NASA X-43

NASA X-43
X-43
X-43A.jpg
시험 비행 중 점화 직후 NASA X-43A를 가속시키는 페가수스 로켓 부스터(2004년 3월 27일)
역할. 실험용 극초음속 무인기
원산지 미국
설계 그룹 NASA
구축자 마이크로 크래프트(기체)
GASL(엔진)
프라이머리 사용자 NASA
구축수 3

NASA X-43은 극초음속 비행의 다양한 측면을 테스트하기 위해 계획된 여러 스케일 변형을 가진 실험적인 무인 극초음속 항공기였다.그것은 X-plane 시리즈의 일부였고, 특히 NASA의 Hyper-X 프로그램의 일부였다.그것은 제트기의 몇 가지 비행 속도 기록을 세웠다.X-43은 약 마하 9.[1]6으로 기록된 가장 빠른 제트 동력 항공기이다.

"스택"이라고 불리는 X-43이 위에 배치된 날개 달린 부스터 로켓은 보잉 B-52 스트래토포트리스에서 발사되었다.부스터 로켓(페가수스 로켓의 개조된 1단)이 목표 속도와 고도에 도달한 후, 그것은 버려졌고 X-43은 자체 엔진인 스크램젯을 사용하여 자유롭게 비행했다.

이 시리즈의 첫 번째 비행기인 X-43A는 1회용 차량으로, 그 중 3대가 제작되었다.첫 번째 X-43A는 2001년 비행 중 고장을 일으킨 후 파괴되었다.나머지 두 기종은 2004년에 각각 약 10초간 스크램젯이 작동한 후 10분간 미끄러져 고의로 바다에 추락하는 등 속도 기록을 세우며 성공적으로 비행했다.X-43 시리즈의 더 많은 비행기 계획은 중단되거나 취소되었고, USAF가 관리하는 X-51 프로그램으로 대체되었다.

발전

X-43은 미국 항공우주국과 보잉, 마이크로 크래프트, 오비탈 사이언스 코퍼레이션, GASL과 같은 계약업체들이 참여한 나사의 Hyper-X 프로그램의 일부였다.마이크로 크래프트는 X-43A를, 가스L은 엔진을 제작했다.

NASA의 Aeronatics Enterprise의 주요 목표 중 하나는 공기 호흡 극초음속 비행을 위한 기술의 개발과 시연이었다.1994년 11월 NASP(National Aerospace Plane) 프로그램이 취소된 후, 미국은 응집력 있는 극초음속 기술 개발 프로그램이 부족했다.1990년대 후반에 NASA에 의해 개발된 "더 좋고, 더 빠르고, 더 싼" 프로그램 중 하나인 Hyper-X는 NASP 프로그램의 기술과 연구를 이용하여 극초음속 공기 호흡 추진의 시연으로 발전시켰습니다.Peebles, Curtis (2010). Eleven Seconds into the Unknown: A History of the Hyper-X Program.

Hyper-X Phase 1은 미국 항공우주국(NASA)의 항공우주기술 엔터프라이즈 프로그램으로 버지니아 햄프턴 랭글리 연구센터와 캘리포니아 에드워즈 드라이든 비행연구센터가 공동으로 실시했습니다.Langley는 극초음속 테크놀로지 개발을 담당하는 리드센터였습니다.드라이든은 비행 연구를 담당했다.

1단계는 스크램젯 추진, 극초음속 공기역학 및 설계 방법을 검증하는 7년 약 2억 3천만 달러의 프로그램입니다.

2006년 X-43 시리즈 항공기가 X-51로 대체되었기 때문에 후속 단계는 계속되지 않았다.

설계.

아래쪽에 스크램젯을 장착한 아티스트의 X-43A 컨셉트
NASA의 B-52B 발사기는 X-43A 극초음속 연구 차량을 싣고 이륙한다(2004년 3월 27일).

X-43A 항공기는 길이가 [2]3.7m(12ft)를 조금 넘는 소형 무인 시험 비행체였다.이 차량은 리프팅 바디 설계로, 항공기의 차체가 날개에 의존하지 않고 비행 시 상당한 양의 양력을 제공한다.이 항공기의 무게는 약 1,400kg(3,000파운드)이었다.X-43A는 고속 비행에서도 추진력 없이 활공할 수 있도록 설계됐다.그러나 이 항공기는 착륙과 회수를 위해 설계되지 않았다.시험차량들은 시험이 끝나자 태평양에 추락했다.

