Экспериментальный гиперзвуковой аппарат X-51

Введение

Беспилотный гиперзвуковой экспериментальный самолет

{|Инфобокс тип самолета
|тип= Технологический демонстратор робототехники, гиперзвуковой испытательный самолет
|страна происхождения= США
|производитель= Boeing
|конструктор=
|первый полет= 26 мая 2010 г.
|введен в эксплуатацию=
|снят с эксплуатации= 2013 г.
|статус= Снят с эксплуатации
|основной пользователь= Военно-воздушные силы США
|другие пользователи=
|выпущено=
|количество построенных= 4

Проектирование и разработка

В 1990-х годах Исследовательская лаборатория ВВС (AFRL) начала программу HyTECH для разработки гиперзвуковых двигателей. Компания Pratt & Whitney получила контракт от AFRL на разработку скрамджет-двигателя, работающего на углеводородном топливе, что привело к созданию двигателя SJX61. Изначально двигатель SJX61 предназначался для NASA X-43C, который впоследствии был отменен. В конце 2003 года двигатель был использован в программе AFRL по демонстрации скрамджет-двигателя. 27 сентября 2005 года летательный аппарат для испытаний скрамджет-двигателя получил обозначение X-51. В ходе демонстрационных полетов X-51 поднимается бомбардировщиком B-52 на высоту около 50000 футов (15240 м) и затем сбрасывается над Тихим океаном. Первоначально X-51 разгоняется твердотопливным ракетным ускорителем MGM-140 ATACMS до скорости, после чего ускоритель отбрасывается, а скрамджет Pratt & Whitney Rocketdyne SJY61 разгоняет аппарат до максимальной скорости, близкой к . X-51 использует топливо JP-7 для скрамджета SJY61, имея на борту .

Приложения для гиперзвуковой технологии

DARPA когда-то рассматривала X-51 как ступень к Blackswift, планируемому гиперзвуковому демонстратору, который был отменен в октябре 2008 года. В мае 2013 года ВВС США планировали применить технологию X-51 к высокоскоростному ударному оружию (HSSW) – ракете, сопоставимой по размерам с X-51. Ожидалось, что HSSW совершит первый полет в 2020 году и поступит на вооружение в середине 2020-х годов. Ракета должна была иметь дальность полета, развивать скорость 5–6 Махов и размещаться на истребителе F-35 или во внутреннем отсеке бомбардировщика B-2.

Испытания на земле и без двигателя

Наземные испытания X-51A начались в конце 2005 года. Предварительная версия X-51, "Грунтовой демонстрационный двигатель №2", завершила испытания в аэродинамической трубе в Исследовательском центре NASA Лэнгли 27 июля 2006 года. Испытания продолжались там до тех пор, пока 30 апреля 2007 года не был успешно выполнен смоделированный полет X-51 на скорости 5 Махов. Целью испытаний является наблюдение за ускорением в диапазоне от 4 до 6 Махов и демонстрация того, что гиперзвуковая тяга – это не случайность. Первоначально на 2009 год планировалось четыре подвесных испытательных полета. Однако первый подвесной полет X-51A на B-52 был осуществлен 9 декабря 2009 года, а последующие полеты – в начале 2010 года.

Испытания полетов на двигателе

Первый полет X-51 был запланирован на 25 мая 2010 года, но присутствие грузового судна в зоне морской авиационной станции Point Mugu Sea Range привело к задержке на 24 часа. X-51 успешно выполнил свой первый полет 26 мая 2010 года. Он достиг скорости, высоты 21336 м и пролетел более 200 секунд; однако запланированные 300 секунд полета достигнуты не были, при этом был установлен новый рекорд скорости в 9,68 Маха. Было запланировано еще три испытательных полета по той же траектории. Второй испытательный полет первоначально планировался на 24 марта 2011 года, но не был проведен из-за неблагоприятных условий для испытаний. Полет состоялся 13 июня 2011 года. Однако полет над Тихим океаном был преждевременно прекращен из-за срыва потока во входном устройстве после разгона до скорости 5 Махов. Данные, полученные в ходе испытания, изучались. B-52 произвел сброс X-51 с высоты около 15240 м. Скрамджетный двигатель X-51 запустился на этилене, но не перешел на топливо JP-7. Третий испытательный полет состоялся 14 августа 2012 года. После отделения от ракеты-носителя аппарат потерял управление и упал в Тихий океан. Исследовательская лаборатория ВВС (AFRL) установила, что причиной проблемы стала разблокировка верхнего правого аэродинамического руля X-51 во время полета, что привело к потере управления; для аэродинамического управления необходимы все четыре руля. Аппарат потерял управление до запуска скрамджетного двигателя. 1 мая 2013 года X-51 выполнил свой первый полностью успешный летный тест в ходе четвертого испытательного полета. X-51 и ракета-носитель отделились от B-52H и были разгонены ракетой-носителем. Затем аппарат отделился от ракеты-носителя и запустил собственный двигатель. Испытательный самолет затем разогнался до и пролетел в течение 210 секунд, пока не закончилось топливо и он не упал в Тихий океан в районе Point Mugu, обеспечив общее время полета более шести минут; этот тест стал самым продолжительным гиперзвуковым полетом с воздушно-реактивным двигателем. Исследователи собрали телеметрические данные за 370 секунд полета. Этот тест ознаменовал завершение программы. Исследовательская лаборатория ВВС считает, что успешный полет послужит основой для исследований в области практического применения гиперзвуковых полетов, таких как ракеты, разведка, транспорт и воздушно-реактивная первая ступень для космической системы.

The first powered flight of the X 51 was planned for 25 May 2010, but the presence of a cargo ship traveling through a portion of the Naval Air Station Point Mugu Sea Range caused a 24 hour delay. The X 51 completed its first powered flight successfully on 26 May 2010. It reached a speed of , an altitude of 70000 feet (21336 m) and flew for over 200 seconds; it did not meet the planned 300 second flight duration, however. while setting a new speed record of Mach 9.68. Three more test flights were planned and used the same flight trajectory. The second test flight was initially scheduled for 24 March 2011, but was not conducted due to unfavorable test conditions. The flight took place on 13 June 2011. However, the flight over the Pacific Ocean ended early due to an inlet unstart event after being boosted to Mach 5 speed. The flight data from the test was being investigated. A B 52 released the X 51 at an approximate altitude of 50000 feet (15240 m). The X 51's scramjet engine lit on ethylene, but did not properly transition to JP 7 fuel operation. The third test flight took place on 14 August 2012. The X 51 was to make a 300 second (5 minutes) experimental flight at speeds of After separating from its rocket booster, the craft lost control and crashed into the Pacific. The Air Force Research Laboratory (AFRL) determined the problem was the X 51's upper right aerodynamic fin unlocked during flight and became uncontrollable; all four fins are needed for aerodynamic control. The aircraft lost control before the scramjet engine could ignite. On 1 May 2013, the X 51 performed its first fully successful flight test on its fourth test flight. The X 51 and booster detached from a B 52H and was powered to by the booster rocket. It then separated cleanly from the booster and ignited its own engine. The test aircraft then accelerated to and flew for 210 seconds until running out of fuel and plunging into the Pacific Ocean off Point Mugu for over six minutes of total flight time; this test was the longest air breathing hypersonic flight. Researchers collected telemetry data for 370 seconds of flight. The test signified the completion of the program. The Air Force Research Laboratory believes the successful flight will serve as research for practical applications of hypersonic flight, such as a missile, reconnaissance, transport, and air breathing first stage for a space system.