Mi a legnagyobb sebesség, amelyet egy repülőgép elér?

Van egy közmondásos mondás, miszerint „minden rekord azért van, hogy megdöntsék”. Ezt a mondást nagyon gyakran alkalmazzák, amennyiben számos rekordot állítottak fel. Valójában a világrekordoknak egy nagy könyve van. A sebességrekord is ezek közé tartozik. Sok sebességrekord létezik, de ismered-e a repülőgép által felállított sebességrekordot? Fogalmad sincs róla? Ezen a cikken keresztül elmondjuk, hogy mi a legnagyobb sebességrekord, amit egy repülőgép valaha is elért a sebesség világában. 

A katonai világért rajong? Akkor miért ne dőlne be a plaque americaine collier? Vagy a treillis habitus miatt, hogy kifejezd a világnak az univerzum iránti szeretetedet?

 

 

A repülőgépek által elért sebességrekordok

A sebesség világában valóban sok rekord született már.
A repülőgépek is gondoskodtak arról, hogy felállítsák a saját rekordjaikat, és ez sikerült is. Mostanáig még nem döntötték meg a repülőgép által elért legnagyobb sebesség rekordját.

Mi a legnagyobb sebesség, amit egy repülőgép elért?

Nagyon fontos kiemelni, hogy a szóban forgó teljesítmény két nagy, egymástól teljesen eltérő rekordra oszlik. Az
egyiket az észak-amerikai  X-15, a másikat pedig a NASA X-43-as repülőgépe állította fel.

• Az X-15 sebességrekordja: ez a szuperszonikus rakétarepülőgép érte el az egyszárnyú repülőgépek által repült legnagyobb sebességet. Az X-15 1967. október 3-án  7 272,68 km/h sebességgel ért el visszavonhatatlan rekordot. Majd 1963. augusztus 23-án 107,96 km-es magasságot ért el. Ez a bravúr lehetőséget adott az amerikaiaknak arra, hogy rengeteg adatot gyűjtsenek. Különösen a légáramlás és az aerodinamikai súrlódás tekintetében. De egy légkörön kívüli optimális sebességű repülőgép irányításáról és egyensúlyáról is.
• &li> Az X-43 sebességrekordja: ez a szupersztár repülőgép valóban kolosszális sebességrekordot ért el.  A sebességi világrekord elérésének bravúrját a 10.240 km/h (9,6 Mach), vagyis a Concorde sebességének közel ötszörösének megmászásával hajtotta végre. A
  legutóbbi, 2004. március 27-én felállított rekordot már tartotta, 7700 km/h-val (6,3 Mach), azaz a Concorde sebességének majdnem négyszeresével.

Mi a különbség a két repülőgép között?

Kétségtelen, hogy ez a két repülőgép mindkettő megdöntötte a sebességi világrekordot. Fontos azonban kiemelni, hogy nem ugyanarról a repülőgéptípusról van szó.
Az X-15 és az X643 között

jelentős különbség van. Vegyük tehát tudomásul:

• A North American X-15 egypilóta által irányított szuperszonikus repülőgép, rekordja során ezt a híres amerikai pilóta, William Joseph Knight vezette;
  << /li>

• A NASA X-43-asának működése ezzel ellentétes, ez a légköri ramjet (a légkörből oxigént szívó) sugárhajtóművel hajtott gép egyedül, pilóta nélkül siklott az égen.

Mit kell tudni az észak-amerikai X-15-ösről?

Hogy egy kicsit többet megtudjunk erről az amerikai rakétarepülőgépről, érdekes, hogy miért és hogyan tervezték. Azt
is, hogy mi vonatkozik az első repüléseire, de ennél is többet, nézzük meg közelebbről, mi vonatkozik az X-15 A2-re.

Hogyan találták ki az amerikaiak a tervét?

