Boeing X-43

Boeing X-43
Tegning av en X-43 under flyging
Beskrivelse
Fyrteknologi demonstrator
Mannskapubemannet
Bygger Boeing
Dimensjoner og vekter
Perspektivtabeller
rykter om eksperimentelle fly på Wikipedia

Boeing X-43 er et hypersonisk , eksperimentelt, ubemannet fly, en teknologidemonstrator med varianter planlagt i forskjellige størrelser for å teste ulike aspekter av høyytelses supersonisk flyging ; X43A er en del av NASAs Hyper - X- program .

X-43 har oppnådd flere fartsrekorder for jetfly. [1]

Historien til prosjektet

Den første versjonen av X-43A ble designet for å nå hastigheter over Mach 7, omtrent 8 050 km/t i en høyde på omtrent 30 000 m . X-43A er et engangsfly, og er designet for å stupe i havet uten mulighet for å bli gjenvunnet. Tre er bygget så langt; den første ble ødelagt, mens de to andre fløy vellykket med scramjet -motoren i drift i ca. 10 sekunder, hvoretter det var en nedstigning på 10 minutter og deretter det planlagte sammenstøtet med havet.

X-43 er en del av NASAs Hyper-X- program , som involverer store selskaper, som Boeing , MicroCraft Inc , Orbital Sciences Corp og " General Applied Science Laboratory " ( GASL ). Budsjettet for dette fortsatt aktive programmet er 250 millioner dollar . Et påfølgende program for å utvikle X-43C var planlagt, men er for øyeblikket på vent.

Andre fly i X-43-serien var planlagt, men etter testene i november 2004 er prosjektene deres suspendert. De skal ha hatt samme grunnstruktur som X-43A, selv om flyet skal ha vært moderat eller betydelig større i størrelse.

Teknikk

Celle

X-43A-flyet er et lite, ubemannet eksperimentelt fly som måler bare 3,65 m (12 fot ) i lengde . [5]

X-43 har en aerodynamisk form som er i stand til å generere løft for flyging selv med flykroppen i ett med vingene. Den totale vekten av flyet er ca. 1 300 kg . X-43A er designet for å være kontrollerbar både ved svært høye flyhastigheter og i glidende nedstigningsfasen i fravær av fremdrift. Den har imidlertid ingen landingssystemer og kan derfor ikke gjenbrukes. Flyet som ble brukt i testene ble styrtet i Stillehavet på slutten av testen.

En bevinget rakett med X-43 plassert på spissen, en konfigurasjon kalt en "stack" , skytes opp fra et fly. Etter at rakettens motorer (en modifisert første fase av Pegasus ) har brakt den til den tiltenkte høyden og hastigheten , er X-43 skilt fra stabelen og kan fly fritt ved hjelp av sin egen motor , en scramjet.

Motorer

Flyet ble laget for å eksperimentere og utvikle nye typer supersoniske motorer kalt supersonisk forbrenning ramjet , eller kortere sagt: " scramjet ", en variant av ramjet der ekstern forbrenning skjer inne i luften som strømmer med supersoniske hastigheter. Designerne av X-43A sørget for at formen på flyet påvirker fremdriften , så vel som tradisjonelt påvirker aerodynamikken : i denne designen er fronten av flyet en del av luftinntakssystemet, mens den siste delen fungerer som en dyse .

Motoren til X-43A hadde hydrogen som hoveddrivstoff . I den vellykkede testen ble det brukt rundt ett kilo drivstoff. Men på grunn av vanskelighetene med å transportere og lagre hydrogen, og også med å produsere det, vil de følgende X-43-ene bruke mer vanlige hydrokarbonbaserte drivstoff. I motsetning til raketter, bærer ikke scramjets oksygenet som trengs for motordrift. Eliminering av dette behovet reduserer størrelsen og vekten på flyet betydelig. I fremtiden vil slike lette fly kunne frakte tyngre last, eller frakte laster med samme vekt mer effektivt.

Scramjets opererer kun ved hypersoniske hastigheter så lave som Mach 4,5, så du trenger raketter eller andre jetmotorer for å skyte opp flyet med minimumshastigheten. Når det gjelder X-43A, ble flyet akselerert til stor hastighet av en Pegasus-rakett skutt opp fra en modifisert B-52 bombefly .

Motorene til X-43A-testflyet var spesielt designet for en viss hastighet, og kunne komprimere og antenne luft-drivstoffblandingen bare når luften strømmet som tiltenkt. De to første X-43A-ene ble designet for å fly rundt 7. Mach, mens den tredje ble designet for å fly rundt 10. Mach.

