NASA X-43 - NASA X-43

X-43
X-43A.jpg
Pegasus raketasi sinov parvozi paytida yoqilgandan ko'p o'tmay NASA-ning X-43A-ni tezlashtiradigan kuchaytirgich (2004 yil 27 mart)
RolEksperimental gipertovushli PUA
Milliy kelib chiqishiQo'shma Shtatlar
Dizayn guruhiNASA
Tomonidan qurilganMicro Craft (aerodrom)
GAZL (dvigatel)
Asosiy foydalanuvchiNASA
Raqam qurilgan3

The NASA X-43 edi eksperimental uchuvchisiz gipertonik samolyot bir nechta rejalashtirilgan o'lchov ning turli jihatlarini sinash uchun mo'ljallangan o'zgarishlar gipertonik parvoz. Bu qismi edi X tekisligi seriyali va xususan NASA "s Hyper-X dastur. Bu bir nechta havo tezligi yozuvlari uchun reaktiv samolyot. X-43 taxminan Mach 9.6 da qayd etilgan eng tezkor samolyotdir.[1]

Qanotli raketa ustiga X-43 joylashtirilgan, "stek" deb nomlangan edi tomchi ishga tushirildi dan Boeing B-52 Stratofortress. Booster raketasidan keyin (o'zgargan birinchi bosqich Pegasus raketasi ) stekni maqsad tezligi va balandligiga etkazdi, u tashlandi va X-43 o'z dvigatelidan foydalanib erkin uchdi, scramjet.

Seriyadagi birinchi samolyot X-43A bitta ishlatiladigan transport vositasi bo'lib, ulardan uchtasi ishlab chiqarilgan. Birinchi X-43A 2001 yilda parvoz paytida noto'g'ri ishlagandan so'ng yo'q qilingan. Qolgan ikkitasining har biri 2004 yilda muvaffaqiyatli uchib, tezlik rekordlarini o'rnatgan, skramyetlar taxminan 10 soniya davomida ishlagan, so'ngra 10 daqiqalik sirpanishlar va qasddan okeanga qulash. X-43 seriyasidagi boshqa samolyotlar uchun rejalar to'xtatildi yoki bekor qilindi, (va ularning o'rniga USAF boshqarildi X-51 dastur).

Rivojlanish

X-43 NASAning Amerika kosmik agentligi va shunga o'xshash pudratchilarni jalb qilgan Hyper-X dasturining bir qismi edi Boeing, Micro Craft Inc, Orbital Sciences Corporation va Umumiy amaliy ilmiy laboratoriya (GASL). Micro Craft Inc. X-43A ni va GASL uning dvigatelini qurdi.

NASA ning asosiy maqsadlaridan biri Aeronautics Enterprise havodan nafas oluvchi gipertovushli uchish texnologiyalarini ishlab chiqish va namoyish etish edi. Bekor qilinganidan keyin Milliy aerokosmik samolyot (NASP) dasturi 1994 yil noyabr oyida, Qo'shma Shtatlarda gipertovushli texnologiyalarni rivojlantirishning yaxlit dasturi yo'q edi. 1990-yillarning oxirida NASA tomonidan ishlab chiqilgan "yaxshiroq, tezroq, arzonroq" dasturlardan biri sifatida Hyper-X National Aerospace Plane texnologiyasidan foydalangan,[tushuntirish kerak ] bu gipertovushli havo nafas olish harakatining namoyishi tomon tez harakatga keltirildi.[iqtibos kerak ]

Hyper-X Phase I NASA tomonidan birgalikda amalga oshirilgan Aeronautics and Space Technology Enterprise dasturi edi Langley tadqiqot markazi, Xempton, Virjiniya, va Drayden parvozlarini o'rganish markazi, Edvards, Kaliforniya. Langli gipertovushli texnologiyalarni rivojlantirish uchun etakchi markaz va mas'ul bo'lgan. Drayden parvoz tadqiqotlari uchun javobgardir.

