Der Kampfjet YF-12 trug maßgeblich dazu bei, dass die NASA-Ingenieure das Problem des Abwürgens der Triebwerke und der starken Vibrationen bei Flügen mit Überschallgeschwindigkeit überwanden.
Der Kampfjet YF-12 kann mit dreifacher Schallgeschwindigkeit fliegen. Foto: Wikipedia
Laut Interesting Engineering hat das Lewis Research Center der NASA in Cleveland den Kampfjet YF-12 zur Entwicklung von Hyperschallflugtechnologie genutzt. Dieses Zentrum ist seit den 40er Jahren führend in der Forschung zu Flugantrieben und strebt danach, die Technologie für längere und schnellere Überschallflüge zu verbessern.
Die raketengetriebene Bell X-1 schrieb im Oktober 1947 Geschichte, als sie als erstes Flugzeug schneller als der Schall flog und damit den Weg zum Überschallflug ebnete. Nach der Bell X-1 erreichten viele Militärflugzeuge Überschallgeschwindigkeit, doch keines konnte mit der Blackbird-Serie von Lockheed Martin mithalten. Elegante Stealth-Flugzeuge wie die A-12, der Abfangjäger YF-12 und das Aufklärungsflugzeug SR-71 waren die ersten, die über längere Zeiträume Überschallgeschwindigkeit fliegen konnten. In Höhen über 24.384 m können sie mit dreimal höherer Schallgeschwindigkeit fliegen. Die Verbesserung der Technologie für große Transportflugzeuge ist jedoch eine Herausforderung, vor allem, weil mehr Daten benötigt werden, um zu zeigen, wie das Antriebssystem während des Überschallflugs funktioniert.
Um unentdeckte Probleme bei der Konstruktion und Erprobung der Blackbird zu beheben und eine Schlüsseltechnologie namens Überschall-Kompressionsmischeinlass weiterzuentwickeln, lieh das Militär zwei 1969 außer Dienst gestellte YF-12 an das Dryden (heute Armstrong) Flight Research Center der NASA als Teil eines gemeinsamen NASA-USAF-Projekts, um Daten von YF-12-Flügen mit Windkanaldaten in den NASA-Forschungszentren Ames, Langley und Lewis zu vergleichen.
Das Lewis-Team erforschte seit Anfang der 1950er Jahre Überschalleinlässe in Windkanälen und testete Überschalldüsen an Delta-Dart-Abfangjägern. Im neuen Projekt war Lewis für die Prüfung des Ansaugsystems der YF-12 in Originalgröße in einem 10 x 10 großen Überschall-Windkanal und für die Analyse des Pratt & Whitney J58-Triebwerks mit 144.567 Newton Schub im Propulsion Systems Laboratory (PSL) verantwortlich.
Durch die gemischte Kompressionszufuhr kann das Triebwerk bei niedriger Geschwindigkeit als Turbofan und bei hoher Geschwindigkeit als Staustrahltriebwerk betrieben werden. Dies ist sehr effizient, jedoch anfällig für Strömungsturbulenzen, die häufig einen als „Nichtstarten“ bekannten Zustand verursachen. Unter Unstart versteht man eine plötzliche Änderung des Luftstroms, die einen enormen Luftwiderstand erzeugt, der wiederum zum Abwürgen eines Motors oder zu heftigen Erschütterungen des Flugzeugs führen kann.
Lewis-Forscher untersuchen im November 1971 in einem 10 x 10 großen Windkanal einen Einlass einer abgestürzten SR-71. Im folgenden Jahr sammelten sie aerodynamische Daten unter verschiedenen Bedingungen in einem Windkanal. Sie testeten außerdem ein neues Ansaugkontrollsystem der Lewis-Ingenieure Bobby Sanders und Glenn Mitchell, das mehrere mechanische Ventile verwendet, um Startschwierigkeiten zu verhindern. Es war das erste Mal, dass das System auf Hardware in voller Größe getestet wurde. Das Team testete außerdem die Wechselwirkungen zwischen Flugzeugzelle, Ansaugung, Motor und Steuersystemen unter normalen und turbulenten Bedingungen.
Im Sommer 1973 wurde als erstes Bauteil ein J-58-Motor in Originalgröße in der zweiten PSL-Druckkammer in Lewis getestet. Im darauffolgenden Jahr sammelten die Forscher Daten unter normalen und variablen Bedingungen. Bei den PSL-Tests wurden auch die Triebwerksemissionen gemessen, um die Emissionen bei Überschallflügen in großen Höhen einzuschätzen.
Das YF-12-Programm hat auch gezeigt, dass kleine Modelle zum Entwurf vollwertiger Überschalleinlässe verwendet werden können. Um die Auswirkungen des kleinen Modells und des Tunnels auf die Daten besser zu verstehen, wurden Flugdaten verwendet. Das Wichtigste dabei war, dass das Lewis-Programm zur Entwicklung eines digitalen Steuerungssystems führte, das die Reaktion des Überschalleinlasses auf Strömungsstörungen verbesserte und Motorneustarts praktisch überflüssig machte. Viele der Ideen des Programms wurden Anfang der 1980er Jahre bei der Konstruktion des Flugzeugs SR-71 angewendet und trugen über mehrere Jahrzehnte zu den Bemühungen der NASA bei, ein Überschall-Passagierflugzeug zu entwickeln.
Das YF-12-Programm endete 1979, als die NASA ihren Schwerpunkt auf andere Prioritäten in der Luftfahrt verlagerte. Während dieser Zeit absolvierten die YF-12s nahezu 300 Forschungsflüge und schlossen damit ein Jahr Bodentests im Windkanal der NASA ab.
An Khang (laut Interesting Engineering )
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