu gerçeğe dönüştürmek. Bu, atmosferde yaklaşık 56 mil (yaklaşık 90 km) yüksekliğin altında, ses hızının beş katından daha yüksek bir hızla (Mach 5 olarak adlandırılan) bir uçuş anlamına geliyor.

Mach 1 sadece ses hızı, yani 761 mil/saat demektir. Araştırmacılar, uçakların Mach 10 kadar yüksek bir hızda uçmasını sağlayarak seyahat süresini büyük ölçüde azaltmaya çalışıyor, ancak elbette bu kadar yüksek hızlarda hava, düşük hızlardaki gibi davranmıyor.

Bilimsel olarak, 1 Mach altında düşük hızlarda sıkıştırılamaz akış vardır. Bu, hava yoğunluğunun neredeyse sabit kalması ve uçak tasarımının basit olması anlamına gelir.

Ancak bu, daha yüksek hızlarda sıkıştırılabilir akışa geçince değişir; çünkü gaz sıkıştırılabilir. Bu, basınç ve sıcaklık değişiklikleri nedeniyle hava yoğunluğunun önemli ölçüde değiştiği ve bu sıkıştırmanın bir uçağın nasıl uçtuğunu etkilediği anlamına gelir.

“Sıkıştırılabilirlik, akışın gövde etrafında nasıl hareket ettiğini etkiler ve bu, kalkış ya da havada kalmak için gereken kaldırma, sürükleme ve itiş gibi faktörleri değiştirebilir,” tümü uçak tasarımının anahtar unsurlarıdır.

‘Düşük Mach’ sayılarında mühendisler bu akışın nasıl çalıştığını ve uçakları nasıl etkilediğini iyi anlarlar. Ancak daha yüksek Mach sayılarında durum o kadar net değildir.

Morkovin hipotezi vardır. Bu hipotez, süpersonik ve hipersonik sıkıştırılabilir türbülansın anlaşılmasının temelini oluşturur. Hipoteze göre, “bu süpersonik kayma akışlarının temel dinamiklerinin sıkıştırılamaz modele uyacağını güvenle bekleyebiliriz.”

Yarım asırdan fazla bir süre önce Mark Morkovin tarafından oluşturulan bu hipotez, Mach 5 ya da 6’da türbülans davranışının düşük hızlardakine çok benzemediğini öne sürer. Hava yoğunluğu ve sıcaklık daha hızlı akışlarda daha fazla değişse de, hipotez temel “dalgalı” türbülans hareketinin çoğunlukla aynı kaldığını söyler. 

“Temelde, Morkovin hipotezi, düşük ve yüksek hızlarda türbülanslı havanın hareketinin çok farklı olmadığını ifade eder. Hipotez doğruysa, bu yüksek hızlardaki türbülansı anlamak için tamamen yeni bir yaklaşım geliştirmemiz gerekmediği anlamına gelir. Daha yavaş akışlar için kullandığımız aynı kavramları kullanabiliriz.” 

– Parziale

Bu aynı zamanda, hipersonik uçaklar için tamamen farklı tasarım yaklaşımlarına ihtiyaç olmadığını, böylece tasarımların basitleştiğini de gösterir.

Şu ana kadar, hipotezi destekleyecek yeterli deneysel kanıt bulunamamıştı. Bu yüzden Parziale ve ekibi, aynı konuyu araştırmak için on yılı aşkın bir sürede deney düzenini kurmaya karar verdi.

“Hypersonic Turbulent Quantities in Support of Morkovin’s Hypothesis” başlıklı çalışmalarında ekip, atmosferde sadece iz miktarında bulunan, renksiz, tatsız, kokusuz ve en hafif asil gaz olan kriptonu kullandı.