I bosqich - parvozni tasdiqlash uchun etti yillik, taxminan 230 million dollarlik dastur scramjet qo'zg'aluvchan, gipertonik aerodinamika va dizayn usullari.

Keyingi bosqichlar davom ettirilmadi, chunki X-43 seriyali samolyotlar 2006 yilda X-51.

Dizayn

X-43A bilan rassomning kontseptsiyasi scramjet pastki qismga biriktirilgan
NASA ning B-52B raketasi X-43A gipertovushli tadqiqot vositasini olib ketmoqda (2004 yil 27 mart)

X-43A samolyoti 3.7 m (12 fut) dan sal kattaroq o'lchamdagi kichik uchuvchisiz sinov vositasi edi uzunlik.[2] Avtotransport vositasi a tanani ko'tarish dizayn, bu erda samolyot korpusi muhim miqdorni ta'minlaydi ko'tarish ishonish o'rniga, parvoz uchun qanotlar. Samolyot og'irligi taxminan 1400 kg (3000 funt) ni tashkil etdi. X-43A yuqori tezlikda parvozda, hatto qachon ham to'liq boshqariladigan qilib ishlab chiqilgan sirpanish holda qo'zg'alish. Biroq, samolyot qo'nish va tiklanish uchun mo'ljallanmagan. Sinov transport vositalari tinch okeani sinov tugagach.

Mach tezligida sayohat tufayli juda ko'p issiqlik hosil bo'ladi siqilish zarba to'lqinlari ovozdan tezlikda aerodinamik qarshilik. Machning yuqori tezligida issiqlik shu qadar kuchayishi mumkinki, samolyotning metall qismlari erishi mumkin. X-43A bunga dvigatel korpusi va yon devorning etakchi qirralari orqasidagi velosiped suvi va shu yuzalarni sovutish orqali qoplandi. Sinovlarda suv aylanishi taxminan Mach 3 da faollashtirilgan.

Dvigatel

X-43 samolyotining to'liq ko'lamli modeli Langleyniki 8 metr (2 m), yuqori harorat shamol tunnel.

Ushbu uskuna ovozdan tez yonadigan ramjetni ishlab chiqish va sinovdan o'tkazish uchun yaratilgan yoki "scramjet "dvigatel, dvigatelning tashqi o'zgarishi ovozdan tezlikda oqadigan havoda sodir bo'ladigan dvigatelning o'zgarishi.[3] X-43A ishlab chiquvchilari samolyot korpusini uning tarkibiga kiritish uchun loyihalashtirishgan qo'zg'alish tizim: old qism - bu havo olish oqimining bir qismi, orqa qismi esa egzoz teshigi vazifasini bajaradi.[4]

X-43A dvigateli asosan yonilg'i bilan ta'minlangan vodorod yoqilg'isi. Muvaffaqiyatli sinovda taxminan bir kilogramm (ikki funt) yoqilg'i ishlatilgan. Raketalardan farqli o'laroq, skramjetli dvigatellar dvigatelga yonilg'i quyish uchun kislorod tashimaydi. Kislorodni tashish zarurligini olib tashlash transport vositasining hajmi va vaznini sezilarli darajada kamaytiradi. Kelajakda bunday engil avtomobillar og'irlashishi mumkin foydali yuklar ichiga bo'sh joy yoki bir xil og'irlikdagi foydali yuklarni ancha samarali olib yurish.

