Boeing X-43
| Boeing X-43 | |
|---|---|
 | |
| Descriere | |
| Tip | demonstrator de tehnologie |
| Echipaj | fără pilot |
| Constructor |  Boeing |
| Dimensiuni și greutăți | |
 | |
| zvonuri despre avioane experimentale pe Wikipedia | |
Boeing X-43 este un avion hipersonic , experimental, fără pilot, un demonstrator tehnologic cu variante planificate în diferite dimensiuni pentru a testa diferite aspecte ale zborului supersonic de înaltă performanță; X43A este parte a NASA Hyper-X program de .
X-43 a obținut mai multe recorduri de viteză pentru avioanele cu reacție. [1]
Istoria proiectului
Prima versiune a modelului X-43A a fost proiectată pentru a atinge viteze peste Mach 7, aproximativ 8 050 km / h la o altitudine de aproximativ 30 000 m . X-43A este o aeronavă cu o singură utilizare și este concepută pentru a se arunca în ocean fără posibilitatea de a fi recuperată. Trei au fost construite până acum; primul a fost distrus, în timp ce celelalte două au zburat cu succes cu motorul scramjet funcțional timp de aproximativ 10 secunde, după care a avut loc o coborâre de 10 minute și apoi impactul planificat cu oceanul.
X-43 este parte a NASA Hyper-X program de , care implică companii mari, cum ar fi Boeing , MicroCraft Inc , Orbital Sciences Corp și "General Aplicate Stiinta de laborator" ( GASL ). Bugetul pentru acest program este încă activ de 250 de milioane de dolari . Un program ulterior pentru dezvoltarea X-43C a fost planificat, dar este în prezent în așteptare.
Alte avioane din seria X-43 fuseseră planificate, dar după testele din noiembrie 2004 proiectele lor sunt suspendate. Ar fi trebuit să aibă aceeași structură de bază ca X-43A, deși aeronava ar fi trebuit să aibă o dimensiune moderată sau semnificativ mai mare.
- X-43B : ar fi fost un avion mai mare, încorporând un motor cu turbină cu ciclu combinat sau un motor rachetă cu ciclu combinat ISTAR . Turbinele cu jet sau rachetele ar aduce inițial aeronava la viteza supersonică. Un ramjet ar intra în acțiune la o viteză de 2,5 Mach, apoi trecerea la configurația scramjet din jurul Mach 5.
- X-43C : Ar fi fost puțin mai mare decât X-43A și ar fi trebuit să testeze utilizarea unui motor pe bază de hidrocarburi, eventual cu motorul HyTech scramjet. În timp ce majoritatea modelelor scramjet folosesc hidrogenul ca combustibil, HyTech funcționează pe combustibili de tip kerosen , care sunt mai practici pentru operarea aeronavelor. S-a planificat construirea unui motor de dimensiuni complete, care să folosească combustibilul ca lichid de răcire. Sistemul schimbător de căldură combustibil / aer al motorului ar fi exploatat ca reactor chimic pentru a sparge hidrocarburile cu lanț lung și a le transforma în hidrocarburi cu lanț scurt, care arde mai repede. În martie 2004, a fost anunțat suspendarea nedeterminată a proiectului X-43C. [2] Cu toate acestea, fondurile au fost acordate la mijlocul anului 2005 pentru a continua evoluția până la sfârșitul anului. [3]
- X-43D : Ar fi trebuit să fie substanțial identic cu X-43A, adică un model mai mic, dar cu scopul de a ajunge la Mach 15. Până în septembrie 2007, doar un studiu de fezabilitate fusese realizat de Donald B. Johnson de la Boeing și Jeffrey S Robinson de la Centrul de Cercetare Langley al NASA. După cum sa raportat în introducerea proiectului lor, scopul X-43D a fost de a obține informații despre condițiile de funcționare și funcționarea motorului în timpul zborului la un număr mare de Mach, informații greu de obținut, dacă nu imposibil, de la sol . [4]
Tehnică
Celula
Aeronava X-43A este un avion experimental mic, fără pilot, măsurând doar 3,65 m (12 picioare ) în lungime . [5]
X-43 are o formă aerodinamică capabilă să genereze ridicare pentru zbor chiar și cu corpul aeronavei fiind unul cu aripile. Greutatea totală a aeronavei este de aproximativ 1 300 kg . X-43A a fost proiectat pentru a putea fi controlat atât la viteze de zbor foarte mari, cât și în faza de coborâre în alunecare, în absența propulsiei. Cu toate acestea, nu are sisteme de aterizare și, prin urmare, nu poate fi reutilizat. Aeronava folosită la teste a fost prăbușită în Oceanul Pacific la sfârșitul testului.