Lazerler kullanarak Parziale’nin ekibi önce kriptonu iyonize etti. Gaz, bir rüzgar tünelinin akışına eklenerek atomlarının geçici olarak parlayan bir hat oluşturmasını sağladı. Başlangıçta düz olan bu floresan kripton hattı, rüzgar tünelindeki havada hareket ederken bükülüp kıvrıldı. Ekip, hareketini yakalamak için ultra yüksek çözünürlüklü kameralar kullandı.

“Bu hat gazla birlikte hareket ederken akışta kırışıklıklar ve yapı görebilirsiniz ve bu sayede türbülans hakkında çok şey öğreniyoruz,” dedi Parziale. “Ve bulduğumuz şey, Mach 6’da türbülans davranışının sıkıştırılamaz akışa oldukça yakın olmasıydı.”

Çalışmaya göre, deneysel verileri Morkovin hipotezini destekliyor; bu hipotez hipersonik ve süpersonik sıkıştırılabilir türbülansın anlaşılmasında temeldir.

Morkovin hipotezi tam olarak doğrulanmamış olsa da bir başarıdır. Hipotez, uçakların hipersonik hızlarda uçmak için tamamen yeni bir tasarım yaklaşımına ihtiyaç duymadığını öne sürerek işleri basitleştirir ve hipersonik uçuşa büyük bir adım daha yaklaştırır.

“Bugün bir uçağı tasarlamak için bilgisayarlar kullanmamız gerekiyor ve Mach 6’da uçacak bir uçağı tasarlamak için tüm ince detayları simüle etmek imkânsız,” dedi Parziale. “Morkovin hipotezi, hipersonik araçların tasarımında bilgisayar gereksinimlerini daha uygulanabilir hâle getirecek basitleştirici varsayımlar yapmamıza izin veriyor.”

Parziale, yüksek hızlı uçuşu etkileyen akışkan mekaniği araştırmaları nedeniyle “Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers” ödülünü almış olup, çalışmanın bulgularının uzay taşımacılığını dönüştürmeye yardımcı olabileceğini belirtiyor. Şöyle diyor:

“Hipersonik hızda uçan uçaklar inşa edebilirsek, roket fırlatmak yerine onları uzaya da uçurabiliriz; bu, düşük Dünya yörüngesine giriş ve çıkışı daha kolay hâle getirecektir. Bu, sadece Dünya üzerindeki değil, düşük yörüngedeki taşımacılık için de oyunun kurallarını değiştirecek.”

Hipersonik Uçuş, Mobilite ve Savunmayı Açığa Çıkarma Yarışı

Hipersonik uçuş henüz gerçekleşmemiş olsa da, ilk süpersonik yolcu jeti 1976’da ilk ticari uçuşunu yaptı. Concorde, Birleşik Krallık ve Fransa ortaklığıyla geliştirilen, ses hızından daha hızlı uçabilen bir süpersonik ticari hava taşıyıcısıydı. Lüksü ve hızıyla tanındı, transatlantik rotalarda hizmet vererek uçuş sürelerini yarıya indirdi. 

Ancak 50.000 uçuştan sonra, ölümcül bir kaza, düşük yolcu sayısı ve yüksek bakım maliyetleri nedeniyle 2003’te emekli edildi. Bu erken yüksek hızlı havacılık bölümü, gelecekteki çabalar için potansiyeli ve sınırlamaları ortaya koydu.

Concorde başarısız olsa da, Atlantik’i birkaç saat içinde geçmenin mümkün olduğunu gösterdi ve şimdi organizasyonlar yakıt verimliliğini artırmaya ve yüksek hızlara ulaşabilecek uçaklar tasarlamaya odaklanıyor. Yeni nesil jetler de hipersonik uçuşun vaatlerini yerine getirmeye çalışıyor.

Ticari uçaklar henüz aşırı hızlara ulaşamasa da, askeri uçaklar zaten ses hızının yaklaşık üç katı, yani Mach 3 hızında uçuyor. Bu arada, birçok hipersonik uçuş, Mach 5’ten çok daha yüksek ve hatta Mach 10’a kadar hızlarda test edildi.

