Літаки допомагають NASA розробляти технологію гіперзвукових польотів

Винищувач YF-12 відіграв важливу роль у подоланні проблеми зупинки двигуна та сильної вібрації під час польоту на надзвукових швидкостях.

Винищувач YF-12 може літати втричі швидше за швидкість звуку. Фото: Вікіпедія — Винищувач YF-12 може літати втричі швидше за швидкість звуку. Фото: *Вікіпедія*

За даними Interesting Engineering , Дослідницький центр Льюїса NASA в Клівленді використовував винищувач YF-12 для розробки технології надзвукових польотів. Центр, лідер у дослідженнях авіаційних двигунів з 1940-х років, прагнув удосконалити технологію для триваліших і швидших надзвукових польотів.

Ракетний Bell X-1 увійшов в історію в жовтні 1947 року, коли став першим літаком, що пролетів швидше за швидкість звуку, відкривши шлях до надзвукових польотів. Багато військових літаків наслідували приклад Bell X-1, але жоден з них не зміг зрівнятися з Blackbird компанії Lockheed Martin. Елегантні літаки-невидимки, включаючи A-12, перехоплювач YF-12 та розвідувальний літак SR-71, були першими, хто міг літати на надзвуковій швидкості протягом тривалого часу. Вони могли літати зі швидкістю втричі перевищуючою швидкість звуку на висоті понад 80 000 футів. Однак модернізація цієї технології для великих транспортних літаків є складним завданням, значною мірою тому, що потрібно більше даних, щоб з'ясувати, як працюють рухові системи під час надзвукового польоту.

Щоб вирішити невиявлені проблеми в конструкції та випробуваннях Blackbird, а також удосконалити ключову технологію, відому як надзвуковий компресійно-змішувальний вхідний отвір, військові позичили два YF-12, виведені з експлуатації в 1969 році, дослідницькому центру польотів імені Драйдена NASA (нині Армстронг). Це було частиною спільного проекту NASA-USAPS з порівняння даних польотів YF-12 з даними аеродинамічної труби дослідницьких центрів NASA в Еймсі, Ленглі та Льюїсі.

Команда Льюїса досліджує надзвукові повітрозабірники в аеродинамічних трубах з початку 1950-х років і випробовує надзвукові сопла на перехоплювачах Delta Dart. У новому проєкті Льюїс відповідає за випробування повномасштабних повітрозабірників YF-12 у надзвуковій аеродинамічній трубі розміром 10 x 10 та аналіз двигуна Pratt & Whitney J58 з тягою 144 567 Ньютонів у Лабораторії рухових систем (PSL).

Змішаний впускний отвір дозволяє двигуну працювати як турбовентиляторний на низьких швидкостях і як прямоточний повітряно-реактивний на високих швидкостях. Він дуже ефективний, але схильний до турбулентності, що часто призводить до стану, який називається «зупинка запуску». Зупинка запуску – це раптові зміни потоку повітря, які створюють величезний опір, що може призвести до зупинки двигуна або сильного трясіння літака.

Дослідники з Льюїса випробували вхідний отвір розбитого SR-71 в аеродинамічній трубі розміром 10 x 10 у листопаді 1971 року. Наступного року вони зібрали аеродинамічні дані за різних умов в аеродинамічній трубі. Вони також випробували нову систему керування вхідним отвором, розроблену інженерами Льюїса Боббі Сандерсом та Гленном Мітчеллом, яка використовувала кілька механічних клапанів для запобігання самозапуску. Це було перше випробування системи на повномасштабному обладнанні. Команда також перевірила взаємодію між планером, вхідними отворами, двигунами та системами керування за нормальних та турбулентних умов.

Влітку 1973 року повномасштабний двигун J-58 став першим обладнанням, яке було випробувано у другій барокамері PSL у Льюїсі. Наступного року дослідники зібрали дані за нормальних та змінних умов. Випробування PSL також вимірювали вихлопні гази двигунів, щоб оцінити викиди на великій висоті під час надзвукового польоту.

Програма YF-12 також продемонструвала, що дрібномасштабні моделі можуть бути використані для проектування повномасштабних надзвукових вхідних отворів. Дані польотів були використані для кращого розуміння впливу дрібномасштабних моделей та тунелів на дані. Найголовніше, що програма Льюїса призвела до розробки цифрової системи керування, яка покращила реакцію надзвукових вхідних отворів на збурення потоку, практично виключивши перезапуски двигунів. Багато ідей програми були використані в проектуванні літака SR-71 на початку 1980-х років і протягом десятиліть сприяли зусиллям NASA у сфері надзвукових пасажирських літаків.

Програма YF-12 завершилася в 1979 році, оскільки NASA переключила свою увагу на інші авіаційні пріоритети. На той час YF-12 здійснили майже 300 дослідницьких польотів, завершивши рік наземних випробувань в аеродинамічній трубі NASA.

Ан Ханг (згідно з Цікавою інженерією )

Посилання на джерело