O rachetă cu aripi cu X-43 poziționat pe vârful său, o configurație numită „stivă” ( „stivă”), este lansată de pe un avion. După ce motoarele rachetei (o primă etapă modificată a lui Pegasus ) au adus-o la altitudinea și viteza dorite, X-43 este separat de teanc și poate zbura liber folosind propriul motor , un scramjet.
Motoare
Aeronava a fost creată pentru a experimenta și dezvolta noi tipuri de motoare supersonice numite ramjet cu combustie supersonică, sau mai pe scurt: „ scramjet ”, o variație a ramjetului în care are loc arderea externă în interiorul aerului care curge la viteze supersonice. Proiectanții modelului X-43A s-au asigurat că forma aeronavei afectează propulsia , precum și influențează în mod tradițional aerodinamica : în acest design, partea din față a aeronavei face parte din sistemul de admisie a aerului, în timp ce partea finală funcționează ca duză.
Motorul X-43A avea ca principal combustibil hidrogenul . În testul de succes, s-a folosit aproximativ un kilogram de combustibil. Cu toate acestea, din cauza dificultăților în transportul și stocarea hidrogenului și, de asemenea, în producerea acestuia, următoarele X-43 vor folosi combustibili mai obișnuiți pe bază de hidrocarburi . Spre deosebire de rachete, scramjetele nu transportă oxigenul necesar pentru funcționarea motorului. Eliminarea acestei nevoi reduce semnificativ dimensiunea și greutatea aeronavei. În viitor, astfel de aeronave ușoare ar putea transporta sarcini mai grele sau pot transporta sarcini de aceeași greutate mai eficient.
Scramjets funcționează numai la viteze hipersonice de până la Mach 4.5, deci aveți nevoie de rachete sau alte motoare cu reacție pentru a lansa aeronava la viteza minimă necesară. În cazul modelului X-43A, aeronava a fost accelerată la mare viteză de o rachetă Pegasus lansată de la un bombardier B-52 modificat .
Motoarele avioanelor de testare X-43A au fost proiectate special pentru o anumită viteză și puteau comprima și aprinde amestecul aer-combustibil numai atunci când aerul curgea conform intenției. Primele două X-43A au fost proiectate pentru a zbura cu o viteză de aproximativ Mach 7, în timp ce al treilea a fost conceput pentru a zbura în jurul Mach 10.
Succesul celui de-al doilea zbor al modelului X-43A a făcut ca acesta să fie cel mai rapid avion care utilizează aer din lume, deși nu a fost primul scramjet de lucru. Acest titlu revine HyShot-ului australian: încă atașat la racheta care a lansat-o, HyShot a aterizat în zbor propulsiv în 2002 .
Sisteme și instalații
Călătoria la viteze supersonice produce o cantitate semnificativă de căldură generată de fricțiunea produsă de rezistența aerului. La viteze mari, căldura poate deveni atât de intensă încât unele părți metalice ale aeronavei pot atinge temperatura de topire. Pentru a preveni acest lucru, X-43A a fost conceput pentru a circula apa în jurul carcasei motorului și sub marginile anterioare ale părților laterale ale aeronavei, pentru a răci suprafețele. În testele de circulație a apei a fost activat de la Mach 3. În viitor, puteți circula în aceste zone combustibilul, așa cum se întâmplă deja în duzele multor rachete combustibil lichid sau în aeronave de mare viteză, cum ar fi Lockheed SR-71 .
Utilizare operațională
Primul test al X-43A efectuat de NASA la 2 iunie 2001 a eșuat din cauza pierderii controlului rachetei Pegasus care a avut loc la 13 secunde după separarea de B-52. Racheta, în timp ce se afla în regim transonic , a suferit o oscilație a elementelor de control care a dus în cele din urmă la funcționarea defectuoasă a eleronului drept.
Acest lucru a făcut ca racheta să se abată semnificativ de la traiectoria sa programată și, prin urmare, stiva a fost distrusă de încărcătura explozivă la bordul rachetei ca măsură de siguranță. O investigație a stabilit că informațiile inexacte despre comportamentul rachetei și capacitatea sa de a zbura în conformația respectivă au contribuit la prăbușire, totuși un singur factor nu a fost identificat ca fiind cauza principală a eșecului.
