Αεροσκάφη που βοηθούν τη NASA να αναπτύξει τεχνολογία υπερηχητικής πτήσης

Το μαχητικό αεροσκάφος YF-12 έπαιξε καθοριστικό ρόλο στο να βοηθήσει τους μηχανικούς της NASA να ξεπεράσουν το πρόβλημα του σβήματος του κινητήρα και των έντονων κραδασμών κατά την πτήση σε υπερηχητικές ταχύτητες.

Το μαχητικό αεροσκάφος YF-12 μπορεί να πετάξει τρεις φορές πιο γρήγορα από την ταχύτητα του ήχου. Φωτογραφία: Wikipedia

Το Κέντρο Έρευνας Lewis της NASA στο Κλίβελαντ χρησιμοποίησε το μαχητικό YF-12 για να αναπτύξει τεχνολογία υπερηχητικής πτήσης, σύμφωνα με το Interesting Engineering . Το κέντρο, κορυφαίο στην έρευνα για την προώθηση της αεροπορίας από τη δεκαετία του 1940, επεδίωξε να βελτιώσει την τεχνολογία για μεγαλύτερες και ταχύτερες υπερηχητικές πτήσεις.

Το πυραυλοκίνητο Bell X-1 έγραψε ιστορία τον Οκτώβριο του 1947, όταν έγινε το πρώτο αεροσκάφος που πέταξε με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου, ανοίγοντας την πόρτα στην υπερηχητική πτήση. Πολλά στρατιωτικά αεροσκάφη ακολούθησαν το Bell X-1, αλλά κανένα δεν πλησίασε το Blackbird της Lockheed Martin. Κομψά αεροσκάφη stealth, συμπεριλαμβανομένων των A-12, YF-12 interceptor και SR-71, ήταν τα πρώτα που πέταξαν με υπερηχητικές ταχύτητες για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Μπορούσαν να πετούν με τριπλάσια ταχύτητα από την ταχύτητα του ήχου σε υψόμετρα άνω των 80.000 ποδιών. Ωστόσο, η αναβάθμιση της τεχνολογίας σε μεγάλα μεταγωγικά αεροσκάφη αποτελεί πρόκληση, κυρίως επειδή χρειάζονται περισσότερα δεδομένα για να αποκαλυφθεί ο τρόπος λειτουργίας των συστημάτων πρόωσης κατά τη διάρκεια της υπερηχητικής πτήσης.

Για την αντιμετώπιση ανεξερεύνητων προβλημάτων στο σχεδιασμό και τις δοκιμές του Blackbird, και για την προώθηση μιας βασικής τεχνολογίας γνωστής ως υπερηχητικής εισόδου συμπίεσης-ανάμειξης, ο στρατός δάνεισε δύο YF-12 που είχαν παροπλιστεί το 1969 στο Κέντρο Έρευνας Πτήσεων Dryden της NASA (τώρα Armstrong). Αυτό ήταν μέρος ενός κοινού έργου NASA-USAF για τη σύγκριση δεδομένων πτήσης YF-12 με δεδομένα αεροδυναμικής σήραγγας στα ερευνητικά κέντρα Ames, Langley και Lewis της NASA.

Η ομάδα του Lewis ερευνά υπερηχητικές εισαγωγές σε αεροσήραγγες από τις αρχές της δεκαετίας του 1950 και δοκιμάζει υπερηχητικά ακροφύσια σε αναχαιτιστές Delta Dart. Στο νέο έργο, ο Lewis είναι υπεύθυνος για τη δοκιμή εισαγωγών YF-12 πλήρους κλίμακας σε μια υπερηχητική αεροσήραγγα 10 x 10 και για την ανάλυση του κινητήρα Pratt & Whitney J58 με ώθηση 144.567 Newton στο Εργαστήριο Συστημάτων Πρόωσης (PSL).

