En Houston Hypersonic Transport Startup lover passasjerfly fra LA til Tokyo om en time

Hvis du har vært lenge nok, husker du kanskje brilleforhandleren LensCrafters fengende reklameslagord, "Glass om omtrent en time!" Houston-basert oppstart, Venus Aerospace lover at den vil frakte deg fra Los Angeles til Tokyo i samme tidsrom med et romfly som starter i 2030. Det er et løfte som er vanskelig å se.

Selskapet har ikke gitt ut bilder av designet til sitt 12-passasjer passasjerfly. På den annen side har den nettopp gitt ut en utgivelse som viser til 20 millioner dollar i serie A-finansieringen den har samlet inn i forbindelse med Prime Movers Lab, et venturekapitalfirma i Wyoming som beskriver seg selv som å investere i «banebrytende vitenskapelige oppstarter».

Venus Aerospace har nå samlet inn 33 millioner dollar. I løpet av flere år har oppstarten vokst til 40 ansatte og opererer fra en hangar ved Houston Spaceport (Ellington flyplass). De slipp uttaler frimodig at "Venus Aerospace bygger et romfly uten karbonutslipp som vil muliggjøre én times global reise."

Venus' hypersoniske transport vil imidlertid ikke være karbonutslippsfri. Det vil heller ikke være et romfly. Venus slutter seg til en ny liste av hypersoniske transporthåper, inkludert Atlanta-baserte Hermeus og den nettopp annonserte Beijing-baserte Romtransport, Som sier den vil fly passasjerer fra Shanghi til New York på bare to timer.

Alle tre hevder at de vil fly i fullskala fly med Mach 5-pluss (hvor hypersonisk hastighet begynner) innen 2030. Alle tre omfavner ideen om å bringe verden sammen gjennom høyhastighetstransport, det samme gjør den relativt kjekke supersoniske aspiranten boom.

Venus har slengt rundt begrepet "Home By Dinner" for å beskrive en teoretisk rundtur fra LA til Tokyo på en arbeidsdag av en smart leder som er opptatt av å spise middag med familien. Hermeus gir overveldende utfordringen «Race You There».

Visjonen og hypen har en viss likhet med den lavtliggende, men metaforisk høytflyvende Urban Air Mobility-scenen og dens ennå urealiserte (men alltid like rundt hjørnet) markedet.

Hvilken destinasjon Venus Aerospace og dets fremtidige konkurrenter realistisk sett er på vei til er et verdt spørsmål.

En hypersonisk hybrid

Man kan sammenligne Venus' foreslåtte fly med en hybridbil. I likhet med den parallelle forbrenningsmotoren og elektriske drivverk som er vanlig i slike kjøretøy, vil selskapets hypersoniske design være avhengig av to fremdriftssystemer - en konvensjonell jetmotor og en rakett.

Det er en strategi som skiller seg markant fra Hermeus' luftpustende turbinbaserte kombinert syklus fremdrift (TBCC) motortilnærming eller det som ser ut til å være Space Transportations solide rakettbooster-væskedrevne hovedrakettkombinasjon.

Venus' teoretiske operasjonelle konsept er det som driver valget, ifølge selskapets medgründere og ektefeller Sarah og Andrew Duggleby. Begge er luftfartsveteraner med stints på Virgin Orbit og Virgin Galactic. Begge har ingeniørbakgrunn (Andrew er en tidligere professor i maskiningeniør ved Virginia Tech og Texas A&M og en marinens reserveingeniørtjenesteoffiser), med Sarah (eller Sassie som hun er kjent) som administrerende direktør og Andrew som CTO.

Flyet som Venus sier de vil bygge er ment å i stor grad kobles til den eksisterende lufttransportinfrastrukturen. De sier at den vil kunne ta av fra en standard rullebane ved LAX og klatre til en nominell konvensjonell cruisehøyde (35,000 XNUMX fot eller deromkring) ved hjelp av jetmotoren. Deretter stenges strålen og innløpet/utløpet stenges av. Mens det skjer, skytes en rakettmotor med flytende drivstoff.

