Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Х-43
X-43A.jpg
Ракета- носитель Pegasus, ускоряющая X-43A НАСА вскоре после возгорания во время испытательного полета (27 марта 2004 г.)
РольЭкспериментальный гиперзвуковой БПЛА
национальное происхождениеСоединенные Штаты
Дизайн-группаНАСА
ПостроенMicro Craft (планер)
GASL (двигатель)
Основной пользовательНАСА
Количество построенных3

NASA X-43 был экспериментальный беспилотный гиперзвуковой летательный аппарат с несколькими спланированная масштабных изменений , предназначенных для тестирования различных аспектов гиперзвукового полета . Это было частью X-плоскости ряда и , в частности из НАСА «s Hyper-X программе. Он установил несколько воздушной скорость записи для реактивных самолетов . X-43 - самый быстрый самолет в истории, скорость которого составляет около 9,6 Маха. [1]

Крылатая ракета-носитель с размещенным наверху X-43, называемая «стеком», была запущена с борта самолета Boeing B-52 Stratofortress . После того, как ракета-носитель (модифицированная первая ступень ракеты Pegasus ) довела стек до заданной скорости и высоты, он был отброшен, и X-43 улетел, используя свой собственный двигатель, ГПРД .

Первый самолет в серии, X-43A, был одноразовой машиной, всего три были построены. Первый X-43A был уничтожен из-за неисправности в полете в 2001 году. Каждый из двух других летал успешно в 2004 году, установив рекорды скорости, при этом ГПВД проработали примерно 10 секунд, после чего последовали 10-минутные глиссады и преднамеренные падения в океан. Планы по большему количеству самолетов в серии X-43 были приостановлены или отменены (и заменены программой X-51, управляемой ВВС США ).

Развитие [ править ]

X-43 был частью программы NASA Hyper-X с участием американского космического агентства и таких подрядчиков, как Boeing , Micro Craft Inc, Orbital Sciences Corporation и General Applied Science Laboratory (GASL). Micro Craft Inc. построила X-43A, а GASL построила его двигатель.

Одной из основных целей Aeronautics Enterprise НАСА была разработка и демонстрация технологий для гиперзвукового полета с дыханием на воздухе. После отмены программы National Aerospace Plane (NASP) в ноябре 1994 года в Соединенных Штатах не было целостной программы разработки гиперзвуковых технологий. В качестве одной из «лучших, более быстрых и дешевых» программ, разработанных НАСА в конце 1990-х годов, Hyper-X использовала технологию National Aerospace Plane, [ требующую разъяснения ], которая быстро подтолкнула ее к демонстрации гиперзвуковой тяги с воздушным дыханием. [ необходима цитата ]

Hyper-X Phase I - это программа НАСА по аэронавтике и космическим технологиям, которую проводили совместно Исследовательский центр Лэнгли , Хэмптон, Вирджиния , и Центр летных исследований Драйдена , Эдвардс, Калифорния . Лэнгли был головным центром и отвечал за разработку гиперзвуковых технологий. Драйден отвечал за исследования полета.

Фаза I представляла собой семилетнюю программу стоимостью около 230 миллионов долларов, посвященную проверке в полете ГПВРД , гиперзвуковой аэродинамике и методам проектирования.

Последующие этапы не были продолжены, поскольку серия самолетов X-43 была заменена в 2006 году на X-51 .

Дизайн [ править ]

Художественный концепт Х-43А с ГПВД на нижней стороне
Ракета-носитель НАСА B-52B взлетает на борту гиперзвукового исследовательского корабля X-43A (27 марта 2004 г.)

X-43A самолет был небольшой беспилотный испытательное транспортное средство измерения немногим более 3,7 м (12 футов) в длину . [2] Транспортное средство имело конструкцию подъемного кузова , в которой корпус самолета обеспечивает значительную подъемную силу для полета, а не опирается на крылья . Самолет весил около 1400 кг (3000 фунтов). X-43A был спроектирован таким образом, чтобы им можно было полностью управлять в высокоскоростном полете, даже при планировании без тяги . Однако самолет не был рассчитан на посадку и восстановление. По окончании испытаний испытательные машины врезались в Тихий океан .