Skramjetlar faqat Mach 4,5 yoki undan yuqori tezliklarda ishlaydi, shuning uchun raketalar yoki boshqa reaktiv dvigatellar dastlab skramjet bilan ishlaydigan samolyotlarni ushbu tezlikni oshirishi kerak. X-43A bo'lsa, samolyot a bilan yuqori tezlikka ko'tarildi Pegasus raketasi konvertatsiyadan ishga tushirildi Boeing B-52 Stratofortress bombardimonchi. Birlashtirilgan X-43A va Pegasus avtoulovlari dastur guruhi a'zolari tomonidan "stek" deb nomlangan.[4]

X-43A sinov vositalaridagi dvigatellar ma'lum bir tezlik diapazoni uchun maxsus ishlab chiqilgan bo'lib, faqat keladigan havo oqimi kutilganidek harakatlanayotganda yonilg'i-havo aralashmasini siqib chiqarishi va yondirishi mumkin edi. Birinchi ikkita X-43A samolyoti taxminan Mach 7 da parvoz qilish uchun mo'ljallangan, uchinchisi 30,000 m (98,000 fut) va undan yuqori balandliklarda Mach 9,8 (10,655,3 km / s; 6,620,9 mph) dan yuqori tezlikda ishlashga mo'ljallangan.

Operatsion sinov

CFD Mach 7 da X-43A tasviri
X-43A a qanoti ostidan tashlanmoqda B-52B Stratofortress

NASA ning 2001 yil 2 iyunda o'tkazilgan birinchi X-43A sinovi muvaffaqiyatsiz tugadi, chunki Pegasus kuchaytiruvchisi B-52 tashuvchisidan chiqarilgandan taxminan 13 soniya o'tgach boshqaruvni yo'qotdi. Raketa ketayotganda boshqaruv tebranishini sezdi transonik, oxir-oqibat, raketaning ishdan chiqishiga olib keladi starboard elevon. Bu raketani rejalashtirilgan yo'nalishdan sezilarli darajada chetga chiqishiga olib keldi va xavfsizlik choralari sifatida u yo'q qilindi. Voqea yuzasidan olib borilgan tekshiruv shuni ko'rsatdiki, raketaning imkoniyatlari va parvoz muhiti haqidagi noaniq ma'lumotlar avariyaga sabab bo'lgan. Ushbu sinov uchun ma'lumotlarni modellashtirishdagi bir nechta noaniqliklar, ishlatilgan Pegasus raketasini boshqarish tizimining etarli emasligiga olib keldi, ammo muvaffaqiyatsizlik uchun biron bir omilni ayblash mumkin emas edi.[5]

2004 yil mart oyida o'tkazilgan ikkinchi sinovda Pegasus muvaffaqiyatli o'q uzdi va sinov vositasini taxminan 29000 metr (95000 fut) balandlikda qo'yib yubordi. Ajratib bo'lgandan so'ng, dvigatelning havo kirishi ochildi, dvigatel yondi va samolyot raketadan uzoqlashib Mach 6.83 (7455.75 km / soat; 4.632.79 mil / soat) ga yetdi. Yoqilg'i dvigatelga 11 soniya davomida oqar edi, bu vaqtda samolyot 24 km (15 mil) dan ko'proq yo'l bosib o'tdi. Pegasus kuchaytirgichidan ajratilgandan so'ng, transport vositasi tezligining ozgina pasayishiga duch keldi, ammo skramjetli dvigatel keyinchalik transport vositasini ko'tarilishni tezlashtirdi.[6] Yonib ketganidan so'ng, qo'mondonlar transport vositasini boshqarish va parvoz boshqaruvini bir necha daqiqa davomida boshqarish imkoniyatiga ega bo'lishdi; havo qarshilik bilan sekinlashgan samolyot okeanga qulab tushdi. Ushbu parvoz bilan X-43A eng tez erkin uchadigan samolyotga aylandi havodan nafas olish dunyodagi samolyotlar.

