En Houston Hypersonisk Transport Startup lover passagerfly fra LA til Tokyo om en time

Hvis du har eksisteret længe nok, husker du måske brilleforhandleren LensCrafters iørefaldende reklameslogan, "Glas om cirka en time!" Houston-baseret opstart, Venus Aerospace lover, at det vil transportere dig fra Los Angeles til Tokyo i samme tidsrum ved hjælp af et rumfly, der starter i 2030. Det er et løfte, der er svært at se.

Selskabet har ikke offentliggjort billeder af designet af sit 12-passager passagerfly. På den anden side har den netop udgivet en udgivelse, der fremhæver de $20 millioner serie A-midler, som den har rejst i forbindelse med Prime Movers Lab, et venturekapitalfirma i Wyoming, der beskriver sig selv som at investere i "banebrydende videnskabelige startups."

Venus Aerospace har nu rejst i alt 33 millioner dollars. I dens år-plus eksistens er opstarten vokset til 40 ansatte og opererer fra en hangar i Houston Spaceport (Ellington Lufthavn). Det frigive udtaler frimodigt, at "Venus Aerospace bygger et rumfly uden kulstofemission, der vil muliggøre en times global rejse."

Venus' hypersoniske transport vil dog ikke være kulstofemissionsfri. Det bliver heller ikke et rumfly. Venus slutter sig til en spirende liste af hypersoniske transporthåber, inklusive Atlanta-baserede Hermeus og den netop annoncerede Beijing-baserede Rumtransport, Hvilket siger det vil flyve passagerer fra Shanghi til New York på kun to timer.

Alle tre hævder, at de vil flyve fuldskala-fly ved Mach 5-plus (hvor hypersonisk hastighed begynder) i 2030. Alle tre omfavner ideen om at bringe verden sammen gennem højhastighedstransport, ligesom den forholdsvis små supersoniske aspirant gør. boom.

Venus har kastet rundt på fangstsætningen "Home By Dinner" for at beskrive en teoretisk rundtur fra LA til Tokyo på en arbejdsdag af en smart leder, der er indstillet på at spise med familien. Hermeus udfordrer overvældende udfordringen "Race You There."

Visionen og hypen har en vis lighed med den lavtliggende, men metaforisk højtflyvende Urban Air Mobility-scene og dens endnu urealiserede (men altid lige rundt om hjørnet) marked.

Hvilken destination Venus Aerospace og dets potentielle konkurrenter realistisk set er på vej til, er et spørgsmål værd.

En hypersonic hybrid

Man kan sammenligne Venus' foreslåede fly med en hybridbil. Ligesom den parallelle forbrændingsmotor og elektriske drivlinjer, der er almindelige i sådanne køretøjer, vil virksomhedens hypersoniske design stole på to fremdriftssystemer - en konventionel jetmotor og en raket.

Det er en strategi, der adskiller sig markant fra Hermeus' luftåndende turbinebaserede kombinerede cyklusfremdrift (TBCC) motortilgang eller hvad der ser ud til at være Space Transportations solide raketbooster-flydende hovedraketkombination.

Venus' teoretiske operationelle koncept er det, der driver valget, ifølge virksomhedens medstiftere og ægtefæller Sarah og Andrew Duggleby. Begge er luft- og rumfartsveteraner med ophold hos Virgin Orbit og Virgin Galactic. Begge har ingeniørbaggrunde (Andrew er en tidligere maskiningeniørprofessor ved Virginia Tech og Texas A&M og en marinens reserveingeniørtjenesteofficer), med Sarah (eller Sassie som hun er kendt) som administrerende direktør og Andrew som CTO.

Flyet, som Venus siger, det vil bygge, er beregnet til i vid udstrækning at tilsluttes den eksisterende lufttransportinfrastruktur. De siger, at den vil være i stand til at lette fra en standardbane ved LAX og klatre til en nominel konventionel krydstogthøjde (35,000 fod eller deromkring) ved hjælp af sin jetmotor. Derefter lukkes strålen ned, og dens indløb/udstødning lukkes af. Mens det sker, affyrer en raketmotor med flydende brændstof.

