NASA X-43 Scramjet
X-43 Scramjet
| ||
 X-43 hordozó síkja szárnya alatt lóg: az NB-52B golyók 8 . | ||
| Építész | NASA | |
|---|---|---|
| Szerep | Kísérleti repülőgépek | |
| Állapot | A program befejeződött | |
| Legénység | ||
| Pilóta nélkül | ||
| Motorizálás | ||
| típus | Statoreactor | |
| Méretek | ||
 | ||
| Span | 1,5 m | |
| Hossz | 3,65 m | |
| Magasság | 0,6 m | |
| Tömegek | ||
| Üres | 1200 kg | |
| Teljesítmény | ||
| Maximális sebesség | 10 240 km / h ( 9,6 Mach ) | |
| Mennyezet | 29 000 m | |
| Hatáskör | 15 000 km | |
Az X-43A Scramjet beat, az 2004. november 16, az atmoszférikus ramjettel ( oxigént szívva a légkörből ) meghajtott repülőgép világrekordja , rövid idő alatt elérve a 10 240 km / h-t ( 9,6 Mach ), vagyis a Concorde sebességének majdnem ötszörösét . Már ő tartotta az előző rekordot, amelyet felállítottak 2004. március 27, 7700 km / h sebességgel ( 6.3-as Mach ), a Concorde sebességének majdnem négyszeresével. Az előző, ezzel a rekorddal rendelkező szárnyas vízi jármű az orosz Kholod, amely 77 másodpercen keresztül elérte a 6.41 Mach-ot 1998. február 12.
Az axiszimmetrikus, nem szárnyas szupersztátorreaktor sebességrekordját azóta tartják 2001. október 30az ausztrál Queenslandi Egyetem csapata . Elindította a Hyshot , egy ramjet, amelyet egy erős, kétlépcsős hangzású rakétára , a Terrier- Orionra szereltek . Az elért sebesség körülbelül 5 másodpercig meghaladta a 7,6 Machot .
Tervezés
Az X-43A egy kis pilóta nélküli repülőgép, lapos profilú és kúpos kialakítású Waverider vonalakkal : 3,65 m hosszú, 1,5 m nagy, 0,60 m magasságú és 1,2 tonna súlyú.
A " scramjet " meghajtásának elve a XX . Század elejéről származik , 1913-ban René Lorin francia mérnök tervezte . Az 1940-es évek óta a mérnökök ezt a technikát közepes hatótávolságú levegő-föld rakétákkal próbálják alkalmazhatóvá tenni .
Joel Sitz, a NASA projekt egyik vezetője szerint a "Scramjet a repülés szent grálja" technológiája. Egy hagyományos reaktorban a bejövő levegőt kompresszorral összenyomják, az üzemanyaggal egy égéstérben összekeverik, majd egy turbinában tágítják, amely meghajtja a kompresszort, és a beömlőnyílásánál nagyobb sebességgel távozik a reaktorból . Amint azonban a környezeti levegő sebessége növekszik, a motor belépésekor a levegő lelassulása kompressziót és egyre fontosabb fűtést eredményez még a kompresszorba történő belépés előtt. Mechanikai és hőállóság miatt a forgó alkatrészek hőmérséklete, különösen a turbina bemeneténél, korlátozott. Ezen részek megőrzése érdekében, minél nagyobb a repülőgép sebessége, annál kevesebb energia juthat be az égéstérbe, mivel a levegő már bemelegszik, ha lassul a légbeömlőben (és a kompresszorban). A hagyományos turbógép tolóereje ezért nagy sebességgel csökken.
A ramjet ugyanezen az elven működik, de csak a levegő beömlő nyílásának lassítását használja a levegő tömörítésére: az alakja váltja fel a kompresszort. Ez kiküszöböli a turbinát, mivel nincs több kompresszor meghajtása. Végül a sebességkorlátozás a motort alkotó alkatrészek hőellenállásából származik.