1954 februárjában a NACA (National Advisory Committee for Aeronautics, a NASA elődje) egy új kísérleti repülőgép szükségességét fogalmazta meg. Ezúttalnagy sebességű ésnagy magasságú felderítő repülésekről volt szó. Mérnökökből álló csapat állt fel, hogy megoldásokat kutasson a számos felmerülő problémára (kinetikus felmelegedés, a repülőgép irányítása a ritka légkörben, optimális aerodinamikai konfiguráció stb.) 1954 áprilisában jelentést készítettek, amelyben megállapították, hogy az akkor rendelkezésre álló technikák mellett nem merültek fel nagyobb nehézségek.

A program elindítását 1954 októberében jóváhagyták.  A finanszírozást 95%-ban az amerikai légierő és 5%-ban az amerikai haditengerészet biztosította. A North American ajánlatát választották ki, és 1955 decemberében aláírták a három repülőgép megépítésére vonatkozó megrendelést. A
rakétahajtómű fejlesztésével 1956 februárjában a Reaction Motors-t bízták meg, amely a Viking rakétákban használt hajtóanyagból származó hajtóanyagot javasolt.

A prototípust 1956 decemberében mutatta be a North American. A repülőgép építése 1957 közepén kezdődött, és az első X-15 1958. október 15-én gördült ki a gyárból. Az XLR99 hajtómű nagy késéssel, 1959 áprilisában szállították le az elsőt, és még körülbelül egy évet kellett várni a végleges minősítésre. Közben két Boeing B-52 Stratofortress-t átalakítottak, hogy az X-15-öt a levegőbe szállítsák (NB-52A és NB-52B). Kiválasztották a leendő pilótákat, és szimulátort építettek a kiképzésükhöz.

Milyenek voltak az X-15 első repülései?

Az első repülések, amikor a repülőgép az égbe emelkedett, többnyire kísérleti repülések voltak. Ezek a repülések mindegyike a :

• 1959. március 10. az X-15 No. 1 első „fogságban” végrehajtott repülése, amelyből az utóbbi a B-52-es szállító repülőgép szárnya alá rögzítve maradt;
• 1959. június 8. az első repülés az X-15 No. 1 hajtóműveinek használata nélkül ;
• 1959. szeptember 17. az
  X-15 
  2-es számú, két ideiglenes XLR11 hajtóművel hajtott
  X-15 
  első repülése; 
• 1960. november 15. az X-15  2-es számú, a végleges XLR99 hajtóművel hajtott X-15  első repülése.

A kezdeti teszteket számos műszaki probléma árnyékolta be, ami a tervezett repülések elhalasztását, sőt egy folyamatban lévő repülés felfüggesztését is okozta. Ennek ellenére a
tesztelés nem állt le, és 1960 végére az X-15 túllépte a 3 Mach sebességet és a 30 000 m magasságot.

Többet az X-15 A2-ről

Az 1962. novemberi kudarc után megegyeztek az X-15 No. 2 módosításáról. Ennekcélja az volt, hogy alkalmassá tegyék a 8 Mach sebesség elérésére.De az is, hogy egy rakétahajtómű repülő próbapadjaként használják. A repülőgépet ekkor X-15A-2 névre keresztelték.

A többletsebességet a rakétahajtómű üzemidejének növelésével igyekeztek elérni. Ehhez egyszerűen a priori meg kellett növelni az üzemanyag/égési kapacitást. Ennek érdekében meghosszabbították a törzset, és két további külső tartályt építettek be (egyet-egyet a törzs mindkét oldalán). Ezeket a tartályokat először kiürítették, majd repülés közben kidobták és visszanyerték.

Az X-15-ös, hogy a vártnál magasabb hőmérsékletet is kibírja, úgy döntöttek, hogy egy további szigetelőréteggel borítják be, amely repülés közben fokozatosan szétesik. Az oldalán a hasi uszonyt úgy alakították át, hogy egy 91 cm átmérőjű rakétahajtóművet tudjon befogadni. Mivel az
alsó rész repülés közbeni kilövéséről már nem volt szó, meg kellett növelni a hasmagasságot.