마하 속도로 주행할 경우 초음속 공기역학적 항력에 수반되는 압축 충격파로 인해 많은 열이 발생합니다.마하 고속에서는 열이 너무 강해져 기체의 금속 부분이 녹을 수 있습니다.X-43A는 엔진 뚜껑과 사이드월 선단 가장자리 뒤에서 물을 순환시켜 이러한 표면을 냉각시킴으로써 이를 보완했습니다.테스트에서 물 순환은 약 마하 3에서 활성화되었다.

엔진

랭글리의 8피트(2m) 고온 풍동 X-43기의 실물 크기 모델

이 우주선은 초음속으로 흐르는 공기 중에서 외부 연소가 발생하는 엔진 변형인 초음속 [3]연소 램젯 또는 스크램젯 엔진을 개발하고 테스트하기 위해 만들어졌다.X-43A의 개발자들은 항공기의 기체를 추진 시스템의 일부로 설계했다. 앞부분은 흡기 공기 흐름의 일부이고 뒷부분은 배기 [4]노즐 역할을 한다.

X-43A의 엔진은 주로 수소 연료를 연료로 했다.성공적인 테스트에서는 약 1킬로그램 (2파운드)의 연료가 사용되었습니다.로켓과 달리 스크램젯으로 움직이는 자동차는 엔진에 연료를 공급하기 위해 산소를 탑재하지 않는다.산소를 운반할 필요가 없어지면 차량의 크기와 무게가 크게 줄어듭니다.미래에는, 이러한 가벼운 우주선이 더 무거운 짐을 우주로 가져가거나 같은 무게의 짐을 훨씬 더 효율적으로 운반할 수 있을 것이다.

스크램젯은 마하 4.5 이상의 속도에서만 작동하기 때문에 스크램젯으로 구동되는 항공기를 이 기본 속도까지 초기에 끌어올리려면 로켓이나 기타 제트 엔진이 필요하다.X-43A의 경우 보잉 B-52 스트래토포트리스 폭격기에서 페가수스 로켓을 발사해 고속으로 가속했다.X-43A와 페가수스의 결합 차량은 프로그램 [4]팀원들에 의해 "스택"이라고 불렸습니다.

X-43A 시험 차량의 엔진은 특정 속도 범위에 맞게 특별히 설계되었으며 유입 기류가 예상대로 움직일 때만 연료-공기 혼합물을 압축 및 점화할 수 있습니다.처음 두 대의 X-43A 항공기는 약 마하 7의 속도로 비행하도록 설계되었으며, 세 번째 항공기는 30,000m(98,000ft) 이상의 고도에서 마하 9.8(10,700km/h; 6,620mph) 이상의 속도로 작동하도록 설계되었다.

동작 테스트

마하 7의 X-43A CFD 이미지
B-52B Stratofortress 날개 아래에서 낙하하는 X-43A

2001년 6월 2일, 페가수스 부스터가 B-52 항공모함에서 방출된 지 약 13초 후에 제어력을 잃었기 때문에 NASA의 첫 번째 X-43A 실험은 실패했다.이 로켓은 천음속으로 진행되면서 제어 진동을 겪었고, 결국 로켓의 우현 고도가 작동하지 않게 되었다.이로 인해 로켓은 계획된 항로를 크게 벗어나 안전 예방책으로 파괴되었다.이번 사건에 대한 조사는 로켓의 기능 및 비행 환경에 대한 부정확한 정보가 사고의 원인이었다고 밝혔다.이 테스트에 대한 데이터 모델링의 몇 가지 부정확성으로 인해 사용된 특정 페가수스 로켓에 대한 제어 시스템이 불충분하게 되었습니다. 단 한 가지 요인도 궁극적으로 [5]실패의 원인으로 지목될 수 없었습니다.