NASA 2004 yil 16 noyabrda X-43A ning uchinchi versiyasini uchirdi. O'zgartirilgan Pegasus raketasi B-52 ona kemasidan 13000 m (43000 fut) balandlikda uchirildi. X-43A Mach 9,64 tezligining yangi rekordini o'rnatdi (10 240,84 km / soat; 6 363,36 milya)[eslatma 1] taxminan 33,500 m (110,000 fut) balandlikda,[10] va transport vositasining issiqlik yuklariga bardosh berish qobiliyatini yanada sinovdan o'tkazdi.[11]

O'zgarishlar

2006 yil yanvar oyida USAF tomonidan e'lon qilindi Kontinental AQShdan majburiy tatbiq etish va ishga tushirish yoki FALCON scramjet qayta ishlatiladigan raketa.[12]

2006 yil mart oyida Havo Kuchlari Tadqiqot Laboratoriyasi (AFRL) ovozdan tez yonuvchi ramjet "WaveRider" parvozni sinovdan o'tkazadigan transport vositasi X-51A sifatida belgilanganligi e'lon qilindi. USAF Boeing X-51 birinchi marta 2010 yil 26 mayda uchib ketgan, B-52 samolyotidan tashlangan.

Variantlar

2004 yilda o'tkazilgan X-43 sinovlaridan so'ng, NASA Dryden muhandislari, barcha harakatlarini taxminan 20 yil ichida ikki bosqichli orbitaga ekipaj vositasi ishlab chiqarish bilan yakunlanishini kutishganligini aytishdi. Olimlar borligiga juda shubha bildirishdi bir bosqichli orbitaga kabi ekipaj vositasi Milliy aerokosmik samolyot (NASP) yaqin kelajakda.

Boshqa X-43 transport vositalari rejalashtirilgan, ammo 2013 yil iyun holatiga ko'ra ular to'xtatib qo'yilgan yoki bekor qilingan. Ular X-43A bilan bir xil asosiy korpus dizayniga ega bo'lishi kutilgan edi, ammo samolyot hajmi jihatidan o'rtacha kattaroq bo'lishi kerak edi.

X-43B

X-43B, turbinaga asoslangan estrodiol tsikli (TBCC) dvigatelini yoki to'liq hajmli transport vositasini o'z ichiga olishi kerak edi. raketaga asoslangan birlashgan tsikl (RBCC) ISTAR dvigatel. Dastlab reaktiv turbinalar yoki raketalar avtotransport vositasini ovozdan yuqori tezlikka chiqarishi mumkin edi. A ramjet Mach 2,5 dan boshlab dvigatelni skramjet konfiguratsiyasiga aylantirish bilan Mach 5 dan boshlab o'z zimmasiga olishi mumkin.

X-43C

X-43C samolyotidan kattaroq bo'lar edi X-43A va ehtimol uglevodorod yoqilg'isining hayotiyligini sinovdan o'tkazishi kutilgandi HyTech dvigatel. Aksariyat scramjet konstruktsiyalari vodorodni yoqilg'i uchun ishlatgan bo'lsa-da, HyTech odatdagi kerosin tipidagi uglevodorod yoqilg'ilari bilan ishlaydi, bu operatsion vositalarni qo'llab-quvvatlash uchun ko'proq amaliydir. Sovutish uchun o'z yoqilg'isidan foydalanadigan to'liq hajmli dvigatel qurilishi rejalashtirilgan. Dvigatelni sovutish tizimi tez yonish uchun uzoq zanjirli uglevodorodlarni qisqa zanjirli uglevodorodlarga ajratib, kimyoviy reaktor vazifasini o'tagan bo'lar edi.

X-43C 2004 yil mart oyida noma'lum muddatga to'xtatib qo'yilgan edi.[13] Bog'langan voqea loyihaning muddatsiz to'xtatilishi va kontr-admiralning paydo bo'lishi haqida xabar beradi Kreyg E. Shtaydl 2004 yil 18 martda uyning kosmik va aeronavtika bo'yicha kichik qo'mitasi tinglovidan oldin. 2005 yil o'rtalarida X-43C yil oxirigacha moliyalashtirildi.[14]