Raketten akselererer flyet til Mach 9 (omtrent 6,850 mph) med omtrent 0.5 g akselerasjon (litt mer enn et fly ved start, ifølge Andrew) når det klatrer til en topphøyde på 170,000 10 fot. Det tar omtrent 9 minutter for flyet å nå Mach XNUMX, en hastighet det holder i ytterligere fem minutter.

Raketten slukner deretter, og ruteflyet blir et hypersonisk glidefly, som senker kraftløs mot bestemmelsesstedet i 45 minutter, og bremser ned med rundt 0.1 g. Når de er tilbake til nesten 35,000 XNUMX fot, startes jetmotoren på nytt og flyet slutter seg til vanlige passasjerfly i flykontrollkøen for vektorer til landing ved Narita (Tokyo).

Det høres potensielt gjennomførbart ut på et tidspunkt i fremtiden, men mangelen på spesifisitet om detaljene og forretningsplanen er åpenbar.

Umulig til vanskelig

Andrew Duggleby sier at i Venus Aerospaces korte historie, "vi har gått fra det umulige til det vanskelige, men det er fortsatt mange vanskelige ting igjen."

Venus-teamet sier de har gjort tre viktige fremskritt som har flyttet prosjektet ut av det umuliges rike. Den første er en patentert roterende detonasjonsrakettmotor (RDRE). Den andre er flyformen. Det tredje er et aktivt kjølesystem.

Enkelt sagt, en RDRE detonerer i stedet for å brenne det flytende drivstoffet. En ringformet (ringformet) reaktor innenfor utløser kjemiske reaksjoner som presser konsentriske pulser av supersonisk gass ut av eksosdysen, og genererer skyvekraft.

RDRE-er er kjent for å produsere mer skyvekraft med mindre drivstoff enn konvensjonelle raketter, og brenner drivstoffet mer fullstendig ved høyere temperaturer. De tilbyr potensielt varmeoverføring og andre fordeler, inkludert vekt og kompakthet. Andrew sier at motoren Venus har utviklet og laboratorietestet i liten skala er 15 % mer drivstoffeffektiv enn sammenlignbare raketter, og frigjør flymasse for passasjerer og praktiske ting som en trykkkabin og landingsutstyr.

Finansieringen Venus har samlet inn så langt har gjort det mulig for den å komme til et punkt hvor "Vi har bevist at vi har en måte å oppnå vår detonasjonsmotor på, at det finnes måter å holde den kjøligere," fastholder Duggleby.

Han har løst sammenlignet drivstoffet hans motor vil bruke med blandingen som brukes av romfergen, hvis hovedmotor brent flytende hydrogen og flytende oksygen. Men i motsetning til hypersonisk lasteflyutvikler Dawn Aerospace, som har avslørt at rakettmotoren vil bruke en flytende blanding av høytestperoksid (HTP) og parafin, deler ikke Venus sammensetningen av flytende drivstoff, og sier at det er en "nøkkeldel av hvordan vi holder motoren kjølig ."

Selskapet forholder seg også taus om utformingen av flyrammen, som må fly og manøvrere godt i både lave subsoniske og hypersoniske hastigheter. Duggleby tillater at det er en "waverider", formet for å skape en enkelt sjokkbølge og fange en lomme med høytrykksluft under buken på kjøretøyet for økt løft.

NASAs Boeing X-51 er et nyttig avvikende eksempel, men uansett hva Venus kommer ut med (den har ennå ikke blitt smalere fra fem kandidatformer) vil sannsynligvis se annerledes ut. Til å begynne med vil den ha passasjervinduer og en konvensjonell hale. Om den har frontvinduer i cockpiten for piloter er ennå ikke bestemt.

Andrew Duggleby sier at Venus "forhåpentligvis vil avduke" flyrammen snart, men vil ikke diskutere en tidslinje. Underskalamodelltester er gjort ved University of Arizona Mach 5 vindtunnel, hvor Venus til og med har gjort en viss validering "i den hastigheten."

Som med andre hypersoniske konsepter, kan det forventes å generere mye varme ved å flytte på Mach 9. Duggleby sier å gjøre det på 170,000 3 fot er en fordel fordi den tynne atmosfæren der gir mindre varmefriksjon enn i lavere høyder. Varme vil påvirke flyets nese spesielt, et problem Venus sier det vil overvinne med en XNUMXD-printet nese med et nytt internt kjøleskjema. Duggleby beskriver det som et "varmerør på forkanten som faktisk sprer varmen ut." Forkantene på vingene kan inkludere et lignende system.