2004년 3월 두 번째 테스트에서 페가수스는 성공적으로 발사되어 약 29,000m(95,000ft)의 고도에서 테스트 차량을 발사했다.분리 후, 엔진의 공기 흡입구가 열렸고, 엔진이 점화되었고, 그 후 비행기는 마하 6.83 (7,456 km/h; 4,633 mph)에 도달하는 로켓으로부터 가속되었다.연료는 11초 동안 엔진으로 흘렀고, 이 시간 동안 항공기는 24km(15mi) 이상을 이동했다.페가수스 부스터 분리에 따라, 차량은 약간의 속도 저하를 경험했지만, 이후 스크램젯 엔진이 상승 [6]비행에서 차량을 가속했습니다.연소 후에도 관제사들은 몇 분 동안 차량을 조종하고 비행 조종을 할 수 있었다; 항공기는 공기 저항에 의해 느려진 채 바다에 떨어졌다.이 비행으로 X-43A는 세계에서 가장 빠른 공기 호흡기가 되었다.

나사는 2004년 11월 16일 X-43A의 세 번째 버전을 비행했다.개량된 페가수스 로켓은 고도 13,000m의 B-52 모선에서 발사되었다.X-43A는 약 33,500m(110,000ft) [10]고도에서 마하 9.64(10,240km/h; 6,363mph)[note 1]의 새로운 속도를 기록했으며,[11] 관련된 열 부하를 견딜 수 있는 차량의 능력을 추가로 테스트했습니다.

교환품

2006년 1월, USAF는 미국 대륙으로부터의 Force Application and Launch from Continental 미국 또는 FALKON 스크램젯 [12]재사용 미사일을 발표했습니다.

2006년 3월, 공군 연구실(AFRL) 초음속 연소 램젯 「웨이브 라이더」의 비행 시험 비행체가 X-51A로 지정되었다고 한다.USAF의 보잉 X-51은 2010년 5월 26일 B-52에서 낙하하여 처음 비행하였다.

변종

2004년 X-43 시험 이후, NASA의 기술자들은 그들의 모든 노력이 약 20년 안에 2단계의 유인 우주선을 생산하는 데 절정을 이룰 것으로 기대한다고 말했다.과학자들은 가까운 미래에 국립항공우주비행기(NASP)와 같은 1단-궤도 승무원 수송기가 등장할 것이라고 많은 의구심을 표명했다.

다른 X-43 차량은 계획되었지만 2013년 6월 현재 운행이 중단되거나 취소되었다.그들은 X-43A와 동일한 기본 차체 설계를 갖출 것으로 예상되었지만, 항공기는 중간에서 상당히 큰 크기로 예상되었다.

X-43B

X-43B는 터빈 기반 복합 사이클(TBCC) 엔진 또는 로켓 기반 복합 사이클(RBCC) ISTAR 엔진을 포함하는 실물 크기의 차량으로 예상되었다.제트 터빈이나 로켓은 처음에 그 차량을 초음속으로 추진시킬 것이다.램젯은 마하 2.5에서 시작하여 엔진이 약 마하 5에서 스크램제트 구성으로 변환될 수 있습니다.

X-43C

X-43C는 X-43A보다 약간 더 컸을 것이고 아마도 하이테크 엔진을 사용하여 탄화수소 연료의 생존 가능성을 시험할 것으로 예상되었다.대부분의 스크램젯 설계에서는 수소를 연료로 사용했지만, 하이테크에서는 기존 등유형 탄화수소 연료로 작동하며, 이 연료는 운용 차량 지원에 보다 실용적입니다.냉각을 위해 자체 연료를 사용하는 본격적인 엔진 제작이 계획되었다.엔진 냉각 시스템은 빠른 연소를 위해 긴 사슬의 탄화수소를 짧은 사슬의 탄화수소로 분해함으로써 화학 반응기 역할을 했을 것이다.

X-43C는 2004년 [13]3월에 무기한 중단되었다.이 링크드 스토리는 프로젝트의 무기한 중단과 크레이그 E 제독의 출현을 보도하고 있다. 2004년 3월 18일 하원 우주항공 소위원회 청문회에 참석하기 전 스티들.2005년 중반, X-43C는 [14]연말까지 자금을 조달할 것으로 보입니다.