Bu kilometre taşları, hipersonik hareket kabiliyeti olan en erken nesnelere kadar uzanıyor. Hipersonik uçuş için üretilen ilk nesne, 1949’da Bumper roketiydi ve yaklaşık Mach 6 hızına ulaşmıştı. Ancak yeniden girişte hayatta kalamadı.

Bu hızları uçaklarda sürdürmek ve kontrol etmek için yeni itki çözümleri hayati hâle geldi.

Hipersonik uçuş için kilit bir teknoloji scramjet’tir. Süpersonik yanma ramjet’i (scramjet), süpersonik akışta yanma gerçekleştiren bir ramjet hava soluyan jet motoru çeşididir ve geleneksel ramjet’e göre hipersonik uçuşta daha verimlidir.

Gelişmiş bir hava soluyan jet motoru olan scramjet, Mach 5 ve üzeri çalışır. Hareketli parçası yoktur ve motorun ileri hareketini havayı sıkıştırmak için kullanır.  

Scramjet’lerden önce, ramjet’ler Mach 3’ten Mach 5’e kadar en verimli yolu sunuyordu ve birçok hipersonik sistemin alt aşaması olarak hizmet veriyordu. Ramjet ve scramjet arasında, tek bir motor içinde Mach 3’ten Mach 8’e kadar uçuşu mümkün kılan çift-modlu ramjetler bulunur.

Daha sonra, turbo tabanlı birleşik çevrim (TBCC) motorları ortaya çıktı; bu motorlar geleneksel turbojet ile ramjet/scramjet’in bir hibritidir. Turbojet’ler yaklaşık Mach 2‑3’e kadar çalışabilirken, daha yüksek hızlar için ramjet/scramjet moduna geçerler.

Diğer motor tipleri arasında, atmosferik oksijeni yakıt yakmak için kullanan hava‑turbo‑roket (ATR) motorları, sürekli dönen bir patlama dalgası ile yanma sağlayan dönen patlama motorları (RDE’ler) ve Reaction Engines (SABRE) tarafından geliştirilen, gelen hava soluyan ve roket hibriti olan ön soğutuculu bir sistem olan birleşik çevrim motorları bulunur.
Kaydırmak için kaydır →

Bu yenilikler, iddialı ticari konseptlerin yolunu açtı. Örneğin, A‑HyM Hipersonik Hava Master, Mach 7.3’te çalışan bir ticari uçak hayal ediyor. Bu geleceğe dönük jet konsepti, Londra ile Los Angeles arasındaki bir yolculuğun sadece 90 dakikada tamamlanmasını sağlayacak bir ticari hava taşıyıcısı için tasarlandı. Yaklaşık 170 yolcu kapasitesine sahip olması tahmin ediliyor.

Motor sistemi, eğik patlama motoru (ODE), ramjet ve turbojet teknolojilerini birleştiren bir birleşik‑çevrim konfigürasyonu kullanacak. Ayrıca bir hidrojen motoru ile güçlenecek. Üstelik A‑HyM, bir titan ve karbon fiber yapıya sahip olacak ve gürültü endişelerini gidermek için bir Sonic Boom Mitigation System (Ses Patlaması Azaltma Sistemi) içerecek.

Ses patlaması, bir nesnenin ses hızından daha hızlı hareket etmesiyle oluşan gürültülü bir patlamadır. Bu sadece tek bir “boom” değil, nesne süpersonik hızda uçtuğu sürece sürekli yayılan bir sestir. 

Venus Aerospace tarafından önerilen, Mach 9 civarında hız hedefleyen, yaklaşık 5.000 mil menzile ve 100.000 feet’in çok üzerindeki seyir irtifalarına sahip, ultra hızlı bir küresel seyahat platformu olarak konumlandırılan yeniden kullanılabilir hipersonik uzay uçağı konsepti Stargazer da bulunmaktadır.

