Самолеты помогают НАСА разрабатывать технологию гиперзвуковых полетов

Истребитель YF-12 сыграл решающую роль, помогая инженерам НАСА преодолеть проблему остановки двигателя и сильной вибрации при полете на сверхзвуковых скоростях.

Истребитель YF-12 может летать со скоростью, в три раза превышающей скорость звука. Фото: Википедия — Истребитель YF-12 может летать со скоростью, в три раза превышающей скорость звука. Фото: *Википедия*

По данным журнала Interesting Engineering, Исследовательский центр Льюиса НАСА в Кливленде использовал истребитель YF-12 для разработки технологии сверхзвукового полёта. Центр, являющийся лидером в области исследований авиационных двигателей с 1940-х годов, стремился усовершенствовать технологии для более длительных и быстрых сверхзвуковых полётов.

Ракетный Bell X-1 вошёл в историю в октябре 1947 года, став первым самолётом, преодолевшим сверхзвуковую скорость, открыв путь к сверхзвуковому полёту. За Bell X-1 последовали многие военные самолёты, но ни один из них не смог сравниться с Blackbird компании Lockheed Martin. Элегантные самолёты-невидимки, включая A-12, перехватчик YF-12 и разведчик SR-71, стали первыми, кто смог длительное время летать на сверхзвуковой скорости. Они могли летать со скоростью, в три раза превышающей скорость звука, на высоте более 80 000 футов (24 000 м). Однако внедрение этой технологии в крупные транспортные самолёты представляет собой сложную задачу, в основном из-за необходимости получения дополнительных данных для понимания принципов работы двигательных установок в сверхзвуковом полёте.

Для решения не выявленных ранее проблем в конструкции и испытаниях Blackbird, а также для развития ключевой технологии, известной как сверхзвуковой воздухозаборник со смешиванием воздуха, военные предоставили два YF-12, снятых с эксплуатации в 1969 году, в Центр летных исследований Драйдена (ныне Armstrong) НАСА. Это было частью совместного проекта НАСА и ВВС США по сравнению лётных данных YF-12 с данными, полученными в аэродинамических трубах в исследовательских центрах НАСА в Эймсе, Лэнгли и Льюисе.

Команда Льюиса занимается исследованиями сверхзвуковых воздухозаборников в аэродинамических трубах с начала 1950-х годов и испытаниями сверхзвуковых сопел на перехватчиках Delta Dart. В новом проекте Льюис отвечает за испытания полномасштабных воздухозаборников YF-12 в сверхзвуковой аэродинамической трубе 10 x 10 и анализ двигателя Pratt & Whitney J58 с тягой 144 567 ньютонов в Лаборатории двигательных систем (PSL).

Система воздухозаборника со смешанным сжатием позволяет двигателю работать как турбовентиляторный на низких оборотах и как прямоточный воздушно-реактивный двигатель на высоких. Она очень эффективна, но подвержена турбулентности, что часто приводит к возникновению так называемых «задержек». Задержки представляют собой резкие изменения воздушного потока, создающие огромное сопротивление, которое может привести к остановке двигателя или сильной тряске самолёта.

В ноябре 1971 года исследователи из Льюиса провели испытания воздухозаборника потерпевшего крушение SR-71 в аэродинамической трубе 10 x 10. В следующем году они собрали аэродинамические данные в различных условиях. Они также протестировали новую систему управления воздухозаборником, разработанную инженерами Льюиса Бобби Сандерсом и Гленном Митчеллом, которая использовала несколько механических клапанов для предотвращения срыва. Это было первое полномасштабное испытание системы. Команда также проверила взаимодействие между планером, воздухозаборниками, двигателями и системами управления в нормальных и турбулентных условиях.

Летом 1973 года полномасштабный двигатель J-58 стал первым образцом оборудования, испытанным во второй барокамере PSL в Льюисе. В следующем году исследователи собирали данные в нормальных и переменных условиях. В ходе испытаний PSL также измерялись параметры выхлопных газов двигателя для оценки выбросов на большой высоте при сверхзвуковом полёте.

Программа YF-12 также продемонстрировала возможность использования маломасштабных моделей для проектирования полномасштабных сверхзвуковых воздухозаборников. Лётные данные были использованы для лучшего понимания влияния маломасштабных моделей и аэродинамических труб на эти данные. Что особенно важно, программа Льюиса привела к разработке цифровой системы управления, которая улучшила реакцию сверхзвуковых воздухозаборников на возмущения потока, практически исключив перезапуски двигателей. Многие идеи программы были использованы при проектировании самолёта SR-71 в начале 1980-х годов и на протяжении десятилетий способствовали развитию сверхзвуковых пассажирских самолётов НАСА.

Программа YF-12 была завершена в 1979 году, поскольку НАСА переключило внимание на другие приоритеты в авиации. К тому времени YF-12 совершили около 300 исследовательских полётов, завершив год наземных испытаний в аэродинамической трубе НАСА.

Ан Кханг (по данным Interesting Engineering )

Ссылка на источник