Végül új rekeszeket szereltek fel a mérőberendezések elhelyezésére. Végül az X-15A-2 10 tonnával többet nyom, mint az X-15. Ehhez a futóművet is komolyan meg kellett erősíteni.

Ezt a modellt is több tesztciklusra jogosították fel, melyekre a következő napokon került sor: 

• 1964. június 15.: az első „foglyul ejtett” repülést a B-52-es szállító repülőgép szárnya alá akasztva jelöli;
•  1964. június 25-én: az első igazi repülést a tartályok és a ramjet nélkül;
•  1965. február 17.: az első repülést új mérőberendezéssel kísérve;
• 1965. november 3.: az  az
  első repülés üres külső tartályokkal;
•  1966. július 1ᵉʳ az első repülés megtöltött külső tartályokkal;
•  1967. augusztus 21. az első repülés a kiegészítő szigetelőréteggel.

Az első repülések során több incidens történt a futómű miatt, amely hajlamos volt a repülés közbeni kinyílni. Valójában az X-15A-2 volt az, amelyik elérte asebességrekordot, 1967. október 3-án elérve a 7 272,68 km/h-t. Azonban ezen a repülésen a felszíni hőmérséklet a várt 1300°C fölé emelkedett. Ez jelentős károkat okozott a repülőgép vázának egy részén. Bár a North American átadja a repülőgépet állapotban, az végül nem tér vissza a levegőbe.

Mit kell tudni a NASA X-43-asáról?

Ha a NASA X-43-ról van szó, ahhoz, hogy többet tudjunk meg erről a repülőgéptípusról, először is tudnunk kell, hogy pontosan milyen típusról van szó.
Csak ezután beszélhetünk a kialakításáról és a sebességére vonatkozó Mach 10-es rekordtervről.

Milyen típusú repülőgépről van szó?

Az X-43A egykicsi, pilóta nélküli eszköz. Profilját tekintve lapos. Ez a repülőgép a Waverider-konstrukció kúpos vonalaival rendelkezik: 3,65 m hosszú, 1,5 m szárnyfesztávolsággal, 0,60 m magassággal és 1,2 tonna tömeggel. Fontos megjegyezni, hogy ezt a repülőgépet a „Scramjet” meghajtási elv alapján tervezték. Az 1918 óta elképzelt Scramjet meghajtási elvet a NASA a repülés világának
gráljaként jelöli meg.

Mi a megoldandó probléma a tervezés előtt?

A hagyományos hajtóműben a hajtóműbe belépő levegőt egy kompresszor sűríti össze. Ezután egy égéstérben üzemanyaggal keveredik, majd egy turbinában kitágul, amely a kompresszort hajtja, és nagyobb sebességgel távozik a motorból, mint amikor belépett. Ahogy azonban a környezeti levegőhöz viszonyított haladási sebesség növekszik, a motorba belépő levegő hűtése sűrítést eredményez. Ennek hatására a levegő egyre jobban felmelegszik, még mielőtt belépne a kompresszorba.

Mechanikai és termikus okokból a forgó alkatrészek hőmérséklete, különösen a turbina belépőjénél, korlátozott. Ezen alkatrészek megóvása érdekében minél nagyobb a repülőgép sebessége, annál kevesebb energiát lehet az égéstérbe juttatni. Ennek oka, hogy a levegő már a légbeszívásban (és a kompresszor által) a lassulással felmelegedett. A hagyományos turbó sugárhajtóművek tolóereje ezért nagy sebességnél csökken. A ramjet ugyanezen az elven alapul, de csak az áramlás lassulását használja fel a levegő beszívásában a levegő összenyomásához: a kompresszor helyett a formája az, ami a kompresszort helyettesíti. Ekkor nincs szükség turbinára, mivel nincs kompresszor, amelyet meg kellene hajtani. Végül a sebességhatár a hajtóművet alkotó alkatrészek hőellenállásából adódik.

