Hoe Hypersonische Vliegtuigen Werken

{h1}

Hoger, verder, sneller: nasa's x-43a-vlak is bestemd om nieuwe snelheidsrecords in te stellen. Wat de x-43a onderscheidt van andere raket-aangedreven vliegtuigen is dat deze wordt aangedreven door een scramjet-motor. Leer er alles over.

NASA's experimentele ruimtevliegtuig, de X-43A, zette een nieuw snelheidsrecord voor vliegtuigen op 16 november 2004. In de onbemande testvlucht bereikte het vliegtuig Mach 10 - 10 keer de geluidssnelheid, of ongeveer 6.600 mijl (10.600 kilometer) ) per uur. Deze vlucht brak het vorige snelheidsrecord van Mach 7, dat maart 2004 werd vastgesteld door de X-43A tijdens een eerdere testvlucht.

Rocket Image Gallery

Wat de X-43A onderscheidt van andere raket-aangedreven vliegtuigen is dat deze wordt aangedreven door een scramjet-motor. In plaats van zuurstof aan boord te gebruiken om de waterstofbrandstof te verbranden, haalt de scramjet zuurstof op terwijl deze door de atmosfeer reist. Door de behoefte aan zuurstof aan boord weg te nemen en het gewicht van het ruimtevaartuig te verminderen, zou de X-43A kunnen leiden tot goedkopere baanreizen van de aarde naar de ruimte.

In dit artikel zullen we hypersonische vliegtuigen bekijken en meer leren over hun motoren met luchtademing.

Living On Air

De afmetingen en afbeeldingen van de X-43A

De afmetingen en afbeeldingen van de X-43A

Het futuristische X-43A-prototype ziet eruit als een vliegende surfplank. Het is dun, heeft een spanwijdte van 5 voet (1,5 m), meet 12 ft (3,7 m) lang en 2 ft (0,61 m) dik en weegt 2.800 pounds (1.270 kg). Maar de meest unieke eigenschap van de X-43A is zijn motor.

De beste manier om de luchtademingsmotor van een X-43A te begrijpen, is door eerst naar een conventionele raketmotor te kijken. Een typische raketmotor wordt voortgestuwd door de verbranding die ontstaat wanneer een vloeibare oxidator en een waterstofbrandstof worden verbrand in een verbrandingskamer. Deze gassen creëren een hogedrukstroom met hoge snelheid van hete gassen. Deze gassen stromen door een spuitmond die ze verder versnelt tot snelheden van 5.000 tot 10.000 km / u (8.000 tot 16.000 km / u) en stuwkracht leveren. Zie het artikel How Rockets Work voor meer informatie over raketmotoren.

Het nadeel van een conventionele raketmotor is dat er veel zuurstof aan boord nodig is. De spaceshuttle heeft bijvoorbeeld 143.000 gallons vloeibare zuurstof nodig, die 1.359.000 pond (616.432 kg) weegt. Zonder de vloeibare zuurstof weegt de shuttle slechts 165.000 pond (74.842 kg).

Een luchtademingsmotor heeft geen zuurstof aan boord nodig. De X-43A haalt zuurstof op terwijl deze door de atmosfeer vliegt. In een Earth to Orbit-missie zou het voertuig extra zuurstof aan boord opslaan, maar minder dan wat een spaceshuttle nodig heeft.

Hoe hypersonische vliegtuigen werken: zuurstof

Het luchtademingsysteem

De scramjet-engine is een eenvoudig ontwerp zonder bewegende delen. Het X-43A-vaartuig zelf is ontworpen als onderdeel van het motorsysteem: de voorkant van het voertuig fungeert als de inlaat voor de luchtstroom en het achterste deel dient als het mondstuk dat de afgevoerde lucht versnelt.

Hoe hypersonische vliegtuigen werken: vliegtuigen

Artist's concept van de X-43A tijdens de vlucht, waarbij de scramjetmotor wordt afgevuurd

Verbranding vindt in de motor alleen plaats bij supersonische snelheden, omdat de lucht in hoge mate moet stromen om te worden gecomprimeerd. In plaats van een roterende compressor te gebruiken, zoals een turbojet-motor, comprimeren de voorwaartse snelheid en aerodynamica de lucht in de motor. Waterstofbrandstof wordt vervolgens in de luchtstroom geïnjecteerd en de uitzettende hete gassen uit de verbranding versnellen de afvoerlucht om een ​​enorme stuwkracht te creëren.

Vlucht nemen

De X-43A bevestigd aan de Pegasus booster-raket

De X-43A bevestigd aan de Pegasus booster-raket

Zoals eerder vermeld, dragen scramjet-aangedreven vliegtuigen geen zuurstof aan boord. Dat betekent dat ze niet kunnen opstijgen zoals bij conventionele ruimtevaartuigen. De X-43A heeft een booster-raket nodig om hem op een hypersonische snelheid te brengen, waarna hij wordt vrijgegeven en zelfstandig wordt verzonden. Deze raketboost is nodig om de scramjet-engine te laten werken.

Hier is een overzicht van hoe de X-43A-testvluchten werken:

  1. De X-43A is bevestigd aan a Pegasus booster-raket.
  2. De X-43A en booster-raket worden gedragen tot ongeveer 20.000 voet (6.000 m) door een aangepast B-52-vliegtuig.
  3. De B-52 laat het lanceervoertuig los.
  4. De boosterraket versnelt tot een snelheid van ongeveer Mach 5 en vliegt naar een hoogte van ongeveer 100.000 voet (30.500 m).
  5. De X-43A scheidt zich van de booster-raket en vliegt op eigen kracht en voorgeprogrammeerde bediening.
  6. De X-43A vliegt een paar minuten over de oceaan voordat hij neerstort.

Hoe hypersonische vliegtuigen werken: vliegtuigen

NASA-functionarissen zeggen dat de scramjet-engine een grote stap voorwaarts zou betekenen voor de NASA en zou aantoonbaar een veiligere, flexibelere en goedkopere manier zijn om mensen en vracht naar de ruimte te krijgen.


Video Supplement: Woody Norris: Hypersonic sound and other inventions.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com