При движении со скоростью Маха выделяется много тепла из-за ударных волн сжатия, участвующих в сверхзвуковом аэродинамическом сопротивлении . На высоких скоростях Маха тепло может стать настолько сильным, что металлические части планера могут расплавиться. X-43A компенсировал это за счет циркуляции воды за передними кромками капота двигателя и боковины, охлаждая эти поверхности. В ходе испытаний циркуляция воды была активирована на скорости около 3 Маха.

Двигатель [ править ]

Натурная модель самолета X-43 в 8-футовой (2 м) высокотемпературной аэродинамической трубе Лэнгли .

Аппарат был создан для разработки и испытаний прямоточного воздушно- реактивного двигателя со сверхзвуковым сгоранием, или " ГПРД ", варианта двигателя, в котором внешнее сгорание происходит в воздухе, движущемся со сверхзвуковой скоростью. [3] Разработчики X-43A спроектировали планер самолета как часть двигательной установки: носовая часть является частью всасываемого воздушного потока, а кормовая часть функционирует как выхлопное сопло. [4]

Двигатель X-43A в основном работал на водородном топливе . В успешном испытании было использовано около одного килограмма (двух фунтов) топлива. В отличие от ракет, летательные аппараты с ГПВП не несут на борту кислород для заправки двигателя. Устранение необходимости переносить кислород значительно уменьшает габариты и вес автомобиля. В будущем такие более легкие транспортные средства смогут доставлять в космос более тяжелые полезные нагрузки или гораздо более эффективно перевозить полезные нагрузки того же веса.

ГПВРД работают только на скоростях в диапазоне 4,5 Маха или выше, поэтому для первоначального разгона самолета с ГПВРД до этой базовой скорости требуются ракеты или другие реактивные двигатели. В случае с X-43A самолет разгонялся до высокой скорости с помощью ракеты Pegasus, запущенной с переоборудованного бомбардировщика Boeing B-52 Stratofortress . Комбинированная машина X-43A и Pegasus была названа «стеком» членами команды программы. [4]

Двигатели в испытательных автомобилях X-43A были специально разработаны для определенного диапазона скоростей, они способны сжимать и воспламенять топливно-воздушную смесь только тогда, когда входящий воздушный поток движется, как ожидалось. Первые два самолета X-43A были предназначены для полета со скоростью примерно 7 Маха, а третий был разработан для работы на скорости более 9,8 Маха (10 655,3 км / ч; 6620,9 миль в час) на высоте 30 000 м (98 000 футов) или более.

Оперативное тестирование [ править ]

CFD- изображение X-43A на скорости 7 Маха
X-43A сбрасывается из-под крыла B-52B Stratofortress

Первое испытание НАСА X-43A 2 июня 2001 года провалилось, потому что ракета-носитель Pegasus потеряла управление примерно через 13 секунд после того, как была выпущена с авианосца B-52. Ракета испытала контроль колебания , как он пошел околозвуковым , в конечном итоге приводит к выходу из строя ракеты правого борта элевона . Это привело к тому, что ракета значительно отклонилась от запланированного курса, и в качестве меры предосторожности она была уничтожена. В ходе расследования инцидента выяснилось, что причиной аварии способствовала неточная информация о возможностях ракеты, а также о ее условиях полета. Несколько неточностей в моделировании данных для этого теста привели к неадекватной системе управления для конкретной используемой ракеты Pegasus, хотя в конечном итоге нельзя было винить ни один единственный фактор в отказе. [5]

Во втором испытании в марте 2004 г. «Пегас» успешно выстрелил и выпустил испытательный автомобиль на высоту около 29 000 метров (95 000 футов). После отделения воздухозаборник двигателя был открыт, двигатель загорелся, и самолет затем разогнался от ракеты, достигнув скорости 6,83 Маха (7 455,75 км / ч; 4632,79 миль в час). Топливо поступало в двигатель в течение 11 секунд, за это время самолет пролетел более 24 км (15 миль). После отделения ускорителя Pegasus скорость корабля немного снизилась, но ГПВРД впоследствии разогнал машину в режиме набора высоты. [6]После сгорания диспетчеры все еще могли маневрировать транспортным средством и манипулировать элементами управления полетом в течение нескольких минут; Самолет, замедленный сопротивлением воздуха, упал в океан. Благодаря этому полету X-43A стал самым быстрым в мире свободно летающим воздушным самолетом.