A fő probléma abból adódik, hogy a ramjetnek el kell érnie egy bizonyos sebességet ahhoz, hogy önjáró legyen. Egy hordozó repülőgép, mint például a B-52-es bombázó, vagy egy turbó sugárhajtóművet működtetve, mint a Leduc 022 vagy a Nord 1500 Griffon II. De a probléma sok helyzetben fennállt. A francia mérnökök az 1950-es években megállapították, hogy a ramjet alacsony sebességnél nem működőképes. A híres Leduc például alacsony, 1 Mach sebességnél a fúvókagázokba szivárgott a fel nem használt üzemanyag. Még Mach 2-nél nagyobb sebességnél is ugyanez volt a következménye az északi 1500 Griffon II-nek.

Mivel az akkori ötvözetek nem bírták a nagyobb sebességet, a ramjet projektet feladták. Az új ötvözetek és kerámiaanyagok kifejlesztésével az elmúlt években lehetővé vált a hiperszonikus sebességű (> Mach 5) projektek újraindítása. Ezekben a projektekben elméletileg maximalizálják a ramjet vagy szuperszonikus sugárhajtómű hatékonyságát. De még akkor is csak akkor, ha az égés kellően gyors ahhoz, hogy a fúvókából való kilépés előtt befejeződjön, és így maximális tolóerőt adjon.

A NASA, amely a ramjet teljes sebességű, veszteségmentes működését kívánta tanulmányozni, úgy döntött, hogy tesztberendezését egy Pegasus rakétára adaptálja. Ez a rakéta képes volt elérni a nagyjából 6 Mach körüli hiperszonikus sebességet. Ez a kezdeti sebesség mutatta meg az X-43 és továbbfejlesztett statikus hajtóművének minden képességét.

A Mach 10-es sebességrekord elérésének tervéről

Az X-43A repülőgépet egy Pegasus rakéta orrára akasztották, amely képes 6 Mach feletti sebességre hajtani. Ezt a rakétát maga is egy óriási B-52-es kéthajtóműves bombázó, a kísérlethez újra beállított Balls 8 jobb szárnya alá erősítik.

• Kezdetben
  a bombázó valamivel kevesebb mint 13 000 méter magasra repül, és ledobja a Pegasus rakétát. A 15 méteres X-43A rakétát 90 másodpercig29.000 méteres magasságba vetíti, 7 Mach-ot meghaladó sebességet kölcsönözve neki, majd ledobja.
• Az X-43A repülőgép rakétasugárja, majd szabad repülésben, 12 másodpercre beindul , hogy ez idő alatt önállóan Mach 10-es sebességgel repüljön.
• A repülőgép ezután egy sor aerodinamikai manővert hajt végre, miközben mintegy hat percig ellenőrzött siklásban van, mielőtt a Csendes-óceánba zuhan.

Mi a hiperszonikus sebesség

Az aerodinamikában a hiperszonikus sebességek olyan sebességek, amelyek erősen szuperszonikusak. Általában ezt az áramlási tartományt úgy tekintik, hogy körülbelül 5 Mach-tól érhető el. A hiperszonikus rezsim a szuperszonikus rezsim egyik alrendszere.

A hiperszonikus áramlási rezsim akkor érhető el, ha az áramló gázban molekuláris disszociációs reakciók zajlanak: ez utóbbi helyenként olyan forró lehet, hogy plazma jön létre. Az
áramlás szokásos tulajdonságai ekkor gyakran megváltoznak (határréteg, turbulencia).

A hiperszonikus áramlások tanulmányozásához nagyon speciális szélcsatornákra van szükség, vagy olyan számítási kódok használatára, amelyek a molekuláris disszociációt is figyelembe veszik. A
hiperszonikus áramlások elsősorban a légköri visszatérés során fellépő áramlások tanulmányozása szempontjából érdekesek:

• A ballisztikus rakéták ;
• Az űrsiklók vagy űrkapszula.

Ha többet szeretne megtudni, látogasson el a Military Surplus oldalra.