Son zamanlarda Lockheed Martin (LMT ) Ventures, hipersonik füze geliştirmeyi hızlandırmak için artan rekabetin ortasında roket itki girişimine stratejik bir hisse satın aldı.

Venus Aerospace, sürekli dönen bir patlama şok dalgası kullanarak itiş üreten bir dönen patlama roket motoru (RDRE) geliştirdi ve bu yılın başlarında 2.000 pound itiş gücünde bir RDRE uçuş testini tamamladı. Açıklanmayan finansman, şirketin “ölçekli teslimat ve motoru dağıtma yeteneklerini” ilerletmesine yardımcı olacak.

Dolayısıyla, özel uzay firmaları yeniden kullanılabilir hipersonik platformlara doğru hızlanıyor, ancak yalnız değiller; dünya çapındaki hükümet ajansları da gelişmiş hipersonik araştırmalara yatırım yapıyor.

NASA mühendisleri, Air Force Research Laboratory (AFRL) ve Avustralya Savunma Bilim ve Teknoloji Organizasyonu (DSTO) ile birlikte, Mach 8 hedefli bir çift‑modlu ramjet/scramjet test edecek bir Hipersonik Uluslararası Uçuş Araştırma Deneysel Programı (HIFiRE) üzerinde çalışıyor. 

Avustralya hükümeti, yerel uzay firması Hypersonix Launch Systems (HLS)’e 10 milyon $ özkaynak yatırımı yaptı; bu firma, Mach 12’nin üzerinde uçacak bir uçak geliştiriyor ve hidrojen yakıtıyla çalışacak. Sahip oldukları patentli scramjet motoru “SPARTAN” olarak adlandırılıyor ve yeniden kullanılabilir, 3D‑baskılı bir tasarıma sahip. 

Geçtiğimiz ay, GE Aerospace (GE ) ABD Savunma Bakanlığı’nın Defense Production Act Title III programı kapsamında yeni katı yakıtlı ramjet’iyle ATLAS adlı bir göstergeyi uçuş testine tabi tuttu.

Avrupa Uzay Ajansı (ESA) da INVICTUS adlı bir araştırma programı başlattı; bu program kendi hipersonik uçuş teknolojilerini geliştirmeyi hedefliyor. Program, sürdürülebilir hipersonik uçuş için kilit teknolojileri gösterecek ve Mach 5’te uçabilen tamamen yeniden kullanılabilir bir araç olacak.

Hipersonik Uçuş Teknolojisine Yatırım

Lockheed Martin Corporation, gelişmiş teknoloji sistemlerini tasarlayan, üreten, entegre eden ve destekleyen bir uzay ve güvenlik şirketidir. Şirket şu bölümler üzerinden faaliyet gösterir:

• Aeronautics
• Missiles and Fire Control (MFC)
• Rotary and Mission Systems (RMS)
• Space segments

Şirket esas olarak askeri uçaklar, hava, deniz ve kara tabanlı füze savunma sistemleri, askeri ve ticari helikopterler, insanlı ve insansız kara araçları, uydular, uzay taşıma sistemleri ve enerji yönetim çözümleri geliştirmektedir.

NASA ile ortaklıkta, Lockheed Martin, özellikle ses patlaması sorununu çözmek için X‑59’u geliştirdi.

Uzun bir gövdeye sahip X‑59’un tasarımı, ses bariyerini aşarken şok dalgasını yeniden dağıtmayı amaçlıyor. Yer yüzünde algılanan gürültüyü yaklaşık 75 desibel seviyesine düşürdü ve sadece bir “kapı kapanma sesi” kadar bir ses çıkartıyor.

Geçtiğimiz ayın sonlarında, X‑59, Skunk Works’ın Palmdale tesisinden NASA’nın Armstrong Flight Research Center’ına ilk kez uçtu; bu, Lockheed Martin’in “geleceğin uçuşunun daha hızlı ve daha sessiz olabileceğini kanıtlayan bir momentum” olarak tanımladığı bir olaydı.

