نسل نوين هواپيماها

مقدمه : مقاله پيش رو جهت آشنايی با نسل جديد از فضاپيماها ارائه شده است

نسل نوين هواپيماهای فضايی

هوا پيمای آزمايشی X-43A در تاريخ 16 November 2004 ركوردی تازه در سرعت هوا پيما ها را به ثبت رساند در يك تست بدون سرنشين با اين هواپيما X-43Aبه سرعتی معادل 10 ماخ دست يافت كه حدودا برابر10600 كيلومتر بر ساعت می باشد با دست يابی به اين سرعت ، ركورد قبلی سرعت را كه 7 ماخ بود و در تاريخ 7 March 2004 توسط همين هواپيما يه ثبت رسيده بود شكسته شد

X-43A اولين فضاپيمايی می‌باشد كه با استفاده از موتور های

تنفس هوايی با سرعت هيپر سونيك پرواز نموده است

اما چيزی كه اين نوع هوا پيما را از هوا پيماهايی كه قدرتشان را از موشك پرتاب تامين می كنند متمايز می كند اين است كه اين هوا پيما قدرت را از موتور جت اسكرم تامين می نمايد.

به جای استفاده از اكسيژن ذخيره شده به منظور احتراق با هيدروژن اكسيژن جو را در حين پرواز تجزيه و مورد استفاده قرار می دهد با حذف نياز به حمل اكسيژن ذخيره و كاهش وزن هواپيما

X-43A پيش بينی می‌شود هزينه های سفر به مدار زمين كاهش يابد.

طرح اوليه اين هواپيما از تخته مخصوص موج سواری در هوا گرفته شده است . باله هايی باريك حدود 1.5 متر ، طول 3.5 متر ، ضخامتی معادل 0.61 متر با وزنی حدود 1270 كيلوگرم

مشخصات اصلی بدنه اين هواپيما می‌باشد . اما مهمترين بخش اين هواپيما موتورهايش می باشند .

ابعاد و طرح كلی X-43A

برای آشنايی بهتر با اين هواپيما ابتدا می بايست هواپيماهايی با موتور جت معمولی را مور مطالعه قرار داد . يك هواپيما با موتور جت معمولی نيروی پيشران خود را از احتراقی كه حاصل از سوختن يك اكسيد كننده مايع با هيدروژن در محفظه احتراق می‌باشد تامين می كند. گازهای حاصل از احتراق جريانی از گازهای داغ با فشار و سرعت بالا پديد می آورند كه با عبور از نازلی كه بر سر راه خروجی آنها قرار گرفته است شتاب بيشتری پيدا می كنند تا به سرعتی معادل 8000 تا 16000 كيلومتر بر ساعت برسند تا نيروی محوری مورد نظر را تامين نمايند

اشكال موتور های جت معمولی آن است كه به اكسيژن ذخيره شده زيادی احتياج دارند به عنوان مثال شاتل فضايی 143000 گالن اكسيژن مايع را با خود حمل می كند كه وزنی برابر616432 كيلوگرم دارد بدون نياز به حمل اين مقدار اكسيژن مايع وزن شاتل به تنهايی برابر با 74842 كيلوگرم خواهد بود .

سيستم تنفس هوايی

موتور جت اسكرم طرحی ساده بدون اجزایی كه دارای حركتی باشند می‌باشد. X-43A طراحی شده است تا بخشی از سيستم قدرت مورد استفاده قرار گيرد قسمت های جلويی عمل مكش جريان هوا را بر عهده دارند و قسمت های عقبی مانند نازلی كه وظيفه شتاب دادن به جريان هوای خروجی ا را عهده دار می باشند عمل می كنند

خروج گازها در يك موتور جت اسكرم با خروج آتش همراه خواهد بود

احتراق در موتور فقط در سرعت هايی معادل سرعت صوت انجام می شود زيرا هوا می‌بايست با سرعتی زياد جريان داشته باشد تا بتواند متراكم شود بهتر از آن استفاده از يك كمپرسور دورانی

مانند آنچه در موتورهای توربو جت استفاده می شود می‌باشد سرعت پيشروی و سيستم های آيرودينامكی به گونه ای عمل می كنند تا هوا فشرده ، و وارد موتور گردد سپس سوخت هيدروژن به داخل هوا تزريق می شود و انبساط گازهای داغ ناشی از سوختن به هوای خروجی شتاب می دهد تا نيروی پيشران شگرفی را به وجود آورد

همان طور كه قبلا اشاره گرديد هواپيما هايی كه نيروی رانش خود را از سيستم جت اسكرم به دست می آورند اكسيژنی با خود حمل نمی كنند اين بدين معنی می‌باشد كه آنها نمی توانند مانند فضاپيما های معمولی از زمين بلند شوند . X-43A به يك راكت تقويت كننده برای رسيدن به سرعت هيپر سونيك نياز دارد و سپس در نقطه معينی آن را رها كرده و خود ادامه مسير را به تنهايی می‌پيمايد . اين راكت تقويت برای كار كردن موتور های اسكرم جت يك نياز اساسی می باشد

نمای اتصال X-43A به راكت تقويت پيشران از نوع بالدار

در اين جا خلاصه ای از چگونگی عملكرد X-43A در تست های به عمل آمده ارائه می گردد

1. X-43A به يك راكت تقويت از نوغ بالدار نياز دارد
2. X-43A وراكت شتاب دهنده تا فاصله 6000 متری با هواپيمای B-52 با عملكردی بهبود يافته به حمل می‌شود
3. B-52 هواپيمای X-43A را با رها سازی در هوا از خود جدا می كند
4. راكت شتاب دهنده سرعتی معادل با 5 ماخ با ارتفاعی برابر 30500 متر را برای هواپيما فراهم می آورد
5. X-43A از راكت شتاب دهنده مجزا عمل كرده و با برنامه از پيش تعيين شده و قدرت خود حركت می كند
6. X-43A بعد از مدت كوتاهی‌پرواز بر روی دريا منفجر شد

بر اساس اظهارات مقامات ناسا موتور های اسكرم جت يك گام مهم در پيشرفت های آينده ناسا خواهد بود و سفرهايی ايمن ، با قابليت اعتماد بيشتر و ارزانتر برای حمل بار و مسافر را به فضا فراهم می آورند .

تعاريف :

هيپر سونيك : معادل سرعتی‌ حدود 5 الی 6 برابر سرعت صوت

منابع :

NASA Developments Center

Design News Magazine