Raketten accelererer flyet til Mach 9 (ca. 6,850 mph) med cirka 0.5 g acceleration (lidt mere end et fly ved start, ifølge Andrew), mens det klatrer til en tophøjde på 170,000 fod. Det tager cirka 10 minutter for flyet at nå Mach 9, en hastighed den holder i yderligere fem minutter.

Raketten går derefter ud, og passagerflyet bliver til et hypersonisk svævefly, der flyver ned mod sin destination i 45 minutter og decelererer med omkring 0.1 g. Når de er tilbage til næsten 35,000 fod, genstartes jetmotoren, og flyet slutter sig til almindelige passagerfly i flyvekontrolkøen for vektorer til landing ved Narita (Tokyo).

Det lyder potentielt muligt på et tidspunkt i fremtiden, men en mangel på specificitet omkring detaljerne og forretningsplanen er åbenlys.

Umuligt til hårdt

Andrew Duggleby siger, at i Venus Aerospace' korte historie, "er vi gået fra det umulige til det hårde, men der er stadig mange svære ting tilbage."

Venus-teamet siger, at de har gjort tre vigtige fremskridt, der har flyttet projektet ud af det umuliges rige. Den første er en patenteret roterende detonationsraketmotor (RDRE). Den anden er flyets form. Den tredje er et aktivt kølesystem.

Enkelt sagt, en RDRE detonerer i stedet for at forbrænde sit flydende drivmiddel. En ringformet (ringformet) reaktor indeni udløser kemiske reaktioner, der skubber koncentriske pulser af supersonisk gas ud af udstødningsdysen og genererer tryk.

RDRE'er er kendt for at producere mere fremdrift med mindre brændstof end konventionelle raketter, hvilket forbrænder brændstoffet mere fuldstændigt ved højere temperaturer. De tilbyder potentielt varmeoverførsel og andre fordele, herunder vægt og kompakthed. Andrew siger, at den motor, Venus har udviklet og laboratorietestet i lille skala, er 15 % mere brændstofeffektiv end sammenlignelige raketter, hvilket frigør flymasse for passagerer og praktiske ting som en trykkabine og landingsstel.

Den finansiering, Venus har rejst indtil nu, har gjort det muligt for den at nå til et punkt, hvor "Vi har bevist, at vi har en måde at opnå vores detonationsmotor på, at der er måder at holde den køligere på," fastholder Duggleby.

Han har løst sammenlignet det brændstof, hans motor vil bruge, med blandingen, der bruges af rumfærgen, hvis hovedmotor brændt flydende brint og flydende oxygen. Men i modsætning til hypersonisk fragtflyudvikler Dawn Aerospace, som har afsløret, at dens raketmotor vil bruge en flydende blanding af high-test peroxid (HTP) og petroleum, deler Venus ikke sammensætningen af ​​sit flydende brændstof, og siger, at det er en "nøgledel af, hvordan vi holder motoren kølig ."

Virksomheden forholder sig også tavs om designet af sit flyskrog, som skal flyve og manøvrere godt ved både langsom subsonisk og hypersonisk hastighed. Duggleby tillader, at det er en "waverider", formet til at skabe en enkelt chokbølge og til at fange en lomme med højtryksluft under maven på køretøjet for øget løft.

NASAs Boeing X-51 er et nyttigt waverider-eksempel, men uanset hvad Venus kommer ud med (den er endnu ikke blevet indsnævret fra fem kandidatformer) vil sandsynligvis se anderledes ud. Til at begynde med vil den have passagerruder og en konventionel hale. Om den har front cockpitvinduer til piloter er endnu ikke fastlagt.

Andrew Duggleby siger, at Venus "forhåbentlig snart vil afsløre" flystellet, men vil ikke diskutere en tidslinje. Subscale modeltests er blevet udført ved University of Arizona's Mach 5 vindtunnel, hvor Venus endda har foretaget en vis validering "med den hastighed."

Som med andre hypersoniske koncepter kan det forventes, at bevægelse ved Mach 9 genererer meget varme. Duggleby siger, at det er en fordel at gøre det i 170,000 fod, fordi den tynde atmosfære der giver mindre varmefriktion end i lavere højder. Varme vil især påvirke flyets næse, et problem, som Venus siger, at det vil overvinde med en 3D-printet næse med et nyt internt kølesystem. Duggleby beskriver det som et "varmerør på forkanten, som faktisk spreder varmen ud." De forreste kanter af vingerne kan omfatte et lignende system.

Resten af ​​flyet, siger han, vil ikke bruge eksotiske materialer til at sprede varme. Det vil bruge "standard rumfartsmateriale" for at holde omkostningerne nede, selvom Duggleby ikke vil specificere hvad.

På trods af en decideret mangel på offentlig information om sine tre teknologinøgler, nyder Venus Aerospace tilliden fra sine venturekapital-støtter. Sassie Duggleby karakteriserer gruppen af ​​investorer samlet af Prime Movers Lab som "tålmodig kapital."

Prime Movers Labs tekniske partner Liz Stein siger, at opstarten har et "hardware rigt program", med henvisning til den succesrige hot-fire af sin proof-of-concept motor, underskala model vindtunneltestning og samarbejde med Georgia Tech for det førende køledesign.

Stein tilføjede, at Prime Movers har støttet Venus med introduktioner til hypersonikpersonale hos NASA og delt analyseværktøjer og forskningspapirer. Hun pegede også på NASA-Deloitte , NASA-SAIC markedsundersøgelser, der beskriver efterspørgslen efter hypersonisk lufttransport, som Stein hævder, tyder på, at "markedsefterspørgselssignalet er der for, at højhastighedsflysystemer kan fungere rentabelt uden statsstøtte."

Ikke alle er enige, og mange peger på eksemplet med Concorde, som krævede støtte fra flere regeringer og aldrig brød ud.

"Hatere peger altid på Concorde for at afvise den kommercielle levedygtighed af højhastighedsflyvninger uden at forstå, hvorfor Concorde fejlede," siger Stein.

Hun fastholder, at det havde at gøre med den massive forhåndskapital, der krævedes ($18.8 milliarder) og de operationelle tilbagevendende omkostninger. Den vigtigste blandt sidstnævnte var brændstof, der blev sluget af Concordes Olympus 593-motor, hvis efterbrændere brugte så meget juice ved start, at "mere end halvdelen af ​​startvægten af ​​Concorde var brændstof."

Det krævede til gengæld uholdbare billetpriser pr. sæde for det cirka 100-passager supersoniske passagerfly. Implikationen er, at Venus' hypersoniske transport ikke vil have et sådant problem. Men da vi ikke ved, hvilken raketbrændstofblanding den vil bruge, og omkostningerne til flydende drivmiddel varierer meget, er det vanskeligt til umuligt at anslå omkostningerne.

Venus' foreslåede fly vil medføre færre passagerer og sandsynligvis være mindre end Concorde. Med sin hybride fremdrift bruger den muligvis mindre nettoenergi, men dens brændstofomkostninger (og de samlede driftsomkostninger) vil være fordelt på kun 12 sæder på hver flyvning. At beregne en brændstofregning for et fly, der ikke engang er blevet eksperimentelt, synes at være en risikabel øvelse for den mest tålmodige investor. Det kan dog være ligegyldigt.

Adskillige rapporter på Venus Aerospace tyder på, at det er på vej til at opnå indtægtsgenerering i de næste to år. Det ville den formentlig gøre ved at dele sin intellektuelle ejendom med forsvarsministeriet. Som AFWERX' $ 60 millioner investering i Hermeus-shows er luftvåbnet og DoD generelt i et skum om at fremme hypersonisk teknologi til missiler, genanvendelige droner, satellitter og fly, samt anspore vækst i den private sektor.

DoD's entusiasme er ikke for hypersoniske kommercielle transporter. Det søger snarere realistisk opnåelige mindre køretøjer på korte tidslinjer. En højtstående embedsmand i forsvaret/regeringens videnskabelige og teknologiske institution fortalte mig: "Hvis DoD er bekymret for hypersoniske, kan de være koncentreret om nederlag [dvs. at imødegå hypersoniske våben]. De skal muligvis teste nederlag [systemer], og en drone vil muligvis muliggøre det."

Ligesom Hermeus planlægger Venus Aerospace at udvikle en drone først for at bevise sin teknologi. Hvorvidt enten selskabet i sidste ende kommer til en hypersonisk transport, er velsagtens ikke centralt for deres respektive business cases eller for deres investorer.

