¿Es posible el vuelo hipersónico con un biplano de Busemann?

¿Por qué Mach 10? ¿No sería suficiente Mach 3 o 4? Ver aquí y aquí y aquí para las complicaciones que surgen a velocidades más altas.

El artículo vinculado está lleno de tergiversaciones: por supuesto, el biplano Busemann creará sustentación a una velocidad subsupersónica (¿qué es eso, de todos modos? Lo leo como velocidad subsónica). Dale una superficie aerodinámica subsónica adecuada y lo hará como cualquier otro biplano, e incluso con la superficie aerodinámica trapezoidal lo hará, aunque con más resistencia. También creará sustentación y arrastre si se opera en un ángulo de ataque adecuado por debajo de su velocidad de diseño (tal vez eso se refiera a velocidad subsupersónica, pero el autor nunca aclara eso).

Biplano Busemann como se muestra en el artículo vinculado ( fuente )

¿Notaste que las líneas de choque en el gráfico solo ocurren entre las dos alas? Eso significa que en las superficies exteriores solo verá la presión ambiental. Las presiones se cancelan internamente entre sí, y el resultado es que el biplano Busemann no creará ningún impulso a su velocidad de diseño supersónico para poder hacer su magia. Tan pronto como comienza a crear sustentación, necesita crear ondas de choque en el exterior que invariablemente serán audibles. Que los investigadores de Tohoku afirmen que son un 85% más débiles es fácil si omiten mencionar con qué lo comparan.

Ahora mire el voluminoso compartimiento de pasajeros en el ala superior. Claramente, esto no está optimizado para viajes supersónicos (compárelo con los fuselajes del Concorde o el Tu-144 para tener una idea de lo que funciona).

No, este artículo es una completa tontería.

La idea es ciertamente válida.

El diseño original de Busemann no podía generar sustentación, pero las variaciones modernas sí. Aquí hay solo tres documentos recientes sobre cómo se puede hacer:

• Kusunose, Matsushima y Maruyama. (2011). "Biplano supersónico: una revisión" . Progreso en Ciencias Aeroespaciales 47. pp.53–87.
• Wu, Jamieson y Wang. (2012). "Optimización aerodinámica basada en conjuntos de perfiles aerodinámicos biplanos supersónicos" . Revista de Aeronaves , Vol.49, No.3. Mayo-Junio ​​2012. pp.802 ss.
• Ma, Wang, Wu y Ye. (2020). "Evitar el flujo ahogado y la histéresis de flujo del biplano Busemann mediante un enfoque escalonado" (con paredes de pago). Journal of Aircraft , volumen 57, número 3, mayo de 2020.

La resistencia de las olas tiene dos causas, una debido al volumen o la forma del avión y la otra debido a la sustentación generada.

El concepto de Busemann puede eliminar la resistencia al impacto de la forma, pero no la debida a la sustentación. La geometría original de Busemann eliminó todo el arrastre de las olas y, por lo tanto, también el levantamiento. Los diseños modernos de tipo Busemann pueden crear sustentación, con su onda de choque asociada, y al mismo tiempo eliminar gran parte o la totalidad de la resistencia aerodinámica, logrando así mejoras considerables en la eficiencia con respecto a los diseños convencionales. También pueden permitir un rendimiento adecuado en un rango de velocidades y ángulos de ataque. Los tres artículos vinculados exploran diferentes formas de lograr todo esto; algunos usan geometría variable.

Pero el crucero Mach 10 es menos probable. Todavía no tenemos los materiales o los motores de respiración de aire para lograr ni la mitad de eso para un vuelo sostenido. Además, el crucero Mach 10 requiere altitudes extremas y puede ser más económico optar por un avión espacial balístico/suborbital de alas convencionales que mantiene su segmento de crucero del viaje en el espacio vacío. La aceleración de cualquier vehículo aerotransportado puede limitarse a un nivel cómodo para los pasajeros en particular, aunque los niveles de gravedad variables pueden afectar la economía.

Cualquiera que sea el enfoque que se adopte, para evitar el sobrecalentamiento a velocidades hipersónicas superiores a Mach 5, el morro del fuselaje tendría que ser erguido como el transbordador espacial en lugar de puntiagudo como el Concorde.

En motores y combustibles, las únicas tecnologías de respiración de aire a la vista para estas velocidades son el scramjet y el cohete de respiración de aire (principalmente SABRE). Por diferentes razones técnicas, es probable que ambos estén restringidos al combustible de hidrógeno.