Über dem Schall
Sowas wie “zu viel Zeit” oder auch nur “genug Zeit” gibt es im hektischen Kern der Geschäftswelt nicht. Wenn Zeit Geld ist, wird gesparte Zeit zu gespartem Geld, selbst, wenn man viel Geld dafür ausgeben muss. Ein Privatjet zum Beispiel kostet viel Geld, ist aber die bequemste Möglichkeit, auf der Langstrecke unterwegs zu arbeiten. Doch derzeit hält die Öffentlichkeit das Brennglas der Rezession auf diese Fortbewegungsart, und in der Vergrößerung wird klar, dass die Geschäftsflieger gegenüber der Business Class im Linienflug hauptsächlich Bequemlichkeitsvorteile haben. Dafür hat der empfindlich gereizte Medienkonsument gerade überhaupt keinen Nerv, Business Jets werden zum Paria. Wer dieser Tage Privatjet fliegt, kann eigentlich auch gleich als Inflight-Menu ein paar Kinder essen. Die Branche steckt wenig überraschend also in einer Absatzkrise. Das Gute daran ist, dass man jetzt so günstig wie nie einen Jet kaufen kann; das Schlechte daran ist, dass man nach dem Kauf so schnell wie nie gesteinigt würde. Doch es gibt tatsächlich einen echten Vorteil, den die nächste Generation der Business Class über alle Linienflieger hat: Geschwindigkeit. Und zwar richtig: die neuen Geschäftsflieger jagen den nächsten Termin schneller als der Schall, was ihnen seit dem Tod der Concorde–Transatlantiktransfers 2003 ein Alleinstellungsmerkmal geben dürfte.
Dieser Dildo soll mit Mach 5 aber ohne Fenster fliegen. (Bild: Reaction Engines)
Leider sind große Überschallflugzeuge in Entwicklung, Fertigung und Betrieb monströs teuer. Der ursprüngliche Kostenrahmen für die Entwicklung der Concorde beispielsweise wurde um den Faktor sechs überschritten, der tatsächliche Geldaufwand lief in die Milliarden. Experten schätzen die Entwicklungskosten eines neuen Überschallpassagierflugzeugs für den Linienbetrieb auf 15–30 Milliarden US-Dollar, das entspricht dem Bruttoinlandsprodukt eines mittleren Staates! Vor diesem Hintergrund gehen wir mal getrost davon aus, dass Megalomanieprojekte wie die mit Mach 5 fliegende gigantische Erektion des Briten Alan Bond namens “A2” zu unseren Lebzeiten zwar viele Publikationen, aber definitiv keine Realität sehen werden.
Ein Beispiel aus der militärischen Luftfahrt verdeutlicht die immensen Probleme der Geschwindigkeit: die Lockheed-Martin SR-71, Spitzname “Blackbird” (deutsch: Amsel). Die Reisegeschwindigkeit der Blackbird lag bei Mach 3,2, und sie wurde in ihrer gesamten Einsatzzeit niemals von den vielen Raketen getroffen, die auf sie abgefeuert wurden, weil sie schlicht und ergreifend schneller war als diese. Standard Evasive Action: Beschleunigen. Die Hülle bestand hauptsächlich aus Titan, weil konventionelle Werkstoffe die hohe Reibungshitze nicht aushielten. Dennoch mussten Teile der Außenhaut mit Treibstoff gekühlt werden, und die Hitze sorgte für derart große Unterschiede zwischen den Spaltmaßen kalt am Start und heiß bei Reisegeschwindigkeit, dass die SR-71 am Boden und beim Betanken vermittels Stratotanker ständig Sprit aus ihren nur heiß dichtenden Passungen trielte. Selbst die Concorde mit den wesentlich geringeren Temperaturen bei Mach 2 hatte echte Probleme mit der Hitze. Die Frontscheiben waren bei Reisegeschwindigkeit zu heiß zum Anfassen und in einem berühmten sich bei Überschall durch die Wärmeausdehnung öffnenden Spalt im Innern versenkten die Crews auf den Abschiedsflügen ihre Mützen. Nach dieser letzten Abkühlung verschwanden sie für immer im Innern der Concordes, die heute größtenteils in Museen stehen.
