Centrum NASA przyspieszyło badania nad silnikiem naddźwiękowym YF-12
Loty naddźwiękowe stały się rzeczywistością w październiku 1947 roku, kiedy to samolot rakietowy Bell X-1 przełamał barierę dźwięku. Należące do NASA Lewis Research Center w Cleveland (obecnie NASA Glenn), które pełniło rolę lidera agencji w dziedzinie napędów lotniczych od czasu jej założenia w latach 40. ubiegłego wieku, pomogło NASA w rozwoju technologii potrzebnej do umożliwienia dłuższych lotów naddźwiękowych.
W ślad za Bell X-1 pojawiło się wiele samolotów wojskowych zdolnych do osiągania prędkości naddźwiękowych. W latach 60. rodzina Blackbirdów Lockheeda (oryginalny A-12, przechwytujący YF-12 i zwiadowczy SR-71) stała się pierwszym na świecie samolotem zdolnym do lotu z prędkością naddźwiękową przez dłuższy czas. Jednak rozszerzenie tej zdolności na większe samoloty transportowe było trudne, w dużej mierze ze względu na brak danych zebranych na temat systemów napędowych podczas dłuższych lotów naddźwiękowych.
Aby rozwiązać problemy, których nie znaleziono podczas testowania tych samolotów w fazie projektowania i aby rozwinąć kluczową technologię, taką jak naddźwiękowy wlot o mieszanej kompresji, wojsko pożyczyło dwa emerytowane YF-12 do Dryden Flight Research Center (dziś NASA Armstrong) w 1969 roku w ramach współpracy NASA i Sił Powietrznych. Planowano porównać dane z lotów YF-12 z danymi zebranymi w tunelach aerodynamicznych w ośrodkach badawczych NASA Ames, Langley i Lewis.
Naukowcy z Lewis badali naddźwiękowe wloty w tunelach aerodynamicznych od wczesnych lat 50. i byli w trakcie szeroko zakrojonej oceny naddźwiękowych dysz i wlotów przy użyciu F-106 Delta Dart. W tym nowym zadaniu Lewis był odpowiedzialny za testowanie pełnowymiarowego wlotu YF-12 w naddźwiękowym tunelu aerodynamicznym centrum 10×10 i analizowanie silnika Pratt & Whitney J58 o ciągu 32 500 funtów w Laboratorium Systemów Napędowych (PSL).
Chociaż wloty o mieszanej kompresji, które pozwalały silnikom pracować jako turboodrzutowe przy prędkościach poddźwiękowych i jako ramjety przy wyższych liczbach Macha, były bardzo wydajne, ich konstrukcja sprawiała, że silniki były podatne na zakłócenia przepływu, które często powodowały "niestarty". Rozruchy powodowały natychmiastowy opór, który mógł doprowadzić do zgaśnięcia silnika lub spowodować szybkie przechylenie samolotu. Badacze Lewisa przetestowali rzeczywisty wlot z rozbitego SR-71, który zainstalowali w 10×10 w listopadzie 1971 r.
Przez następny rok badacze zbierali dane aerodynamiczne w różnych warunkach w tunelu aerodynamicznym. Przetestowali również nowy system kontroli wlotu opatentowany przez inżynierów Lewisa Bobby'ego Sandersa i Glenna Mitchella, który wykorzystywał mechaniczne zawory do ochrony samolotu przed rozruchem. Był to pierwszy raz, kiedy system ten został przetestowany na pełnowymiarowym sprzęcie.
Naukowcy badali również relacje między płatowcem, wlotem, silnikiem i systemem sterowania podczas normalnych warunków lotu i podczas doświadczania realistycznych zakłóceń przepływu.
W lecie 1973 r. pełnowymiarowy silnik J-58 stał się pierwszym sprzętem testowanym w nowej komorze PSL Lewisa na drugiej wysokości. Przez następny rok naukowcy rejestrowali dane w normalnych warunkach i przy użyciu siatkowych ekranów wlotowych w celu symulacji zakłóceń przepływu powietrza podczas lotu.
Testy PSL mierzyły również emisje silnika w ramach większych wysiłków mających na celu określenie poziomów emisji na dużych wysokościach potencjalnych transportów naddźwiękowych.
Podczas gdy program YF-12 został zakończony w 1979 roku, gdy priorytety lotnicze agencji uległy zmianie, w tunelach aerodynamicznych NASA zakończono już roczne testy naziemne, a YF-12 wykonały prawie 300 lotów badawczych. Program rozszerzył się o rozwój oprzyrządowania wysokotemperaturowego, mapowanie ciśnienia i przepływu w płatowcu, obciążenia termiczne i system kontroli wlotu.
Inżynierowie NASA wykazali, że modele w małej skali mogą być z powodzeniem wykorzystywane do projektowania pełnowymiarowych wlotów naddźwiękowych, podczas gdy dane z lotu zostały wykorzystane do lepszego zrozumienia wpływu modeli w mniejszej skali i zakłóceń w tunelu na dane. Co być może najważniejsze, program w Lewis doprowadził do opracowania cyfrowego systemu sterowania, który poprawił reakcję wlotu naddźwiękowego na zakłócenia przepływu, co prawie wyeliminowało ponowne uruchomienia silnika.
Wiele koncepcji programu zostało zintegrowanych z projektem SR-71 na początku lat 80. i przyczyniło się do ciągłych wysiłków NASA przez dziesięciolecia, aby osiągnąć naddźwiękowy samolot transportowy.
Dodatkowe zasoby:
Fakty NASA: The Lockheed YF-12
Mach 3+ NASA/USAF YF-12 Flight Research, 1969-1979 by Peter Merlin
NASA Facts: SR-71 Blackbird
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