Resten av flyet, sier han, vil ikke bruke eksotiske materialer for å spre varme. Den vil bruke "standard romfartsmateriale" for å holde kostnadene nede, selv om Duggleby ikke vil spesifisere hva.

Til tross for en bestemt mangel på offentlig informasjon om de tre teknologinøklene, nyter Venus Aerospace tilliten til sine risikokapitalstøttespillere. Sassie Duggleby karakteriserer gruppen av investorer satt sammen av Prime Movers Lab som «tålmodig kapital».

Prime Movers Labs tekniske partner Liz Stein sier at oppstarten har et "maskinvarerikt program", og siterer den vellykkede hot-fire av sin proof-of-concept-motor, underskala-modeller vindtunneltesting og samarbeid med Georgia Tech for ledende kjøledesign.

Stein la til at Prime Movers har støttet Venus med introduksjoner til hypersonikkpersonell ved NASA, og delt analyseverktøy og forskningsartikler. Hun pekte også på NASA-Deloitte og NASA-SAIC markedsstudier som beskriver etterspørselen etter hypersonisk lufttransport, som Stein hevder antyder at "markedets etterspørselssignal er der for at høyhastighetsflysystemer skal fungere lønnsomt uten statlig bistand."

Ikke alle er enige, og mange peker på eksemplet med Concorde, som krevde støtte fra flere regjeringer og aldri gikk i balanse.

"Hatere peker alltid på Concorde for å avvise den kommersielle levedyktigheten til høyhastighetsflyging, uten å forstå hvorfor Concorde mislyktes," sier Stein.

Hun fastholder at det hadde å gjøre med den massive forhåndskapitalen som kreves (18.8 milliarder dollar) og de operasjonelle tilbakevendende kostnadene. Den viktigste blant de sistnevnte var drivstoff som ble slukt av Concordes Olympus 593-motor, hvis etterbrennere brukte så mye juice ved start at "mer enn halvparten av startvekten til Concorde var drivstoff."

Det krevde i sin tur uholdbare billettpriser per sete for det overlydsflyet med ca. 100 passasjerer. Implikasjonen er at Venus' hypersoniske transport ikke vil ha et slikt problem. Men siden vi ikke vet hvilken rakettdrivstoffblanding den vil bruke og kostnadene for flytende drivstoff varierer mye, er det vanskelig til umulig å anslå kostnadene.

Venus' foreslåtte fly vil frakte færre passasjerer og sannsynligvis være mindre enn Concorde. Med hybrid fremdrift kan den forbruke mindre netto energi, men drivstoffkostnaden (og den totale driftskostnaden) vil være fordelt på bare 12 seter på hver flytur. Å beregne en drivstoffregning for et fly som ikke en gang er realisert eksperimentelt, virker som en risikabel øvelse for den mest tålmodige investoren. Det spiller kanskje ingen rolle.

Flere rapporter på Venus Aerospace antyder at det er på vei for å oppnå inntektsgenerering i løpet av de neste to årene. Det ville antagelig gjort det ved å dele sin immaterielle eiendom med forsvarsdepartementet. Som AFWERX' $ 60 millioner investering i Hermeus-show er Luftforsvaret og DoD generelt i et skum om å fremme hypersonisk teknologi for missiler, gjenbrukbare droner, satellitter og fly, i tillegg til å stimulere til vekst i privat sektor.

DoDs entusiasme er ikke for hypersoniske kommersielle transporter. Snarere søker det realistisk oppnåelige mindre kjøretøy på korte tidslinjer. En høytstående tjenestemann i forsvaret/regjeringens vitenskapelige og teknologiske etablissement sa til meg: "Hvis DoD er bekymret for hypersoniske, kan de være konsentrert om nederlag [dvs. å motvirke hypersoniske våpen]. De må kanskje teste nederlag [systemer] og en drone kan muliggjøre det.»