Und der größte Spalt ist der zwischen Effizienz bei langsamen Geschwindigkeiten und Effizienz jenseits der Schallmauer. Mantelstromtriebwerke mit einem hohen Nebenstromverhältnis, wie sie heute gebaut und für die Zukunft zum Sprit sparen ausgebaut werden, sind bei Langsamflug viel effektiver (siehe hier). Bei Überschall verkehrt sich das ins Gegenteil. Die “Concordski” geschimpfte Tupolev Tu-144, ein dreister Concorde-Nachbau der Russen, flog auf dem Schub von für niedrigere Geschwindigkeiten optimierten Mantelstromtriebwerken, die ständig den Nachbrenner bemühen mussten, um überhaupt im Überschallbereich zu bleiben (die Russen wussten das, hatten aber nix anderes). Nachbrenner sind ziemlich exakt so spritfressend, wie ihr Name andeutet. Die Concorde hingegen benutzte die Nachbrenner ihrer Einstromtriebwerke nur, um zügig auf ihre Reisegeschwindigkeit zu kommen, auf der sie dann mit beispielloser Sparsamkeit raste. Ja, richtig verstanden: Die Triebwerke der Concorde waren zu ihrer Zeit die effizientesten der Welt. Nur ist der Überschallflug an sich eben ineffizient. Das ist wie beim Autofahren: Selbst wenn ein Auto beispiellos effizient 300 km/h fährt, muss es dazu acht Mal höhere Energien aufbringen als für 150 km/h. Und die hohe Effizienz bei Reisegeschwindigkeit ging bei der Concorde einher mit einer katastrophalen Sprit-Bilanz am Boden: Auf dem Startfeld verbrannte sie schon bis zu zwei Tonnen Sprit.
Überschallflüge sind also Luxus. Wie Business-Jets. Überschallflüge können außerdem sehr unsozial sein, denn sie ziehen einen permanenten Knall hinter sich her. Die Geschichte des Überschallknall ist eine mit einem großen Missverständnis. Da wir von einer “Schallmauer” sprechen, die es zu “durchbrechen” gilt, liegt die Vorstellung nahe, es knalle bei eben diesem Vorgang ein Mal. Das hätte die Concorde-Betreiber unheimlich gefreut, denn dann wären sie einfach aufs Meer hinaus geflogen, hätten es dort einmal krachen lassen und wären dann in Seelenruhe (naja, fast) überallhin geflogen. Die Schallmauer trägt ihren Namen tatsächlich, weil es bei Mach 1 einen erhöhten Widerstand gibt, der zu überwinden ist. Der Ursprung des Knalls ist jedoch die sich kegelförmig ausbreitende Schockwelle, die das Flugzeug ab Überschall aufschiebt. Die Schockwellen breiten sich dann vom Flugzeug weiter aus und treffen — je nach Flughöhe — schließlich auf den Boden. Das nehmen die Ohren dann als Knall wahr. Es gibt also nicht einen Knall, sondern es gibt für jeden in Reichweite einen, und das ist ein Problem.
Die QSST ist mittlerweile eingestellt, obwohl ich eine wollte. (Bild: Ex-Möchtegernhersteller)
Man kann sich nicht um die Schallmauer herumschleichen. Man kommt in jedem Wortsinn nämlich nicht an ihr vorbei. Die neuen Geschäftsflieger versuchen jedoch, sich hindurchzuschleichen. Ein großer Vorteil hierbei sind ihre kleinen Abmessungen. Da die Schockwellen auch abhängig von der Größe des Flugzeugs sind, klang die Concorde über dem Atlantik wie Watschen Gottes: “Ba-BAam!” klatschte ihr Doppelknall auf die Trommelfelle von Seglern oder Walen. Kein Wunder, dass sie nirgendwo über bewohntem Gebiet erwünscht war. Die viel kleinere QSST (Quiet Supersonic Transport) des amerikanischen Herstellers SAI (Supersonic Aerospace International LLC) soll durch ihre neuartige Geometrie die Schockwellen drastisch verkleinern und so zu einem Geräuschpegel gelangen, der einem Hundertstel der Concorde entspricht. Das intelligente Design stammt übrigens wie die Blackbird-Aufklärer aus Lockheeds berühmter “Skunk-Works”-Abteilung. Es bleiben bei dieser Maschine laut SAI bei Mach 1,6 in einer Höhe von etwa 18.000 Metern am Boden noch 65 dB an Lärm übrig, das entspricht einem vorbeifahrenden Auto mit etwas über 100 km/h oder einem Gespräch. Wer nahe einer großen Straße wohnt oder in einem Großraumbüro arbeitet, weiß, wie nachteilig diese Art Geräuschpegel dem Schlaf ist. Größere Mengen dieser Flieger sind also wenig wünschenswert, aber auch nicht wahrscheinlich: Der QSST soll bei seinem Verkaufsstart 2016 80 Millionen US-Dollar kosten. Trotz des am Boden noch spürbar vorhandenen Lärms hofft SAI, dass die US-Regierung für kleine, leise Überschallflugzeuge das über dem ganzen Land geltende Überschallflugverbot aufhebt. Vielleicht haben sie eine gute Lobby, die angezahlten Vorbestellungen machen jedenfalls schonmal Hoffnung. So, das stimmte alles bei Drucklegung letztes Jahr, doch 2010 ist das Projekt gecancelt worden. Hab ich wenigstens meine 80 Millionen wieder…
Diese Zigarre soll effizient mit Mach 0,98 fliegen, bis sie schneller darf. (Bild: Aerion Corp.)