În cel de-al doilea test din 7 martie 2004, Pegasus a aprins cu succes și a eliberat avionul de testare la o altitudine de aproximativ 29.000 de metri. După separare, admisia de aer a motorului a fost deschisă, motorul s-a aprins și avionul s-a îndepărtat de rachetă ajungând la Mach 6,83 (record de viteză).
Combustibilul a alimentat motorul timp de 11 secunde, timp în care avionul a parcurs 24 km. După oprire, controlorii au fost în continuare capabili să piloteze avionul și au făcut-o timp de câteva minute în timpul încetinirii și coborârii induse de tragere într-o scufundare lungă în Pacific. Viteza maximă a fost înregistrată când Pegasus a fost oprit, dar scramjetul a accelerat aeronava în zbor ascendent după o mică scădere a vitezei după separare.
Al treilea zbor al Boeing X-43A a stabilit un nou record de viteză pentru un avion: 11 200 km / h, aproape de Mach 10.
NASA a zburat a treia versiune pe 16 noiembrie 2004, atingând viteza Mach 9,68 [6] la o altitudine de 34 000 m, [7] putând astfel testa în continuare capacitatea aeronavei de a disipa cantități mari de căldură .generate. [8] X-43A a fost lansat de o rachetă Pegasus modificată, ea însăși a căzut de pe un B-52 la 13.157 metri deasupra nivelului mării. După un zbor scramjet de 10 secunde, X-43A s-a prăbușit în largul coastei de sud a Californiei .
Notă
- ^ Thompson, Elvia, Keith Henry și Leslie Williams. „Mai rapid decât un glonț accelerat: Guinness recunoaște NASA Scramjet”. NASA . Adus la 1 august 2011.
- ^ X-43C, motorul RS-84 printre victimele NASA Review. Săptămâna aviației , 19 martie 2004 http://www.aviationnow.com/avnow/news/channel_aerospacedaily_story.jsp?id=news/eng03194.xml Link-ul raportează povestea suspendării proiectului până la o dată ulterioară.
- ^ "Vestea bună călătorește repede." Boeing Frontiers, august 2005. Citat: „Mulțumită unei cereri de finanțare de 25 de milioane de dolari pentru NASA sponsorizată de reprezentantul american Jim Talent (R-Mo.), Lucrările la programul X-43C vor continua până în 2005”.
- ^ "X-43D Design conceptual și studiu de fezabilitate." Arhivat pe 29 februarie 2008 la Internet Archive . AIAA. "" Accesat: 1 august 2011.
- ^ Harsha, Dr. Phillip T., Lowell C. Keel, Dr. Anthony Castrogiovanni și Robert T. Sherrill. „Proiectarea și fabricarea vehiculului X-43A”. [ link rupt ] AIAA 2005-3334. Adus la 1 august 2011.
- ^ "Airbreathing Hypersonic Propulsion at Pratt & Whitney - Overview" Arhivat 4 iulie 2008 la Internet Archive.
- ^ "X-43: Scramjet Power sparge bariera hipersonică." Arhivat la 24 iulie 2011 la Internet Archive . AIAA, 2006.
- ^ Programul "NASA" Hyper-X "demonstrează tehnologiile Scramjet." NASA . Adus la 1 august 2011.
Bibliografie
- Dennis R. Jenkins, Tony Landis; Jay Miller, American X-Vehicles: An Inventory - X-1 to X-50 ( PDF ) (NASA Special Publication), Monographs in Aerospace History, No. 31, Centennial of Flight, Washington, DC, NASA History Office, iunie 2003 Adus pe 5 aprilie 2010 . OCLC 68623213
- (EN) Jay Miller, The X-Planes X-1 to X-45, Midland, Hinckley, 2001. ISBN 1-85780-109-1 .
- (EN) Jim Winchester, X-Planes and Prototypes, Rochester, Grange Books, 2005, ISBN 1-84013-809-2 .
- Avioane ianuarie-februarie 2001, dosar 1 , Parma, editrice Delta, 2001.
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Boeing X-43
linkuri externe
- NASA: X-43 , pe nasa.gov .
- Dryden Flight Research Center , la dfrc.nasa.gov .
- Programul X-43 Hyper-X. GlobalSecurity.org
- NASA caută o nouă frontieră în motoarele cu reacție. New York Times.
- Metode de exergie pentru analiza generică și optimizarea conceptelor de vehicule hipersonice Facultatea Institutului Politehnic din Virginia și Universitatea de Stat.
| Controlul autorității | LCCN ( EN ) sh2007010682 |
|---|