Η εισαγωγή μικτής συμπίεσης επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί ως turbofan σε χαμηλές ταχύτητες και ως ramjet σε υψηλές ταχύτητες. Είναι πολύ αποδοτικός, αλλά είναι ευαίσθητος σε αναταράξεις, προκαλώντας συχνά μια κατάσταση που ονομάζεται "ξεκινήματα". Τα ξεκινήματα είναι ξαφνικές αλλαγές στη ροή του αέρα που δημιουργούν τεράστια αντίσταση, η οποία μπορεί να προκαλέσει το σβήσιμο του κινητήρα ή να προκαλέσει βίαιο τράνταγμα του αεροσκάφους.

Οι ερευνητές της Lewis δοκίμασαν μια είσοδο από το συντριμμένο SR-71 σε μια αεροδυναμική σήραγγα 10 x 10 τον Νοέμβριο του 1971. Το επόμενο έτος, συνέλεξαν αεροδυναμικά δεδομένα υπό διάφορες συνθήκες στην αεροδυναμική σήραγγα. Δοκίμασαν επίσης ένα νέο σύστημα ελέγχου εισόδου που ανέπτυξαν οι μηχανικοί της Lewis, Bobby Sanders και Glenn Mitchell, το οποίο χρησιμοποιούσε πολλαπλές μηχανικές βαλβίδες για να αποτρέψει την απενεργοποίηση. Ήταν η πρώτη φορά που το σύστημα είχε δοκιμαστεί σε υλικό πλήρους κλίμακας. Η ομάδα δοκίμασε επίσης τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του σκελετού, των εισόδων, των κινητήρων και των συστημάτων ελέγχου υπό κανονικές και αναταραχές.

Το καλοκαίρι του 1973, ένας κινητήρας J-58 πλήρους κλίμακας έγινε το πρώτο κομμάτι εξοπλισμού που δοκιμάστηκε στον δεύτερο θάλαμο πίεσης PSL στο Lewis. Οι ερευνητές συνέλεξαν δεδομένα υπό κανονικές και μεταβλητές συνθήκες το επόμενο έτος. Οι δοκιμές PSL μέτρησαν επίσης τα καυσαέρια του κινητήρα σε μια προσπάθεια να αξιολογήσουν τις εκπομπές μεγάλου υψομέτρου από υπερηχητικές πτήσεις.

Το πρόγραμμα YF-12 απέδειξε επίσης ότι μοντέλα μικρής κλίμακας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον σχεδιασμό υπερηχητικών εισόδων πλήρους κλίμακας. Τα δεδομένα πτήσης χρησιμοποιήθηκαν για την καλύτερη κατανόηση των επιπτώσεων των μοντέλων μικρής κλίμακας και των σηράγγων στα δεδομένα. Το πιο σημαντικό, το πρόγραμμα Lewis οδήγησε στην ανάπτυξη ενός ψηφιακού συστήματος ελέγχου που βελτίωσε την απόκριση των υπερηχητικών εισόδων στις διαταραχές ροής, εξαλείφοντας ουσιαστικά τις επανεκκινήσεις του κινητήρα. Πολλές από τις ιδέες του προγράμματος χρησιμοποιήθηκαν στο σχεδιασμό του αεροσκάφους SR-71 στις αρχές της δεκαετίας του 1980 και συνέβαλαν στις προσπάθειες της NASA για υπερηχητικά επιβατικά αεροσκάφη επί δεκαετίες.

Το πρόγραμμα YF-12 έληξε το 1979, καθώς η NASA μετατόπισε την εστίασή της σε άλλες προτεραιότητες της αεροπορίας. Μέχρι τότε, τα YF-12 είχαν πραγματοποιήσει σχεδόν 300 ερευνητικές πτήσεις, ολοκληρώνοντας ένα χρόνο δοκιμών εδάφους στην αεροσήραγγα της NASA.

Αν Χανγκ (Σύμφωνα με το Interesting Engineering )

Σύνδεσμος πηγής: https://vnexpress.net/may-bay-giup-nasa-phat-trien-cong-nghe-bay-sieu-thanh-4714828.html