100 feet’ten kısa bir uzunluğa, yaklaşık 30 feet kanat açıklığına ve 14 feet yüksekliğe sahiptir. Yaklaşık 55.000 feet irtifada seyir yapar ve Mach 1.4 (saatte 925 mph) hızlara ulaşabilir.

“X‑59, sessiz bir ses patlaması üreten benzersiz tasarımı sayesinde topluluk yanıt verilerini toplamak için kullanılacak. Bu veriler, NASA’nın düzenleyicilere, kara üzerinde ticari süpersonik seyahatin yasaklarını kaldırmak için kabul edilebilir bir süpersonik gürültü standardı belirlemesi için gerekli bilgileri sağlamasına yardımcı olacak.” şirket söylüyor. “Bu atılım, uçak üreticileri için tamamen yeni bir küresel pazarın kapılarını açacak, yolcuların bugün harcadıkları sürenin yarısında dünyanın herhangi bir yerine seyahat etmelerini sağlayacak.“

X‑59’u NASA ile geliştirmekle kalmadı, aynı zamanda SR‑72 üzerinde de çalışıyor; operasyonel hedefi yaklaşık Mach 6. SR‑71 Blackbird’ın kavramsal bir halefi hakkında çok az şey biliniyor, SR‑72 istihbarat, gözetim ve keşif için tasarlanmış ve genellikle “Son Blackbird” olarak anılıyor.

Bu model, 2030’larda hizmete girebilecek bir hipersonik uçak olarak konumlandırılıyor.

109 milyar $ piyasa değerine sahip Lockheed Martin hisseleri şu anda 470,78 $ seviyesinde işlem görüyor; 52‑haftalık aralığı 410,11 $ ile 546,00 $ arasında. EPS (TTM) 17,95 ve P/E (TTM) 26,22.

Lockheed %2,93 temettü verimi ödeyor. Geçen ayın başında, dördüncü çeyrek temettü ödemesini hisse başına 3,45 $ olarak onayladı; bu, önceki çeyrek temettü ödemesinden %5 artış demekti. Şirket ayrıca, 2024 Q3’te hissedarlara 1,8 milyar $ nakit geri verdi; temettüler ve hisse geri alımlarıyla toplam 9 milyar $’a yükseltildi.

Bu dönemde 18,6 milyar $ satış ve hisse başına 6,95 $ net kazanç kaydetti. Operasyonlardan elde edilen nakit 3,7 milyar $, serbest nakit akışı ise 3,3 milyar $ oldu. 

Lockheed ayrıca 179 milyar $ tutarında rekor bir sipariş birikimi bildirdi; CEO Jim Taiclet, “müşterilerimizin bize duyduğu güveni vurguluyor ve şirketimizin uzun vadeli büyüme perspektiflerini temellendiriyor” dedi. Ayrıca, “benzeri görülmemiş talep nedeniyle, iş hatlarımızın birçok alanında üretim kapasitemizi önemli ölçüde artırıyoruz” şeklinde ekledi.

En Son Lockheed Martin Corporation (LMT) Hisse Senedi Haberleri

Sonuç

Hipersonik uçuş artık uzak bir sınır olmaktan çıkıp test edilebilir bir mühendislik sorunu haline geldi ve itki sistemlerindeki atılımlar, yeniden kullanılabilir yüksek hızlı araçlara küresel yatırımlar ve on yıllık hipotezleri doğrulayan yeni deneyler sayesinde gerçeğe dönüşmeye her geçen gün daha da yaklaşıyor.

Referanslar

1. Segall, B. A., Keenoy, T. C., Kokinakos, J. C., Langhorn, J. D., Hameed, A., Shekhtman, D., & Parziale, N. J. “Morkovin hipotezini destekleyen hipersonik türbülans miktarları.” Nature Communications 16, Article 9584 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-65398-4