I likhet med Hermeus planlegger Venus Aerospace å utvikle en drone først for å bevise teknologien sin. Hvorvidt et av selskapene til slutt kommer til en hypersonisk transport er uten tvil ikke sentralt for deres respektive forretningssaker eller for deres investorer.

Romfly eller Bust

Det er blitt anslått at Boom, som er lenger på veien enn Venus, vil trenge godt over en milliard dollar for å realisere sin supersoniske transport.

På spørsmål om de totale kostnadene for Venus, etter en lang pause, sier Sassie Duggleby at deres anslag er i «milliardklassen». Hun kobler dette med forbeholdet om at Venus har "muligheter for tidlige inntekter med dronen. Det er ikke romfly-eller-byste."

«Å bruke statlig finansiering for å hjelpe til med å kjøpe ned denne risikoen er en av våre viktigste ting, sier hun. "Vi tror ikke vi trenger en hel milliard dollar i risikokapitalfinansiering før vi kommer dit."

Venus sier at den allerede har noen statlige midler for å hjelpe den å komme dit. Det kan komme fra en AFWERX Small Business Technology Transfer-kontrakt (STTR, fase I-II), selv om jeg ikke kunne bekrefte dette. I så fall har det sannsynligvis gitt Venus rundt 800,000 XNUMX dollar.

Oppstartsveien er en paret sier at de ivrig har omfavnet etter år med etablerte selskaper. På den måten sier Sassie: «Skal vi lære ting og tenke at vi må svinge? Jada, men det er gleden med oppstartsverdenen. Det er gleden ved innovasjon.»

Det virker som blandede meldinger, en funksjon som også finnes i Venus Aerospace' påstander om å bygge et karbonfritt romfly og fly innen 2030. De som følger nøye med vil innse at verdensrommet generelt er enige om å starte på 62 miles (330,000 XNUMX) over jorden . Sassie Duggleby erkjenner at Venus' imaginære kjøretøy bare kommer omtrent halvveis til verdensrommet - eller til Mach det ville trenge for å unnslippe jordens tyngdekraft. Hvorfor kalle det et romfly da?

"Vi kaller det et romfly fordi det stort sett kommer dit," sier Andrew Duggleby. "Vi er ikke et luftpustende kjøretøy. Vi er ikke bare en rask jetfly. Så det er bedre å kalle det et romfly.»

Når jeg påpeker at billettbetalende passasjerer kan forvente å reise til verdensrommet på et romfly, svarer Sassie at "Når du sier romfly, har folk en tendens til å forstå at det ikke bare er et standardjetfly."

De kan også forstå at Venus' jetfly og rakett sannsynligvis ikke vil være karbonutslippsfrie (for ikke å nevne innsatsen til å bygge en slik transport). Lavere karbon biodrivstoff og syntetisk flydrivstoff er i horisonten, men om de vil være allment tilgjengelige (eller priskonkurransedyktige) innen 2030 er et spørsmål.

Når det gjelder raketten, ga romfergen for det meste ut vanndamp fra det flytende drivstoffet den brente. Venus' fly forventes ikke å kjøre på det samme. Og forskere sier at vi ikke har veldig gode data om hva flytende raketter slipper ut, spesielt i den øvre atmosfæren. Uansett hvilket rakettdrivstoff et hypersonisk Venus Aerospace-fly brenner, vil det også trenge spesiell håndtering på flyplasser eller romhavner.

Andrew Duggleby sier at dette ikke er en stor utfordring, selv om drivstoff- og sikkerhetseksperter kan være uenige. Man husker kanskje at Airbus' enorme A380 har blitt stengt ute fra en rekke flyplasser av hensyn så banale som behov for forsterket rampe/rullebanemateriell og forskjellige luftbroer for passasjer emplaning/de-planing.

Man må også gjette at Venus' hypersoniske rutefly vil trenge 10,000 15 fots rullebaner (Andrew sier de har XNUMX kandidatruter/destinasjoner) og muligens ha en høy endelig innflygingshastighet med implikasjoner for flytrafikken. Dugglebyene ser ingen store humper i veien der.

Overraskende nok sier de at Venus vil bli vertikalt integrert, inkludert å bygge sine egne rakettmotorer. De vanlige mistenkte fra United Launch Alliance til Northrop-Grumman til SpaceX er ikke en del av planen deres, som tilsynelatende vil se motorer produsert ved selskapets Houston Spaceport-anlegg.

