Ultranopean lentämisen ongelmista

Lockheed Martin XF-38A "BLACK CROW"
(NASA:n kuva)
Kuva I

Kun puhutaan lentokoneista, jotka lentävät hypersoonisella nopeudella, eli niiden nopeus on suurempi kuin X-15 rakettilentokoneen saavuttama Mach 6, niin silloin pitää muistaa se, että nuo koneet ovat varsin toisenlaisia käsitellä kuin nuo 1960-luvun rakettilentokoneet, jotka kykenivät tuohon nopeuteen vain muutamien minuuttien ajan kerrallaan. Nämä nykyaikaiset hypersooniset koneet ovat paljon suurempaan operaatiokapasiteettiin kykeneviä, ja niiden voimajärjestelmät ovat sellaisia, että ne voidaan tankata ilmassa, ja niissä on sekä normaalit suihkumottorit että myös patoputkimoottorit eli ramjetit sekä scramjetit, joita ne käyttävät ikään kuin vaiheittain, eli ensin tuo kone lähtee liikkeelle normaaleilla suihkumottoreilla, ja kun nopeus kasvatetaan noin 800-kilometrin tuntinopeuteen voidaan ramjet käynnistää. Sitten jos on tarvetta, niin ramjet kiihdyttää nopeuden sellaiseksi, että hypersooninen patoputkimoottori eli scramjet käynnistetään.

Vaikka koneessa olisi PDWS eli Pulse Detonation Wave System, niin sitä ehkä kuitenkin lennetään normaalissa lennossa tavallisten suihkumoottorien avulla. PDWS eli läppäramjet- tai scramjet on hiukan liian vaikea hallita alhaisella nopeudella, eli tuo PDWS on samanlainen moottori kuin V-1 pommissa käytetty läppämoottori, mutta se on muotoiltu siten, että sitä voidaan käyttää myös super- tai hypersoonisella nopeudella. Syy miksi on kehitetty kaksi patoputkimoottorityyppiä eli ramjet sekä scramjet, johtuu siitä, että hyvin suurella nopeudella liikuttaessa alkaa normaalissa ramjetissä palotapahtuma siirtyä tuon laitteen takaosaan, joten tarvitaan uusi muotoilu. Normaalisti ram- scramjet moottoreissa ei ole ollenkaan liikkuvia osia, vaan ilma puristuu tietyllä tavalla muotoiltuun putkeen, missä se sitten kuumenee patopaineen ansiosta, ja kun siihen suunnataan polttoaineen ruiskutus, niin silloin tapahtuu sytytys, ja tuo ramjet sitten voi kiihdyttää lentokoneen noin mach 5-8 tasolle, joka vaaditaan scramjetin käynnistämiseen.

X-51 "WAVERIDER" Scramjet-testikone sijoitettuna
B-52:n siiven alle Waverider-koneen
testilento-ohjelman aikana
(USAF Kuva)
Kuva II

Mutta ongelma on aina ollut se, että ramjetia ei voida käynnistää koneen ollessa paikallaan. Siksi kehitettiin PDWS, missä koneen moottorin ilmanotto peitetään läpillä, jonka jälkeen palokammioon ruiskutetaan polttoainetta, mikä sitten sytytetään sähkökipinällä. Tuon jälkeen polttokammion paine painaa tuota läppäjärjestelmää kiinni, ja kun kone syöksyy eteenpäin, niin silloin ulkoilman viima avaa taas nuo läpät. Lentokoneen ongelmana on sitten myös sopivan polttoaineen löytäminen, koska kerosiini ei täytä vaatimuksia ultranopean lennon suhteen, joten uuden sukupolven ramjeteissa käytetään polttoaineena vetyä tai nitrometaania, joista vety on yleisempää. Nitrometaani pitää sisällään happea, joten jos tuli pääsee tuon koneen tankkiin, niin seurauksena on räjähdys. Vety ei itsessään pala, joten sitä voidaan turvallisesti käyttää noissa koneissa, joihin se johdetaan nesteytetyssä eli äärimmäisen kylmässä muodossa, ja tuota samaa vetyä voidaan silloin käyttää ramjetin tai scramjetin jäähdyttämiseen.

Ja jos halutaan lentää ilmakehän ulkopuolelle, niin riittää että tuo avaruusalus kiihdyttää täyteen nopeuteen ilmakehässä, ja kun korkeus kasvaa niin suureksi, että happi ei enää riitä ilmakehässä, niin noihin moottoreihin voidaan sitten alkaa ruiskuttaa myös netehappea, jolloin kone voi lentää avaruuteen. kyseistä moottoria kutsutaan nimellä rakettiramjet, ja se on ehkä tulevaisuuden normaaleilta kiitoradoilta lähtevien avaruussukkuloiden voimanlaite. Tuo hypersooninen lentokone aiheuttaa kuitenkin ongelmia maan pinnalla, koska niiden aiheuttama paineisku on paljon laajempi kuin perinteisen suihkuhävittäjän. Tämä aiheuttaa sitten lintujen putoamista taivaalta, sekä karjan vauhkoontumista sekä myös karjakuolemia, jos tuo kone lentää monta kertaa nopeammin, kuin mitä ne koneet, mille lentotaulukot on tehty lentävät. Ja kuten tiedämme, niin maahan osuessaan hypersooninen ilmakartio on kovempi kuin teräs, joten jos kone lentää liian alhaalla, niin se sitten voi aiheuttaa sekä karjan kuolemia, että myös ihmisille tyyppillisiä kovan melun ongelmia kuten päänsärkyä.


ilmailukokeiluja.blogspot.fi