A fő probléma az, hogy a ramjetnek el kell érnie egy bizonyos sebességet az önellátáshoz, például olyan hordozósík használatával, mint a B-52 bombázó , vagy turbó sugár használatával, mint a Leduc 022 vagy a Nord 1500 Griffon II esetében . De a probléma ezzel nem ér véget: amint azt a francia iparosok az ötvenes években megjegyezték, a ramjet nem a legjobb teljesítmény mellett működik "alacsony" sebességgel: az 1 Mach-nál a híres Leduc a fel nem használt üzemanyag gázfúvókájában maradt. A Nord 1500 Griffon II- nek még a Mach 2- nél is nagyobb hátránya volt. Az akkori ötvözetek, amelyek nem tették lehetővé a nagyobb sebességek támogatását, a ramjet projektet felhagyták.
Új ötvözetek és kerámiaanyagok kifejlesztésével az elmúlt években képesek voltunk újraindítani a hiperszonikus sebességű projekteket (> Mach 5), ahol a ramjet vagy a szupersztátor- reaktor hatékonysága maximális. Elméletileg, ha az égés gyorsan megtörténik elég ahhoz, hogy a fúvóka kijárata előtt elkészüljön, és így a maximális tolóerőt biztosítsa.
A NASA, teljes sebességgel és ramjet elvesztése nélkül tanulmányozni kívánta a műveletet, úgy döntött, hogy a Pegasus rakétán alkalmazza teszteszközét . Ez a gép nagyjából hiperszonikus sebességet tudott elérni , körülbelül 6 Mach-ot . Ez a kezdeti sebesség tehát képes volt felfedni az X-43 és továbbfejlesztett statikus motorjának teljes potenciálját.
Mach 10-es lemez tervezése
Az X-43A repülőgép csatlakozik az orrát egy Pegasus rakéta képes kihajtani azt egy nagyobb sebességgel Mach 6. Ez a rakéta maga csatolják a jobb szélen egy hatalmas B-52 octoreactor bombázó , a labdák 8 , átalakított a kísérlet.
- Eleinte a bombázó alig mászik, mint 13 000 méter, és elengedi a Pegasus rakétát .
- A 15 m-es rakéta 90 másodpercig hajtja az X-43A-t 29 000 méteres magasságig, ezzel nagyobb sebességet biztosítva, mint a 7-es Mach, és elengedi.
- Az X-43A repülőgép ramjetje, majd szabadon repül, meggyullad és 12 másodpercig működik, emiatt ebben az időszakban önállóan repül a 10 Mach-nál .
- A repülőgép ezután egy sor aerodinamikai manővert hajt végre ellenőrzött csúszás közben körülbelül hat percig, mielőtt a Csendes-óceánba merülne .
Történelem
A hiperszonikus sebességrekord versenye az 1950-es években kezdődött . A1967. október 3, az Egyesült Államok légierőjének pilótája az X-15 nevű repülőgép fedélzetén elérte a rekordsebességet, 6,7 Machot , vagyis 7300 km / h -t . A gép akkor rakétarepülőgép volt, amely képes volt elérni a 100 km-es magasságot .
A ramjet repülőgép-program része annak az ambiciózus projektnek, amelyet 1986-ban Ronald Reagan elnök indított el . Abban az időben a mérnökök 2000 előtt 40 perc múlva várták a Párizs – New York járatokat. Az X-43A ramjet repülőgép-programot az első teszt kudarca jellemezte 2001 júniusában . Most élvezi Hét év alatt 230 millió dolláros költségvetést élvez.
Alkalmazások
Szerint Vincent Rausch, a főnök a NASA hiperszonikus repülőgép projekt: „Ez lehet a kezdete egy forradalom repülés . ” A NASA mérnökeinek lelkesedése ellenére úgy tűnik, hogy a ramjet lehetséges értékesítési helyei 2017-ben alapvetően katonai és űrkutatási területek: gyorsabb cirkálórakéták, valamint kevésbé nehéz és ezért jövedelmezőbb műholdas hordozórakéták.
A felső légkör oxigénjének oxidálószerként történő felhasználása megakadályozza a túl nagy és túl nehéz tartályok rakétákban történő elszállítását. Csak kis tartályokra lesz szükség annak biztosításához, hogy a hajtás meghaladja a 6 Mach sebességét. Ezen túlmenően a ramjet a külső oxigén felhasználásával veszi át az irányítást.