El Boeing X-51 Waverider es un avión experimental scramjet de investigación no tripulado para vuelo hipersónico a Mach 5 (3.300 mph; 5.300 km / h) y una altitud de 70.000 pies (21.000 m). El avión fue designado X-51 en 2005. Completó su primer vuelo hipersónico propulsado el 26 de mayo de 2010. Después de dos vuelos de prueba fallidos, el X-51 completó un vuelo de más de seis minutos y alcanzó velocidades superiores a Mach 5 durante 210 segundos en 1 de mayo de 2013 para el vuelo hipersónico propulsado de mayor duración.
Waverider X-51 | |
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Concepto artístico del X-51A durante el vuelo | |
Papel | Demostrador de tecnología robótica , avión de prueba hipersónico |
origen nacional | Estados Unidos |
Fabricante | Boeing |
Primer vuelo | 26 de mayo de 2010 |
Estado | Prueba de vuelo |
Usuario principal | Fuerza Aérea de los Estados Unidos |
Número construido | 4 [1] |
Waverider se refiere en general a aeronaves que aprovechan la elevación por compresión producida por sus propias ondas de choque . El programa X-51 fue un esfuerzo cooperativo de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , DARPA , NASA , Boeing y Pratt & Whitney Rocketdyne . El programa fue administrado por la Dirección de Sistemas Aeroespaciales dentro del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (AFRL). [2] [3] Se propone la tecnología X-51 para su uso en el High Speed Strike Weapon (HSSW), un misil Mach 5+ que podría entrar en servicio a mediados de la década de 2020.
Diseño y desarrollo
En la década de 1990, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL) inició el programa HyTECH para la propulsión hipersónica . Pratt & Whitney recibió un contrato de la AFRL para desarrollar un motor scramjet alimentado con hidrocarburos que condujo al desarrollo del motor SJX61. El motor SJX61 estaba destinado originalmente para el X-43C de la NASA , que finalmente fue cancelado. El motor se aplicó al programa de demostración de motores Scramjet de la AFRL a finales de 2003. [4] El vehículo de prueba de vuelo scramjet fue designado X-51 el 27 de septiembre de 2005. [5]
En demostraciones de vuelo, el X-51 es transportado por un B-52 a una altitud de aproximadamente 50,000 pies (15 km; 9,5 millas) y luego liberado sobre el Océano Pacífico. [6] El X-51 es inicialmente propulsado por un cohete propulsor sólido MGM-140 ATACMS a aproximadamente Mach 4.5 (3.000 mph; 4.800 km / h). Luego, el propulsor se desecha y el scramjet Pratt & Whitney Rocketdyne SJY61 del vehículo lo acelera a una velocidad máxima de vuelo cercana a Mach 6 (4,000 mph; 6,400 km / h). [7] [8] El X-51 usa combustible JP-7 para el scramjet SJY61, que transporta 270 lb (120 kg) a bordo. [1]
Aplicaciones de la tecnología hipersónica
DARPA una vez vio X-51 como un trampolín hacia Blackswift , [9] un demostrador hipersónico planeado que fue cancelado en octubre de 2008. [10]
En mayo de 2013, la Fuerza Aérea de EE. UU. Planeó aplicar la tecnología X-51 al Arma de Ataque de Alta Velocidad (HSSW), un misil de tamaño similar al X-51. El HSSW podría volar en 2020 y entrar en servicio a mediados de la década de 2020. Se prevé tener una gama de500-600 nmi , vuela a Mach 5-6 y cabe en un F-35 o en la bahía interna de un bombardero B-2 . [11]
Pruebas
Pruebas en tierra y sin alimentación
Las pruebas en tierra del X-51A comenzaron a fines de 2005. [ cita requerida ] Una versión preliminar del X-51, el "Motor de demostración terrestre No. 2", completó las pruebas en el túnel de viento en el Centro de Investigación Langley de la NASA el 27 de julio de 2006. [12] Las pruebas continuaron allí hasta que un vuelo X-51 simulado a Mach 5 se completó con éxito el 30 de abril de 2007. [13] [14] La prueba está destinada a observar la aceleración entre Mach 4 y Mach 6 y demostrar ese empuje hipersónico " no es solo suerte ". [15] [16] Inicialmente se planearon cuatro vuelos de prueba cautivos para 2009. Sin embargo, el primer vuelo cautivo del X-51A en un B-52 se llevó a cabo el 9 de diciembre de 2009, [17] [18] con más vuelos a principios de 2010. [19] [20]
Prueba de vuelo con motor
El primer vuelo propulsado del X-51 estaba previsto para el 25 de mayo de 2010, pero la presencia de un buque de carga que atravesaba una parte de la estación aérea naval Point Mugu Sea Range provocó un retraso de 24 horas. [21] El X-51 completó su primer vuelo propulsado con éxito el 26 de mayo de 2010. Alcanzó una velocidad de Mach 5 (3.300 mph; 5.300 km / h), una altitud de 70.000 pies (21.000 m) y voló durante más de 200 segundos. ; Sin embargo, no cumplió con la duración de vuelo prevista de 300 segundos. [22] [23] La prueba tuvo el tiempo de vuelo hipersónico más largo de 140 segundos mientras estaba bajo su poder scramjet. [23] El X-43 tuvo el tiempo de combustión de vuelo más largo anterior de 12 segundos, [23] [24] [25] mientras estableció un nuevo récord de velocidad de Mach 9.68.