Einen etwas anderen Weg zu einem fast identischen Preis geht die Aerion Corporation mit ihrem Supersonic Business Jet (SBJ). Dieses sehr lange, zigarrenförmige Objekt ist dazu ausgelegt, sehr effizient nahe der Schallgrenze mit Mach 0,98 zu fliegen, falls die amerikanische Regierung doch nicht spuren sollte, was wahrscheinlich ist, bedenkt man die Einstellung des konkurrierenden QSST-Jets. Aerion gibt außerdem an, dass bis zu einer Geschwindigkeit von Mach 1,1 am Boden kein Knall mehr zu hören sein soll (“boomless cruise”). Das ist wichtig, denn anders als in den USA gilt in vielen Ländern die Regelung, dass Überschallflüge erlaubt sind, wenn am Boden kein Knall mehr ankommt. Über dem Ozean dann kann auch der SBJ mit bis zu Mach 1,6 fliegen, also immerhin etwa das Doppelte aktueller Business Jets vergleichbarer Kabinengröße. Um alle ihre konkurrierenden Anforderungen unter einen Hut zu bringen, trägt der SBJ statt der typischen Deltaflügel sehr dünne Stummelflügel und achtet insgesamt extrem auf einen sauberen (laminaren) Strömungsfluss entlang des Rumpfes.
Ein drittes amerikanisches Projekt schreitet derzeit im Dunklen voran: der Gulfstream Quiet Supersonic Jet (QSJ). Von ihm gibt es noch keine Bilder außer einem Windkanaltest der NASA, in dem ein Ingenieur eine seltsame Struktur in den Luftstrom hält. Das Flugzeugmodell sieht aus wie ein Raumschiff aus einer fremdartigen Ecke des Universums oder ein besonders langgezogenes Überbleibsel vom Bleigießen: sehr organisch, mit pfeilförmigen Schwingen und einer enorm langen, spitzen Nase. Diese Lanzennase fährt sich erst während des Fluges auf über sieben Meter Länge aus, um die Bugschockwelle in mehrere kleinere Wellen zu zerlegen, deren Amplituden außerdem flacher sind. “Gulfstream Whisper” nennt die Firma das und reiste mit einer Audiosimulation des am Boden zu erwartenden Geräusches durch das Land, um es hunderten von Umweltschützern, Politikern, Kritikern und Interessenten vorzuspielen. Es wurde offenbar sehr positiv aufgenommen, da es kaum hörbar war. Gulfstream geht davon aus, dass ihr Überschallflüstern “10.000 Mal leiser” sein wird als der Doppelknall der Concorde. Die Flugtests der NASA mit so einer Lanze an einer F-15B verliefen positiv, aktuell laufen die Windkanaltests am Modell. Der QSJ soll Reisegeschwindigkeiten von Mach 1,8 bis Mach 2 erreichen und damit ähnlich schnell sein wie die Concorde — nur eben viel leiser.
Es wäre jetzt schön im Sinne eines ignoranten Weltbildes, diese Entwicklungen als amerikanischen Aberwitz abzustempeln, wenn nicht in Europa sehr Ähnliches vonstatten ginge. Der französische Hersteller Dassault leitet mit 37 Partnern ein Projekt namens HISAC (High Speed Aircraft), dessen Randdaten denen der amerikanischen Geschäftsflieger frappierend ähneln: 8–16 Passagiere, moderne Umwelttechnik, 6000 – 9000 km Reichweite, Geschwindigkeit bis Mach 1,8 und wie das QSST ein Überschallknall, der am Boden nicht lauter sein soll als 65 dBA. Die im Projekt bevorzugt produzierten Modelle erinnern in ihrer Form an die Concorde, das Flugzeug profitiert von seiner kleineren Größe und soll eine intelligente Strömungsführung in den Flügeln erhalten, die in Deutschland berechnet wird. Selbst die japanische Weltraumagentur JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) will außer ihrer Knabberei an einem eventuellen Concorde-Nachfolger einen kleinen Überschallflieger für 30–50 Passagiere entwickeln. Es könnte also sehr bald wieder zivile Überschallflugzeuge geben. Das Kind in jedem Ingenieur freut sich darüber, denn diese neuen Jets sind so sinnlos, so teuer und so wunderbar wie es der Bugatti Veyron auf der Straße ist.
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…zum Kaufen:
Wie die alten Weisen (z. B. meine Omma) schon wussten: Es muss immer erst was passieren, beim Motorrad fahren. Vorher hören die ja nicht auf, die Roggers! Immer bis einer weint!