En del av Venus' 40-medlemmer har erfaring med rakettbygging, sier sjefen. Jeg spurte ikke om den opplevelsen er mer fokusert på drone/underskala kjøretøy enn fullskala kjøretøy. Hvilke volumer som trengs er et annet spørsmål som ikke ble besvart. Det kommer til kjernen av forretningsforslaget.

Venus har ikke gjort noen offentlige anslag på kostnadene for flyet. Hva billetter kan koste er likeledes ukjent. Sassie sier at selskapet har interne kostnadsmodeller. «Vi vil gjerne holde det nær en førsteklasses billettpris. Det er mange faktorer, og vi er fortsatt i de tidlige stadiene av hvordan det faktisk vil se ut.»

Disse faktorene inkluderer flyfrekvens. Venus' kjølemetodikk og flyrammedesign vil gjøre en to-timers flyomløp mulig, fremholder Andrew Duggelby. Venus sikter på fire flyvninger om dagen. I motsetning til romfergens hovedraketter som måtte rives ned etter hver flytur, vil RDRE-ene i Venus' fly utføre 100 ruteflyvninger før nødvendige motorkontroller og 1,000 flyginger før en gjenoppbyggingsnivåkontroll. "Ja, dette er en stor ordre," erkjenner Andrew, "men vår første design viser gjennomførbarhet.

Gjennomførbarhet har vært et spørsmål så lenge seriøse hypersoniske flyinnsatser har eksistert fra British Aerospace' tidlige 1980-år HOTOL gjenbrukbart konvensjonelt start-/landingskjøretøy til NASAs Reagan-inspirerte slutten av 1980-tallet Orient Express hypersonisk flyprosjekt.

Venus Aerospaces administrerende direktør omtalte satsingen flere ganger som et "teknologiselskap i tidlig stadium", noe det utvilsomt er. Dens deler kan faktisk være verdt mer enn helheten. Det er derfor det er merkelig at Venus eller andre potensielle hypersoniske transportbyggere offentlig utbasunerer et "skal fly"-mål for 2030.

Årsaken, sier AeroDynamic Advisorys Richard Aboulafia, kommer ned til investeringsdollar. «HOTOL, Orient Express og andre var fem til ti år unna» på 10-tallet. I dag er hypersoniske [transporter] fem til 1980 år unna. For en overraskelse."

"Urban Air Mobility har tiltrukket seg milliarder av dollar. Ja, mye av det er latterlig overhypet, men målet [til UAM-selskaper] er å samle penger. Det er jobb en."

Kan Venus Aerospace tiltrekke seg milliarden dollar den sier den trenger for å bygge en hypersonisk transport? "Se på investeringen som UAM tiltrakk seg i fjor," sier Aboulafia. «Vitsen er på oss. Når det gjelder en milliard, spoileralarm – det er ikke nok.»

Dugglebys utvider "Home By Dinner"-metaforen til Venus Aerospaces fokus på balanse mellom arbeid og privatliv, en funksjon som mangler fra de fleste luftfartsselskaper, sier de. Hvordan det stemmer overens med å designe, teste og bygge et fullskala flyende hypersonisk passasjerfly innen 2030 er ikke klart. Å iherdig unngå de tingene som forsinker en prosjekttidslinje – feilrettet arbeid, omarbeid, overkomplikasjon – vil hjelpe, hevder de.

Presset videre sier Andrew at 2030-målet egentlig er en "ikke tidligere enn"-tidslinje. Sassie sier at det er noe å strebe etter, at det kanskje tar fem år ekstra å «komme til et produkt så raskt som mulig».

"Vi går ikke på akkord med vår misjonserklæring som et selskap," bekrefter hun. Hypersonisk transport er "absolutt grunnen til at vi bestemte oss for å starte selskapet for to år siden. Markedsmuligheten er utrolig."

Da LensCrafters kom i gang på begynnelsen av 1980-tallet, koblet det slagordet til et kommersielt og teknologisk oppnåelig mål. Slik situasjonen er i 2022, ser det ut til at det vil kreve noen spesielle briller for å se om Venus Aerospace har gjort det samme.