X-43D

X-43D는 X-43A와 거의 동일하지만 속도 한계를 마하 15까지 확장했습니다.2007년 9월 현재 Donald B에 의한 타당성 조사만이 실시되고 있습니다.보잉의 존슨과 NASA 랭글리 연구센터의 제프리 S. 로빈슨입니다.연구 서문에 따르면 X-43D의 목적은 지상에 [15]모이기는 어렵더라도 어려운 마하급 비행환경과 엔진 운용성 정보를 수집하는 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

  • DARPA Falcon Project – 극초음속 무기 개발을 위한 미국 프로그램
  • HyShot – 호주 극초음속 프로젝트 2000-2007
  • Rockwell X-30 – 미국 NASA & DOD 극초음속 프로젝트 1986-1993
  • 프로젝트 라인베리 – 이전 계획된 미국 중앙정보국 항공기
  • 우주발사 이니셔티브– 미국 NASA & DOD 프로그램 2000-2002

동등한 역할, 구성 및 시대의 항공기

레퍼런스

  1. ^ 톰슨, 엘비아, 키스 헨리, 레슬리 윌리엄스."속도 있는 총알보다 빠르다: 기네스, NASA 스크램젯 인정"NASA. 검색 완료:2011년 8월 1일
  2. ^ 하샤, 필립 T, 로웰 C킬, 앤서니 카스트로조반니, 로버트 T.셰릴."X-43A 차량 설계 및 제조"AIAA 2005-3334취득한 것:2011년 8월 1일
  3. ^ 스위너드 2010 페이지 113
  4. ^ a b 마틴, 가이 "초음속 개척자: X-43A.AircraftInFormation.info 를 참조해 주세요.취득한 것:2012년 8월 16일
  5. ^ 벤틀리 2008, 페이지 110
  6. ^ Bentley 2008, 페이지 110–111.
  7. ^ 헤펜하이머, T.A., "열장벽을 향해: 극초음속학의 역사", 페이지 277. NASA, 2007.
  8. ^ 스캇, 제프"지구 대기 중 음속 값" aerospaceweb.org, 2003년 2월 23일
  9. ^ "Airbreating Hypersonic Promotion at Pratt & Whitney – 개요" 2008-07-04년 Wayback Machine 아카이브
  10. ^ "X-43: 스크램젯 파워가 극초음속 장벽을 깨다." AIAA, 2006.
  11. ^ "NASA "Hyper-X" 프로그램은 스크램젯 기술을 시연합니다." NASA.취득한 것:2011년 8월 1일
  12. ^ '팔콘' space.com취득한 것:2011년 8월 1일
  13. ^ 모리스, 제퍼슨"X-43C, RS-84 엔진, NASA 조사 결과 사상자 중"2004년 3월 19일 항공주간취득일 : 2010년1월 9일
  14. ^ "좋은 소식은 빨리 퍼진다."보잉 프론티어스, 2005년 8월인용: "미국 하원의원 Jim Talent(R-Mo)가 후원하는 NASA에 2500만 달러의 자금 요청 덕분에 X-43C 프로그램은 2005년까지 계속될 것입니다."
  15. ^ "X-43D 개념 설계 및 실현 가능성 조사"Wayback Machine AIAA에서 2008-02-29 아카이브 완료.취득한 것:2011년 8월 1일

메모들

  1. ^ 인용된 2차 소스는 마하 9.65[7][8] 또는 마하 9.68[9] 중 어느 쪽이든 정확한 수치에 대해 동의하지 않는다.

참고 문헌

  • 벤틀리, 매튜 A.스페이스 플레인: 공항에서 우주항(우주인 우주)까지.뉴욕: Springer, 2008.ISBN 978-0-38776-509-9.
  • 스위너드, 그레이엄우주선의 비행 방법: 공식을 사용하지 않는 우주 비행.뉴욕: Springer, 2010.ISBN 978-1-44192-629-6.
  • 삐걱거려, 커티스알 수 없는 11초: Hyper-X 프로그램의 역사버지니아주:AIAA, 2010.ISBN 978-1-60086-776-7.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 보잉 X-43 관련 미디어가 있습니다.