Rumfly eller buste

Det er blevet anslået, at Boom, som er længere på sin vej end Venus, vil bruge langt over en milliard dollars for at realisere sin supersoniske transport.

På spørgsmålet om de samlede omkostninger for Venus, efter en lang pause, siger Sassie Duggleby, at deres estimat er i "milliard-dollar-intervallet." Hun kobler dette sammen med forbeholdet om, at Venus har "muligheder for tidlige indtægter med dronen. Det er ikke rumfly-eller-buste."

"At bruge statsfinansiering til at hjælpe med at nedkøbe denne risiko er en af ​​vores vigtigste ting, siger hun. "Vi tror ikke på, at vi har brug for en hel milliard dollars i venturekapitalfinansiering, før vi når dertil."

Venus siger, at det allerede har nogle offentlige midler til at hjælpe det med at komme dertil. Det kan komme fra en AFWERX Small Business Technology Transfer (STTR, Phase I-II) kontrakt, selvom jeg ikke var i stand til at bekræfte dette. Hvis det er tilfældet, har det sandsynligvis givet Venus omkring 800,000 dollars.

Opstartsvejen er en, som parret siger, at de ivrigt har omfavnet efter år med etablerede virksomheder. På den måde siger Sassie: "Skal vi lære ting og tænke, at vi skal dreje? Selvfølgelig, men det er glæden ved startup-verdenen. Det er glæden ved innovation.”

Det virker som blandet budskab, en funktion, der også findes i Venus Aerospace' påstande om at bygge et kulstoffrit rumfly og flyve i 2030. De, der er meget opmærksomme, vil indse, at rummet generelt er aftalt at starte ved 62 miles (330,000) over Jorden . Sassie Duggleby erkender, at Venus' fiktive køretøj kun kommer cirka halvvejs til rummet - eller til den Mach, det ville være nødvendigt for at undslippe jordens tyngdekraft. Hvorfor så kalde det et rumfly?

"Vi kalder det et rumfly, fordi det for det meste kommer dertil," tilbyder Andrew Duggleby. "Vi er ikke et luft-åndende køretøj. Vi er ikke bare et hurtigt jetfly. Så det er bedre at kalde det et rumfly.”

Da jeg påpeger, at passagerer, der betaler billet, kan forvente at tage til rummet med et rumfly, svarer Sassie, at "Når du siger rumfly, har folk en tendens til at forstå, at det ikke bare er et standardjetfly."

De forstår måske også, at Venus' jetfly og raket sandsynligvis ikke er kulstofemissionsfrie (for ikke at nævne input til at bygge en sådan transport). Biobrændstoffer med lavere kulstofindhold og syntetiske flybrændstoffer er i horisonten, men om de vil være bredt tilgængelige (eller konkurrencedygtige på prisen) i 2030 er et spørgsmål.

Hvad raketten angår, udsendte rumfærgen for det meste vanddamp fra det flydende brændstof, den brændte. Venus' fly forventes ikke at køre på det samme. Og videnskabsmænd siger, at vi ikke har særlig gode data om hvad flydende raketter udsender, især i den øvre atmosfære. Uanset hvilket raketbrændstof et hypersonisk Venus Aerospace-fly brænder, vil det også kræve særlig håndtering i lufthavne eller rumhavne.

Andrew Duggleby siger, at dette ikke er en stor udfordring, selvom brændstof- og sikkerhedseksperter kan være uenige. Man husker måske, at Airbus' enorme A380 er blevet lukket ude af en række lufthavne af hensyn så banale som et behov for forstærket rampe/banemateriale og forskellige luftbroer til passager-emplaning/de-planing.

Man skulle også gætte på, at Venus' hypersoniske passagerfly ville have brug for 10,000 fods landingsbaner (Andrew siger, at de har 15 kandidatruter/destinationer) og muligvis have en høj endelig indflyvningshastighed med lufttrafikkonsekvenser. Dugglebyerne ser ikke nogen større bump på vejen der.

Overraskende nok siger de, at Venus vil blive lodret integreret, herunder at bygge sine egne raketmotorer. De sædvanlige mistænkte fra United Launch Alliance til Northrop-Grumman til SpaceX er ikke en del af deres plan, som tilsyneladende vil se motorer fremstillet på virksomhedens Houston Spaceport-faciliteter.