X-43D

X-43D X-43A bilan deyarli bir xil bo'lar edi, lekin tezlikni konvertini Mach 15 ga qadar kengaytirdi. 2007 yil sentyabrdan faqat texnik-iqtisodiy asosni Donald B. Jonson tomonidan amalga oshirildi. Boeing va NASAdan Jeffri S. Robinson Langley tadqiqot markazi. Tadqiqotning boshlanishiga ko'ra, "X-43D-ning maqsadi - yuqori Mach parvoz muhiti va dvigatelning ishlashga yaroqliligi to'g'risida ma'lumot to'plash, bu erga to'plash qiyin, hatto imkonsiz".[15]

Shuningdek qarang

Taqqoslanadigan roli, konfiguratsiyasi va davridagi samolyotlar

Adabiyotlar

  1. ^ Tompson, Elviya, Kit Anri va Lesli Uilyams. "Tez o'qdan tezroq: Ginnes NASA Scramjet-ni tan oladi." NASA. Qabul qilingan: 2011 yil 1-avgust.
  2. ^ Xarsha, Fillip T., Louell C. Kil, Entoni Kastrogiovanni va Robert T. Sherrill. "X-43A transport vositalarini loyihalash va ishlab chiqarish." AIAA 2005-3334. Qabul qilingan: 2011 yil 1-avgust.
  3. ^ Swinerd 2010. p. 113.
  4. ^ a b Martin, Gay. "Gipersonik kashshof: X-43A". AircraftInFormation.info. Qabul qilingan: 2012 yil 16-avgust.
  5. ^ Bentli 2008, p. 110.
  6. ^ Bentli 2008, 110-111 betlar.
  7. ^ Geppenxaymer, T.A. "Issiqlik to'sig'iga duch kelish: gipersferikaning tarixi", p. 277. NASA, 2007.
  8. ^ Skott, Jef. "Yer atmosferasida tovush qiymatlarining tezligi". aerospaceweb.org, 2003 yil 23 fevral.
  9. ^ "Pratt va Uitnida gipertermik harakatni havo bilan nafas olish - Umumiy ma'lumot" Arxivlandi 2008-07-04 da Orqaga qaytish mashinasi
  10. ^ "X-43: Scramjet quvvati gipertovushli to'siqni buzdi." AIAA, 2006.
  11. ^ "NASA" Hyper-X "dasturi Scramjet texnologiyalarini namoyish etadi." NASA. Qabul qilingan: 2011 yil 1-avgust.
  12. ^ "Falcon". space.com. Qabul qilingan: 2011 yil 1-avgust.
  13. ^ Morris, Jefferson. "X-43C, RS-84 dvigateli, NASA sharhining shikastlanishlari orasida." Aviatsiya haftaligi, 2004 yil 19 mart. Qabul qilingan: 2010 yil 9 yanvar.
  14. ^ "Yaxshi yangiliklar tezda sayohat qiladi." Boeing Frontiers, 2005 yil avgust. Iqtibos: "AQSh vakili Jim Talent (R-Mo.) Tomonidan homiylik qilingan NASA uchun 25 million dollarlik mablag 'talab etilishi tufayli X-43C dasturi bo'yicha ishlar 2005 yilgacha davom etadi."
  15. ^ "X-43D kontseptual dizayni va texnik-iqtisodiy asoslash." Arxivlandi 2008-02-29 da Orqaga qaytish mashinasi AIAA. Qabul qilingan: 2011 yil 1-avgust.

Izohlar

  1. ^ Ko'rsatilgan ikkilamchi manbalar Mach 9.65 bo'ladimi-yo'qmi, aniq raqamga qo'shilmaydi[7][8] yoki Mach 9.68[9]

Bibliografiya

  • Bentli, Metyu A. Kosmik samolyotlar: Aeroportdan Spaceportgacha (Astronomlar olami). Nyu-York: Springer, 2008 yil. ISBN  978-0-38776-509-9.
  • Svinerd, Grem. Kosmik kemalar qanday uchadi: formulalarsiz kosmik parvoz. Nyu-York: Springer, 2010 yil. ISBN  978-1-44192-629-6.

Tashqi havolalar