항공기, NASA 초음속 비행 기술 개발에 도움

VnExpressVnExpress25/02/2024

[광고1]

YF-12 전투기는 NASA 엔지니어가 초음속으로 비행할 때 발생하는 엔진 정지와 심한 진동 문제를 극복하는 데 큰 도움이 되었습니다.

YF-12 전투기는 음속의 3배로 날 수 있다. 사진: 위키피디아

YF-12 전투기는 음속의 3배로 날 수 있다. 사진: 위키피디아

Interesting Engineering 에 따르면, 클리블랜드에 있는 NASA 루이스 연구 센터는 YF-12 전투기를 사용하여 초음속 비행 기술을 개발했습니다. 1940년대 이래 항공 추진 연구의 최전선에 있는 이 센터는 더 길고 빠른 초음속 비행을 위한 기술 향상을 목표로 합니다.

로켓 추진의 벨 X-1은 1947년 10월, 음속보다 빠른 속도로 비행한 최초의 항공기로 역사에 이름을 올렸고, 초음속 비행의 문을 열었습니다. 벨 X-1 이후로 많은 군용기가 초음속 속도를 달성했지만, 록히드 마틴 블랙버드 시리즈에 필적하는 항공기는 없었습니다. A-12, YF-12 요격기, SR-71 정찰기 등의 세련된 스텔스 항공기가 장시간 초음속으로 순항하는 데 최초로 성공했습니다. 그들은 24,384m 이상의 고도에서 음속보다 3배 더 빠르게 날 수 있습니다. 그러나 대형 수송 항공기의 기술을 업그레이드하는 것은 어려운 일이다. 그 이유는 초음속 비행 중 추진 시스템이 어떻게 작동하는지 밝혀내기 위해서는 더 많은 데이터가 필요하기 때문이다.

블랙버드의 설계 및 시험 과정에서 발견되지 않은 문제를 해결하고 초음속 압축-혼합 입구라고 알려진 핵심 기술을 발전시키기 위해 군은 1969년에 퇴역한 두 대의 YF-12를 NASA의 드라이덴(현재의 암스트롱) 비행 연구 센터에 임대해 주었는데, 이는 YF-12 비행 데이터를 NASA의 에임스, 랭글리 및 루이스 연구 센터의 풍동 데이터와 비교하는 NASA-USAF 합동 프로젝트의 일환이었습니다.

루이스 팀은 1950년대 초반부터 풍동에서 초음속 흡입구를 연구하고 델타 다트 요격기에 초음속 노즐을 테스트해 왔습니다. 새로운 프로젝트에서 루이스는 10 x 10 초음속 풍동에서 YF-12의 실물 크기 흡입구를 테스트하고 추진 ​​시스템 연구소(PSL)에서 144,567 뉴턴 추력의 프랫 & 휘트니 J58 엔진을 분석하는 책임을 맡았습니다.

혼합 압축 흡입구를 사용하면 엔진이 저속에서는 터보팬으로, 고속에서는 램젯으로 작동할 수 있습니다. 이는 매우 효율적이지만 유동 난류에 취약하여 종종 "시동 불가"라고 알려진 상태가 발생합니다. 시동 불량은 공기 흐름에 갑작스러운 변화를 일으켜 엄청난 항력을 발생시키는 현상으로, 이로 인해 엔진이 멈추거나 비행기가 격렬하게 흔들릴 수 있습니다.

루이스 연구원들이 1971년 11월 10 x 10 풍동에서 추락한 SR-71의 흡입구를 조사하고 있습니다. 그 다음해에 그들은 풍동에서 다양한 조건 하의 공기역학 데이터를 수집했습니다. 그들은 또한 루이스 엔지니어인 바비 샌더스와 글렌 미첼이 개발한 새로운 흡기 제어 시스템을 테스트했는데, 이 시스템은 여러 개의 기계식 밸브를 사용하여 시동 불량을 방지합니다. 이 시스템이 실제 하드웨어에서 테스트된 것은 이번이 처음이었습니다. 연구팀은 또한 정상 및 난류 조건에서 기체, 흡입구, 엔진 및 제어 시스템 간의 상호 작용을 테스트했습니다.

1973년 여름, 실물 크기의 J-58 엔진이 루이스의 두 번째 PSL 압력 챔버에서 테스트되는 첫 번째 하드웨어가 되었습니다. 연구자들은 다음 해에 정상적인 조건과 변화하는 조건에서 데이터를 수집했습니다. PSL 테스트에서는 초음속 비행의 고고도 배출량을 평가하기 위해 엔진 배출량도 측정했습니다.

YF-12 프로그램은 또한 소규모 모델을 사용하여 실물 크기의 초음속 흡입구를 설계할 수 있음을 보여주었습니다. 비행 데이터는 소규모 모델과 터널이 데이터에 미치는 영향을 더 잘 이해하는 데 사용되었습니다. 가장 중요한 점은 루이스 프로그램을 통해 초음속 흡입구의 유동 교란에 대한 반응을 개선하는 디지털 제어 시스템을 개발해 엔진 재시동을 사실상 없앴다는 것입니다. 이 프로그램의 많은 아이디어는 1980년대 초 SR-71 항공기 설계에 적용되었으며, 수십 년 동안 NASA가 초음속 여객기를 만들려는 노력에 기여했습니다.

YF-12 프로그램은 NASA가 다른 항공 우선순위에 초점을 맞추면서 1979년에 종료되었습니다. 그 기간 동안 YF-12는 약 300회의 연구 비행을 했고, NASA의 풍동에서 1년간의 지상 테스트를 완료했습니다.

안 캉 ( 흥미로운 엔지니어링 에 따르면)


[광고2]
소스 링크

Comment (0)

No data
No data

Event Calendar

Cùng chủ đề

Cùng chuyên mục

Cùng tác giả

No videos available