En del af Venus' 40-medlemmer har erfaring med raketbyggeri, siger dets chefer. Om den oplevelse er mere drone/subscale køretøj fokuseret end fuldskala køretøj, spurgte jeg ikke. Hvilke mængder der vil være brug for, er et andet spørgsmål, der forblev ubesvaret. Det kommer til kernen af ​​forretningsforslaget.

Venus har ikke lavet nogen offentlige fremskrivninger om omkostningerne ved sit fly. Hvad billetterne kan koste er ligeledes uvist. Sassie siger, at virksomheden har interne omkostningsmodeller. ”Vi vil gerne holde det tæt på en førsteklasses billetpris. Der er mange faktorer, og vi er stadig i de tidlige stadier af, hvordan det rent faktisk vil se ud."

Disse faktorer omfatter flyvefrekvens. Venus' afkølingsmetodologi og flyskrogdesign vil gøre en to-timers flyomløb mulig, fastholder Andrew Duggelby. Venus sigter mod fire flyvninger om dagen. I modsætning til rumfærgens vigtigste raketter, som skulle rives ned efter hver flyvning, vil RDRE'erne i Venus' fly udføre 100 planlagte flyvninger før nødvendige motortjek og 1,000 flyvninger før en genopbygningsniveaukontrol. "Ja, det er en stor ordre," erkender Andrew, "men vores oprindelige design viser gennemførlighed.

Gennemførlighed har været et spørgsmål, så længe seriøse hypersoniske flyvninger har eksisteret fra British Aerospace' tidlige 1980'ere HOTOL genanvendeligt konventionelt start/landingskøretøj til NASAs Reagan-inspirerede slutningen af ​​1980'erne Orient Express hypersonisk flyprojekt.

Venus Aerospace' administrerende direktør omtalte satsningen flere gange som en "tidlig teknologivirksomhed", hvilket det utvivlsomt er. Dens dele kan faktisk være mere værd end helheden. Derfor er det mærkeligt, at Venus eller andre potentielle hypersoniske transportbyggere offentligt ville udbasunere et 2030 "gonna-fly"-mål.

Årsagen, siger AeroDynamic Advisorys Richard Aboulafia, kommer ned til investeringsdollar. "HOTOL, Orient Express og andre var fem til 10 år væk" i 1980'erne. I dag er hypersoniske [transporter] fem til 10 år væk. Sikke en overraskelse."

"Urban Air Mobility har tiltrukket milliarder af dollars. Ja, meget af det er latterligt overhypet, men målet [for UAM-virksomheder] er at samle penge. Det er job et."

Kunne Venus Aerospace tiltrække den milliard dollars, som den siger, den skal bruge for at bygge en hypersonisk transport? "Se på den investering, som UAM tiltrak sidste år," siger Aboulafia. "Joken er på os. Hvad angår en milliard, spoiler alert - det er ikke nok."

Dugglebys udvider "Home By Dinner"-metaforen til Venus Aerospace' fokus på balance mellem arbejde og privatliv, en funktion, der mangler hos de fleste luftfartsselskaber, siger de. Hvordan det stemmer overens med at designe, teste og bygge et flyvende hypersonisk passagerfly i fuld skala inden 2030 er ikke klart. Ihærdigt at undgå de ting, der forsinker et projekts tidslinje - forkert rettet arbejde, omarbejde, over komplikation - vil hjælpe, hævder de.

Presset yderligere siger Andrew, at 2030-målet virkelig er en "ikke tidligere end"-tidslinje. Sassie siger, at det er noget at stræbe efter, at det måske tager fem år ekstra at "komme til et produkt så hurtigt som muligt."

"Vi går ikke på kompromis med vores mission statement som virksomhed," bekræfter hun. Hypersonisk transport er "absolut grunden til, at vi besluttede at starte virksomheden for to år siden. Markedsmuligheden er utrolig."

Da LensCrafters kom i gang i begyndelsen af ​​1980'erne, kædede det sin tagline sammen med et kommercielt og teknologisk opnåeligt mål. Som tingene ser ud i 2022, ser det ud til, at det ville kræve nogle specielle briller for at se, om Venus Aerospace har gjort det samme.