Se planearon tres vuelos de prueba más y utilizaron la misma trayectoria de vuelo . [25] Boeing propuso al Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL) que se agreguen dos vuelos de prueba para aumentar el total a seis, con vuelos que se realizan a intervalos de cuatro a seis semanas, siempre que no haya fallas. [26]
El segundo vuelo de prueba se programó inicialmente para el 24 de marzo de 2011, [27] pero no se realizó debido a condiciones de prueba desfavorables. [28] El vuelo tuvo lugar el 13 de junio de 2011. Sin embargo, el vuelo sobre el Océano Pacífico terminó temprano debido a un evento de entrada sin inicio después de haber sido impulsado a una velocidad de Mach 5. Se estaban investigando los datos de vuelo de la prueba. [29] Un B-52 lanzó el X-51 a una altitud aproximada de 50.000 pies (15.000 m). El motor scramjet del X-51 se encendió con etileno , pero no pasó correctamente a la operación de combustible JP-7. [30]
El tercer vuelo de prueba tuvo lugar el 14 de agosto de 2012. [31] El X-51 debía realizar un vuelo experimental de 300 segundos (5 minutos) a velocidades de Mach 5 (3300 mph; 5312 km / h). [32] Después de separarse de su cohete propulsor, la nave perdió el control y se estrelló contra el Pacífico. [33] El Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL) determinó que el problema era que la aleta aerodinámica superior derecha del X-51 se desbloqueó durante el vuelo y se volvió incontrolable; las cuatro aletas son necesarias para el control aerodinámico. La aeronave perdió el control antes de que el motor scramjet pudiera encenderse. [34] [35]
El 1 de mayo de 2013, el X-51 realizó su primera prueba de vuelo con éxito total en su cuarto vuelo de prueba. El X-51 y el propulsor se separaron de un B-52H y fueron impulsados a Mach 4.8 (3.200 mph; 5.100 km / h) por el cohete propulsor. Luego se separó limpiamente del propulsor y encendió su propio motor. Luego, el avión de prueba aceleró a Mach 5,1 (3.400 mph; 5.400 km / h) y voló durante 210 segundos hasta que se quedó sin combustible y se sumergió en el Océano Pacífico frente a Point Mugu durante más de seis minutos de tiempo total de vuelo; esta prueba fue el vuelo hipersónico con respiración de aire más largo . Los investigadores recopilaron datos de telemetría durante 370 segundos de vuelo. La prueba significó la finalización del programa. [36] [37] [38] El Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea cree que el vuelo exitoso servirá como investigación para aplicaciones prácticas del vuelo hipersónico, como una primera etapa de misiles, reconocimiento, transporte y respiración de aire para un sistema espacial. [39]
Especificaciones
Datos de Boeing, [40] Air Force [1]
- Tripulación: Ninguno
- Longitud: 25 pies 0 pulg (7,62 m)
- Peso vacío: 4.000 libras (1.814 kg)
- Planta motriz: 1 × cohete propulsor MGM-140 ATACMS
- Planta motriz: 1 × Pratt & Whitney Rocketdyne SJY61 scramjet
Actuación
- Velocidad máxima: 3.900 mph (6.200 km / h, 3.400 kn)
- Velocidad máxima: Mach 5,1
- Alcance: 460 mi (740 km, 400 nmi)
- Techo de servicio: 70.000 pies (21.300 m)
Ver también
- El concepto de vehículo de lanzamiento pequeño de Boeing incluye un waverider hipersónico como segunda etapa
- Registro de velocidad aérea de vuelo
- Programas Scramjet
Referencias
- ^ a b c "Fichas técnicas: X-51A Waverider" . Fuerza Aérea de EE . UU . Consultado el 6 de abril de 2015 .
- ^ "La revisión del diseño y la prueba del motor con éxito acercan el vuelo al Boeing X-51A" . Boeing. 1 de junio de 2007. Archivado desde el original el 11 de junio de 2008.
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- ^ "X-51A Waverider Backgrounder" Archivado el 6 de septiembre de 2012 en la Wayback Machine . Boeing, septiembre de 2012.
enlaces externos
- Hoja informativa X-51 en el sitio de la USAF
- "Página de WaveRider en Boeing.com" . Archivado desde el original el 14 de noviembre de 2012.
- "AFRL reflexiona sobre la posibilidad de añadir alcance a las pruebas hipersónicas de X-51A Waverider" . Flight International, marzo de 2009.
- "Pratt & Whitney Rocketdyne Scramjet sobresale en las pruebas de la USAF" . Aviation Week - suscripción
- Vídeo de YouTube del informe de FoxNews, anterior al vuelo de prueba
- Video de YouTube del vuelo de prueba, filmado desde el avión de persecución de la NASA