Suksessen til X-43As andre flyvning gjorde den til verdens raskeste luftbrukende fly, selv om det ikke var den første fungerende scramjet. Denne tittelen er opp til den australske HyShot : fortsatt festet til missilet som hadde avfyrt den, landet HyShot i fremdrift i 2002 .

Systemer og installasjoner

Å reise med supersoniske hastigheter produserer en betydelig mengde varme generert av friksjonen produsert av luftmotstanden. Ved høye hastigheter kan varmen bli så intens at enkelte metalldeler av flyet kan nå smeltetemperatur. For å forhindre at dette skjer, er X-43A designet for å sirkulere vann rundt motorhuset og under forkantene på sidene på flyet, for å kjøle ned overflatene. I testene ble vannsirkulasjonen aktivert fra og med Mach 3. I fremtiden vil drivstoff kunne sirkuleres i disse områdene, slik det allerede skjer i dysene til mange flytende brenselraketter eller i høyhastighetsfly som Lockheed SR-71 .

Operasjonell bruk

Den første testen av X-43A utført av NASA 2. juni 2001 mislyktes på grunn av tap av kontroll over Pegasus-raketten som skjedde 13 sekunder etter separasjonen fra B-52. Raketten, mens den var i det transoniske regimet , gjennomgikk en svingning i kontrollelementene som til slutt førte til funksjonsfeil på høyre sideroer .

Dette fikk raketten til å avvike betydelig fra sin programmerte bane, og derfor ble stabelen ødelagt av sprengladningen ombord på raketten som et sikkerhetstiltak. En undersøkelse slo fast at unøyaktig informasjon om rakettens oppførsel og dens evne til å fly i den konformasjonen bidro til krasjet, men en enkelt faktor ble ikke identifisert som årsaken til feilen.

I den andre testen 7. mars 2004 ble Pegasus antent og slapp testflyet i en høyde av omtrent 29 000 meter. Etter separasjonen ble motorens luftinntak åpnet, motoren antent og flyet beveget seg bort fra raketten og nådde Mach 6,83 (hastighetsrekord).

Drivstoff matet motoren i 11 sekunder hvor flyet reiste 24 km. Etter nedleggelse var kontrollørene fortsatt i stand til å fly flyet og gjorde det i flere minutter under nedgangen forårsaket av luftmotstand og nedstigning i et langt dykk i Stillehavet. Toppfarten ble registrert da Pegasus ble stengt, men scramjet-flyet akselererte flyet i oppadgående flyvning etter den lille hastighetsnedgangen etter separasjonen.

Den tredje flyvningen til Boeing X-43A satte ny fartsrekord for et fly: 11 200 km/t, nær 10 Mach.

NASA fløy den tredje versjonen 16. november 2004, og nådde en hastighet på Mach 9,68 [6] i en høyde av 34 000 m, [7] og kunne dermed teste flyets evne til å spre store mengder generert varme. [8] X-43A ble skutt opp av en modifisert Pegasus-rakett , selv falt fra en B-52 på 13 157 meter over havet. Etter en 10-sekunders scramjet -flyvning styrtet X-43A utenfor den sørlige kysten av California .

Merknader

  1. ^ Thompson, Elvia, Keith Henry og Leslie Williams. "Faster Than a Speeding Bullet: Guinness Recognizes NASA Scramjet." NASA . Hentet 1. august 2011.
  2. ^ X-43C, RS-84-motor blant skadelidte i NASA Review. Aviation Week , 19. mars 2004 http://www.aviationnow.com/avnow/news/channel_aerospacedaily_story.jsp?id=news/eng03194.xml Linken rapporterer historien om suspenderingen av prosjektet til en senere dato.
  3. ^ "Gode nyheter reiser raskt." Boeing Frontiers, august 2005. Sitat: "Takket være en finansieringsforespørsel på $25 millioner for NASA sponset av US Rep. Jim Talent (R-Mo.), vil arbeidet med X-43C-programmet fortsette gjennom 2005".
  4. ^ "X-43D konseptuell design og mulighetsstudie." Arkivert 29. februar 2008 på Internet Archive . AIAA. "" Hentet: 1. august 2011.
  5. ^ Harsha, Dr. Phillip T., Lowell C. Keel, Dr. Anthony Castrogiovanni og Robert T. Sherrill. "X-43A kjøretøydesign og produksjon." AIAA 2005-3334. Hentet 1. august 2011.
  6. ^ "Airbreathing Hypersonic Propulsion at Pratt & Whitney - Overview" Arkivert 4. juli 2008 på Internet Archive .
  7. ^ "X-43: Scramjet Power Breaks the Hypersonic Barrier." Arkivert 24. juli 2011 på Internet Archive . AIAA, 2006.
  8. ^ "NASA" Hyper-X "Program demonstrerer Scramjet-teknologier." NASA . Hentet 1. august 2011.

Bibliografi

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker