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El avión Boeing X-51 Waverider

El Boeing X-51 Waverider es un avión experimental de investigación no tripulado con estatorreactor para vuelos hipersónicos a Mach 5 (3300 mph; 5300 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 el 1 de mayo de 2013, el vuelo hipersónico propulsado de mayor duración.

Waverider se refiere en general a aeronaves que aprovechan la sustentación 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]

Diseño y desarrollo

En la década de 1990, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL) comenzó el programa HyTECH para propulsión hipersónica . Pratt & Whitney recibió un contrato del AFRL para desarrollar un motor estatorreactor alimentado con hidrocarburos que condujo al desarrollo del motor SJX61. El motor SJX61 estaba originalmente destinado al X-43C de la NASA , que finalmente fue cancelado. El motor se aplicó al programa de demostración de motores estatorreactores del AFRL a fines de 2003. [4] El vehículo de prueba de vuelo estatorreactor fue designado X-51 el 27 de septiembre de 2005. [5]

X-51A bajo el ala de un B-52 en la Base Aérea Edwards , julio de 2009

En las demostraciones de vuelo, el X-51 es llevado por un B-52 a una altitud de aproximadamente 50.000 pies (15 km; 9,5 mi) y luego liberado sobre el Océano Pacífico. [6] El X-51 es propulsado inicialmente por un cohete de combustible sólido MGM-140 ATACMS a aproximadamente Mach 4,5 (3.000 mph; 4.800 km/h). Luego, el cohete se desecha y el estatorreactor 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 utiliza combustible JP-7 para el estatorreactor SJY61, que lleva 270 lb (120 kg) a bordo. [1]

Aplicaciones de la tecnología hipersónica

DARPA alguna vez consideró al 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 los Estados Unidos planeó aplicar la tecnología X-51 al misil de ataque de alta velocidad (HSSW), de tamaño similar al X-51. Se esperaba que el HSSW volara en 2020 y entrara en servicio a mediados de la década de 2020. Tenía un alcance de 500 a 600 millas náuticas (930 a 1110 km), volaba a Mach 5-6 y cabía en un F-35 o en la bahía interna de un bombardero B-2 . [11]

Pruebas

El motor SJX61-2 completa con éxito las pruebas en tierra simulando condiciones de vuelo de Mach 5.

Pruebas en tierra y sin alimentación

Las pruebas terrestres del X-51A comenzaron a finales de 2005. [ cita requerida ] Una versión preliminar del X-51, el "Ground Demonstrator Engine 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 se completó con éxito un vuelo simulado del X-51 a Mach 5 el 30 de abril de 2007. [13] [14] La prueba tiene como objetivo observar la aceleración entre Mach 4 y Mach 6 y demostrar que el 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 realizó el 9 de diciembre de 2009, [17] [18] con vuelos adicionales a principios de 2010. [19] [20]

Pruebas de vuelo con motor

X-51 acoplado a un B-52H para realizar pruebas el 1 de mayo de 2013

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 del campo de tiro naval de Point Mugu 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 (3300 mph; 5300 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 planificada de 300 segundos. [22] [23] La prueba tuvo el tiempo de vuelo hipersónico más largo de 140 segundos mientras estaba bajo su potencia de estatorreactor. [23] El X-43 tuvo el tiempo de combustión de vuelo más largo anterior de 12 segundos, [23] [24] [25] al tiempo que establecía 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 agregaran dos vuelos de prueba para aumentar el total a seis, y que los vuelos se realizaran en intervalos de cuatro a seis semanas, siempre que no haya fallas. [26]

El segundo vuelo de prueba estaba inicialmente programado para el 24 de marzo de 2011, [27] pero no se llevó a cabo 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 antes de tiempo debido a un evento de desarraigo en la entrada después de ser impulsado a una velocidad de Mach 5. Los datos de vuelo de la prueba estaban siendo investigados. [29] Un B-52 liberó al X-51 a una altitud aproximada de 50.000 pies (15.000 m). El motor estatorreactor del X-51 se encendió con etileno , pero no realizó la transición correcta al funcionamiento con 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; 5300 km/h). [32] Después de separarse de su cohete propulsor, la nave perdió el control y se estrelló en 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 estatorreactor pudiera encenderse. [34] [35]

