Can supersoniska förhållanden replikeras på marken?
I en tidigare fråga diskuterades P & W J 58-motorn för SR-71. Motorn var en ny och innovativ design som kombinerar egenskaperna hos en turbojet och en ramjet.
Innan jag flyger med en sådan ny design skulle jag tro att de skulle vilja testa den på marken så mycket som möjligt för att säkerställa pilots och flygplanets säkerhet. Annars skickar du en kille upp med saker som ska fungerar men hittills bara på papper. (Jag vet att det är vad testpiloter anmält sig för men de vill inte vara hänsynslösa till det.)
J-58marktest.från Wikimedia-commons
Från vad jag vet kommer en ren ramjet inte ens att fungera vid noll flyghastighet. Vad jag undrar är hur mycket man kan lära av grundprovning på en så radikal ny design, eller någon supersonisk design för den delen? Kan supersoniska förhållanden replikeras på marken?
4 svar
Ja , kan supersoniska förhållanden faktiskt replikeras på marken för flygplan och motortestning.
Arnold Engineering Development Complex (AEDC)
Amerikanska flygvapnet och NASA driver båda supersoniska vindtunnelarna, liksom Lockheed, P & W, och andra. De mest avancerade av dessa anläggningar är antagligen de på Arnold Engineering Development Complex på Arnold Air Force Base. Jag kommer inte att nämna några specifika nummer från minnet eftersom de troligen har ändrats sedan jag arbetade där och jag kan inte komma ihåg exakt vilka som klassificerades / FOUO / annars-inte-offentliga, men låt oss bara säga att de är ganska bra.
AEDC har testceller som är utformade både för att testa jetmotorer såväl som för att testa skalermodeller av flygplan (eller fullskaliga flygplan om det är en tillräckligt liten flygplan, till exempel en missil.) Dessutom har den möjlighet att testa övre scenen raketmotorer. Nedre raketmotorer behöver inte anläggningarna vid Arnold, eftersom de är konstruerade för att fungera i atmosfären och bara kan tändas upp i en öken någonstans.
Enligt Wikipedia (som jag tror är hämtad från allmänt tillgänglig information) Hypervelocity Wind Tunnel 9 kan generera luft flöde av Mach 14 med simulerade höjder från havsnivå till 173 000 ft.
AEDCTunnel9(medtestartikel)Källa: wikipedia
Om det inte räcker kan det hända att G Range kan skjuta projektiler vid ungefär hastigheten på den låga jordbanan. Emellertid är den här typen av att sträcka definitionen av "supersonisk", eftersom den typiskt pumpas ner till ett sådant försumbar lufttryck att Mach-nummeret inte är definierat för ett skott på den typen av hastighet. Liksom, som wikiartikeln indikerar, kan den skötas på upp till 1,7 atmosfärer, så det räknas definitivt som legitimt supersoniskt på dessa bilder.
AEDCRangeGKälla: Wikipedia
Holloman Air Force Base
Förutom vindtunnelar och andra anläggningar vid AEDC använder amerikanska flygvapnet också ibland raketleder , till exempel den på Holloman Air Force Base , som för närvarande rymmer fartrekordet för alla typer av icke-luft / rymdbil vid 6,416 mph / 10,326 km / h (Mach 8.5.)
HollomanHighSpeedTestTrackKälla: Wikipedia
LandSpeedRecordRocketSledpåHollomanKälla: wikipedia
Det är en kamp, men det kan göras. För J58 hade Pratt & Whitney en testanläggning vid West Palm Beach som skulle simulera förhållandena i hastighet och höjd. Från den här webbplatsen :
The picture actually shows test cell A-1 at Pratt and Whitney’s West Palm Beach facility. […]. This test cell was actually an altitude simulation cell used for testing purposes. (We had a additional cell used for sea level runs for motors which were overhauled onsite also.) It used a non-afterburning J-79 as a slave motor. The exhaust of the slave was introduced to the inlet of the J-58 through a series of valves thereby simulating the speed, temperature, and density of the air at the inlet normally seen during flight. In this particular picture the motor is running at sea level as indicated by the inlet screen.
Som visas här har Lockheed Martin en supersonisk vindtunnel som kan generera vindhastigheter upp till 5. En snabb internetsökning avslöjade en omfattande lista över andra supersoniska vindtunnelar, vilket indikerar att sådan teknik är ganska utbredd. Dessutom, som föreslagits av SMSvondertann, har jet- och raketdrivna bilar som Thrust SSC uppnått supersoniska hastigheter på landa.
Inte riktigt på marken, men vissa organisationer går ganska extrema längder för att simulera supersoniska förhållanden. Ta NASA och deras supersoniska fallskärm avsedda för atmosfären i Martian, även känd som den lågdensitets Supersonic Decelerator. De testade det här på en ganska uppseendeväckande rigg:
Fallskärmen släpptes från en helikopter
-A 1km ståltråd fäst skytten till en vinsch via en remskiva
-Vinchen håller repet under spänning ...
-... och är kopplad till showens stjärna - en 4-motor raketsläde, utformad för att accelerera fallskärmen till extrem hastighet innan den träffar marken.
Denna rigg är värt att nämna, inte minst för att beskrivningen framkallar en bild av en hög med tomma ACME-lådor!
Läs andra frågor om taggar jet-engine engine-design flight-testing Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna