Letadla pomáhající NASA s vývojem hypersonické letové technologie

Stíhačka YF-12 sehrála klíčovou roli v tom, že pomohla inženýrům NASA překonat problém zhasínání motoru a silných vibrací při letu nadzvukovou rychlostí.

Stíhačka YF-12 dokáže letět třikrát rychleji než rychlost zvuku. Foto: Wikipedie — Stíhačka YF-12 dokáže letět třikrát rychleji než rychlost zvuku. Foto: *Wikipedie*

Podle webu Interesting Engineering použilo Lewisovo výzkumné centrum NASA v Clevelandu stíhačku YF-12 k vývoji technologie nadzvukových letů. Centrum, které je od 40. let 20. století lídrem ve výzkumu leteckých pohonů, se snažilo vylepšit technologii pro delší a rychlejší nadzvukové lety.

Raketový Bell X-1 se zapsal do historie v říjnu 1947, když se stal prvním letadlem letícím rychleji než rychlost zvuku, čímž otevřel dveře k nadzvukovému letu. Mnoho vojenských letadel následovalo Bell X-1, ale žádné se nepřiblížilo Blackbirdu od Lockheed Martinu. Elegantní stealth letadla včetně A-12, stíhacího letounu YF-12 a průzkumného letounu SR-71 byla první, která dokázala létat nadzvukovou rychlostí po delší dobu. Dokázala letět třikrát rychleji než zvuk ve výškách nad 80 000 stop. Modernizace technologie pro velká transportní letadla je však náročná, a to především proto, že je zapotřebí více dat k odhalení, jak pohonné systémy fungují během nadzvukového letu.

Aby se vyřešily dosud neobjevené problémy v konstrukci a testování letounu Blackbird a aby se urychlila klíčová technologie známá jako nadzvukový kompresně-směšovací vstup, zapůjčila armáda dva letouny YF-12, které byly v roce 1969 vyřazeny z provozu, výzkumnému středisku Dryden Flight Research Center (nyní Armstrong) působnosti NASA. To bylo součástí společného projektu NASA a USAF, jehož cílem bylo porovnat letová data YF-12 s daty z aerodynamického tunelu ve výzkumných centrech NASA v Ames, Langley a Lewis.

Lewisův tým se od začátku 50. let 20. století zabývá výzkumem nadzvukových sání vzduchu v aerodynamických tunelech a testováním nadzvukových trysek na stíhačkách Delta Dart. V novém projektu je Lewis zodpovědný za testování plnohodnotných sání vzduchu pro YF-12 v nadzvukovém aerodynamickém tunelu o rozměrech 10 x 10 a za analýzu motoru Pratt & Whitney J58 s tahem 144 567 Newtonů v Laboratoři pohonných systémů (PSL).

Smíšený vstupní tlak umožňuje motoru pracovat jako turboventilátorový při nízkých otáčkách a jako náporový motor při vysokých otáčkách. Je velmi účinný, ale náchylný k turbulencím, které často způsobují stav zvaný „nestartování“. Nestartování jsou náhlé změny proudění vzduchu, které vytvářejí obrovský odpor, jenž může způsobit zastavení motoru nebo prudké chvění letadla.

Výzkumníci z Lewis testovali v listopadu 1971 v aerodynamickém tunelu o rozměrech 10 x 10 vstupní otvor z havarovaného SR-71. Následující rok shromažďovali aerodynamická data za různých podmínek v aerodynamickém tunelu. Testovali také nový systém řízení vstupních otvorů, který vyvinuli inženýři z Lewis Bobby Sanders a Glenn Mitchell. Systém používal několik mechanických ventilů, aby se zabránilo samovolnému spuštění letounu. Bylo to poprvé, co byl systém testován v plnohodnotném hardwaru. Tým také testoval interakce mezi drakem letadla, vstupními otvory, motory a řídicími systémy za normálních a turbulentních podmínek.

V létě roku 1973 se v druhé tlakové komoře PSL v Lewisu stal prvním hardwarem testovaný motor J-58 v plné velikosti. V následujícím roce vědci shromažďovali data za normálních i proměnlivých podmínek. Testy PSL také měřily výfukové plyny motoru ve snaze posoudit emise nadzvukového letu ve vysokých nadmořských výškách.

Program YF-12 také prokázal, že modely v malém měřítku lze použít k návrhu plnohodnotných nadzvukových vstupů vzduchu. Letová data byla použita k lepšímu pochopení vlivu modelů v malém měřítku a tunelů na data. A co je nejdůležitější, program Lewis vedl k vývoji digitálního řídicího systému, který zlepšil odezvu nadzvukových vstupů vzduchu na poruchy proudění a prakticky eliminoval restartování motoru. Mnoho nápadů z programu bylo použito při konstrukci letadla SR-71 na začátku 80. let a po celá desetiletí přispívalo k úsilí NASA o nadzvuková osobní letadla.

Program YF-12 skončil v roce 1979, protože NASA přesunula svou pozornost k jiným prioritám v oblasti letectví. Do té doby letouny YF-12 absolvovaly téměř 300 výzkumných letů a dokončily rok pozemních testů v aerodynamickém tunelu NASA.

An Khang (podle Zajímavého inženýrství )

Zdrojový odkaz