El 1 de mayo de 2013, el X-51 realizó su primera prueba de vuelo con éxito 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 (3200 mph; 5100 km/h) por el cohete propulsor. Luego se separó limpiamente del propulsor y encendió su propio motor. El avión de prueba luego aceleró a Mach 5,1 (3400 mph; 5400 km/h) y voló durante 210 segundos hasta quedarse sin combustible y sumergirse 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 exitoso vuelo servirá como investigación para aplicaciones prácticas del vuelo hipersónico, como un misil, un reconocimiento, un transporte y una primera etapa de respiración de aire para un sistema espacial. [39]

Presupuesto

Datos de Boeing, [40] Fuerza Aérea [1]

Actuación

Véase también

Referencias

  1. ^ abc «Fichas técnicas: X-51A Waverider». Fuerza Aérea de Estados Unidos . Consultado el 6 de abril de 2015 .
  2. ^ "La revisión de diseño y la prueba de motor exitosas acercan al Boeing X-51A al vuelo". Boeing. 1 de junio de 2007. Archivado desde el original el 11 de junio de 2008.
  3. ^ "La nueva Dirección de Sistemas Aeroespaciales de la AFRL toma forma". USAF. 27 de junio de 2012. Archivado desde el original el 9 de marzo de 2013.
  4. ^ Warwick, Graham. "El X-51A demostrará el primer estatorreactor práctico" Archivado el 8 de febrero de 2010 en Wayback Machine . Flight International , 20 de julio de 2007.
  5. ^ "Informe mensual de logros de la Dirección de Propulsión" (PDF) . Fuerza Aérea de los Estados Unidos. Septiembre de 2005. Archivado desde el original (PDF) el 12 de diciembre de 2006.
  6. ^ "WaveRider realiza su primer vuelo". Air Force Times. 21 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 1 de enero de 2013. Consultado el 22 de diciembre de 2009 .
  7. ^ "La revisión de diseño y la prueba de motor exitosas acercan al Boeing X-51A al vuelo" Archivado el 11 de junio de 2008 en Wayback Machine . Boeing, 1 de junio de 2007. Consultado el 28 de julio de 2008.
  8. ^ "Vuelo del X-51A Waverider planeado para el 25 de mayo" Archivado el 20 de octubre de 2012 en Wayback Machine . Fuerza Aérea de EE. UU., 20 de mayo de 2010. Consultado: 20 de mayo de 2010.
  9. ^ Berger, Brian. "La NASA ayuda a la Fuerza Aérea de Estados Unidos a prepararse para los vuelos del X-51 en 2009". Archivado el 5 de junio de 2009 en Wayback Machine . Space.com, 8 de septiembre de 2008.
  10. ^ Trimble, Stephen. "DARPA cancela el proyecto de prueba hipersónica Blackswift" Archivado el 20 de mayo de 2011 en Wayback Machine . Flight Global, 13 de octubre de 2008.
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  12. ^ "Completa la prueba de Mach 5 del sistema de propulsión hipersónica". Space Daily . Consultado el 28 de julio de 2008 .
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  28. ^ Croft, John. "La Fuerza Aérea lanza una misión, pero opta por no lanzar el X-51A" Archivado el 26 de marzo de 2011 en Wayback Machine . Flight International , 25 de marzo de 2011.
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  33. ^ Weinberger, Sharon (15 de agosto de 2012). «X-51 Waverider: las ambiciones de un jet hipersónico se quedan cortas». BBC . Consultado el 15 de agosto de 2012 .
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  35. ^ "Falla de agosto del Boeing X-51 probablemente debida a aletas y resonancia" Archivado el 14 de octubre de 2016 en Wayback Machine . Flightglobal.com, 25 de octubre de 2012.
  36. ^ "El Boeing X-51A WaveRider establece un récord con su cuarto vuelo exitoso" Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine . Boeing, 3 de mayo de 2013.
  37. ^ "El programa hipersónico X-51 finaliza con éxito" Archivado el 11 de octubre de 2016 en Wayback Machine . Flight International, 3 de mayo de 2013.
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  40. ^ "X-51A Waverider Backgrounder" Archivado el 6 de septiembre de 2012 en Wayback Machine . Boeing, septiembre de 2012.

Enlaces externos

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