НАСА запустило третью версию X-43A 16 ноября 2004 года. Модифицированная ракета Pegasus была запущена с базового корабля B-52 на высоте 13 000 м (43 000 футов). X-43A установил новый рекорд скорости в 9,64 Маха (10240,84 км / ч; 6 363,36 миль / ч) [примечание 1] на высоте около 33 500 м (110 000 футов) [10] и дополнительно проверил способность транспортного средства противостоять жаре. вовлеченные нагрузки. [11]

Замены [ править ]

В январе 2006 года ВВС США объявили о применении и запуске ракеты многоразового использования с континентальной части США или FALCON. [12]

В марте 2006 года было объявлено, что летно-испытательный аппарат сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя "WaveRider" исследовательской лаборатории ВВС США получил обозначение X-51A. Боинг X-51 ВВС США впервые поднялся в воздух 26 мая 2010 г., сброшен с самолета B-52.

Варианты [ править ]

После испытаний X-43 в 2004 году инженеры NASA Dryden заявили, что они ожидали, что все их усилия приведут к созданию двухступенчатого корабля с экипажем для вывода на орбиту примерно через 20 лет. Ученые выразили большие сомнения в том, что в обозримом будущем появится одноступенчатый летательный аппарат с экипажем, подобный Национальному аэрокосмическому самолету (NASP).

Планировались и другие машины X-43, но по состоянию на июнь 2013 года они были приостановлены или отменены. Предполагалось, что они будут иметь такую ​​же базовую конструкцию корпуса, что и X-43A, хотя предполагалось, что самолет будет от умеренного до значительно большего размера.

X-43B [ править ]

Предполагалось, что X-43B будет полноразмерным транспортным средством, включающим в себя турбинный двигатель с комбинированным циклом (TBCC) или ракетный двигатель с комбинированным циклом ( RBCC ) ISTAR . Реактивные турбины или ракеты первоначально разгоняли бы транспортное средство до сверхзвуковой скорости. ПВРД может взять на себя , начиная с Маха 2.5, с двигателем преобразования в конфигурации ГПВРД приблизительно 5 Маха.

X-43C [ править ]

X-43C был бы несколько больше, чем X-43A, и ожидалось, что он будет проверять жизнеспособность углеводородного топлива, возможно, с двигателем HyTech . В то время как в большинстве конструкций ГПВРД в качестве топлива используется водород, HyTech работает с обычным углеводородным топливом керосинового типа, которое более практично для поддержки работающих транспортных средств. Планировалось построить полномасштабный двигатель, который будет использовать для охлаждения собственное топливо. Система охлаждения двигателя действовала бы как химический реактор, расщепляя длинноцепочечные углеводороды на короткоцепочечные углеводороды для быстрого сгорания.

X-43C был приостановлен на неопределенный срок в марте 2004 года. [13] Связанная история сообщает о бессрочной приостановке проекта и появлении контр-адмирала Крейга Э. Стейдла на слушаниях подкомитета House Space and Aeronautics 18 марта 2004 года. В середине 2005 года , X-43C, похоже, получил финансирование до конца года. [14]

X-43D [ править ]

X-43D был бы почти идентичен X-43A, но увеличил диапазон скорости до 15 Маха. По состоянию на сентябрь 2007 года Дональд Б. Джонсон из Boeing и Джеффри С. Робинсон из НАСА провели только технико-экономическое обоснование. Исследовательский центр Лэнгли . Согласно введению к исследованию, «цель X-43D состоит в том, чтобы собрать информацию о среде полета и работоспособности двигателя с высоким числом Маха, которую сложно, если не невозможно, собрать на земле». [15]

См. Также [ править ]

  • DARPA Falcon Project  - программа США по разработке гиперзвукового оружия
  • HyShot  - Австралия гиперзвуковой проект 2000-2007 гг.
  • Rockwell X-30  - гиперзвуковой проект НАСА и Министерства обороны США 1986-1993 гг.
  • Project Rheinberry  - американские проекты 1965-67 годов для преемника SR-71
  • Инициатива космических запусков  - программа НАСА и Министерства обороны США 2000-2002 гг.

Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи

  • Боинг Х-51
  • Hypersonic Technology Demonstrator Vehicle  - Гиперзвуковой демонстрационный самолет

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Томпсон, Эльвия, Кейт Генри и Лесли Уильямс. «Быстрее, чем летящая пуля: Гиннесс признал NASA Scramjet». НАСА . Дата обращения 1 августа 2011.
  2. ^ Харша, Филип Т., Лоуэлл К. Кил, Энтони Кастроджованни и Роберт Т. Шерилл. «Разработка и производство автомобиля X-43A». AIAA 2005-3334. Дата обращения 1 августа 2011.
  3. ^ Swinerd 2010. стр. 113.
  4. ^ а б Мартин, Гай. «Гиперзвуковой пионер: X-43A». AircraftInFormation.info. Дата обращения: 16 августа 2012.
  5. Перейти ↑ Bentley 2008, p. 110.
  6. Перейти ↑ Bentley 2008, pp. 110–111.
  7. ^ Хеппенгеймер, Т.А. «Лицом к тепловому барьеру: история гиперзвука», стр. 277. НАСА, 2007.
  8. ^ Скотт, Джефф. «Значения скорости звука в атмосфере Земли». aerospaceweb.org, 23 февраля 2003 г.
  9. ^ "Airbreathing Hypersonic Propulsion в Pratt & Whitney - Обзор" Архивированные 2008-07-04 в Wayback Machine
  10. ^ "X-43: Мощность ГПС преодолевает гиперзвуковой барьер". AIAA, 2006.
  11. ^ "Программа NASA" Hyper-X "демонстрирует технологии Scramjet". НАСА. Дата обращения 1 августа 2011.
  12. ^ "Сокол". space.com. Дата обращения 1 августа 2011.
  13. ^ Моррис, Джефферсон. «X-43C, двигатель RS-84 среди пострадавших по данным обзора НАСА». Aviation Week , 19 марта 2004 г. Дата обращения: 9 января 2010 г.
  14. ^ "Хорошие новости распространяются быстро". Boeing Frontiers , август 2005 г. Цитата: «Благодаря запросу на финансирование в размере 25 миллионов долларов для НАСА, спонсируемого представителем США Джимом Талентом (R-Mo.), Работа по программе X-43C будет продолжаться до 2005 года».
  15. ^ «Концептуальный дизайн и технико-экономическое обоснование X-43D». Архивировано 29 февраля 2008 годана Wayback Machine AIAA. Дата обращения 1 августа 2011.

Примечания [ править ]

  1. ^ Цитируемые вторичные источники расходятся во мнениях относительно точной цифры, будь то 9,65 Маха [7] [8] или 9,68 Маха [9].

Библиография [ править ]

  • Бентли, Мэтью А. Космические самолеты: от аэропорта до космопорта (Вселенная астрономов). Нью-Йорк: Springer, 2008. ISBN  978-0-38776-509-9 .
  • Суинерд, Грэм. Как летают космические корабли: полет без формул. Нью-Йорк: Springer, 2010. ISBN 978-1-44192-629-6 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • X-43 Запуск НАСА Анимация
  • Страница НАСА для проекта X-43
  • Коллекция фотографий X-43 Центра летных исследований Драйдена
  • Международные компоненты Х-43А
  • Запуск с Б-52 , инфракрасный
  • https://web.archive.org/web/20150316013940/http://videoclip.pk/watch_video.php?v=H1M8DKHXN2HO