Boeing X-51

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Boeing X-51A Waverider
X-51 and B-52.jpg
Montage einer X-51 „Waverider“
Typ: Unbemannter Technologiedemonstrator
Entwurfsland: Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Hersteller:
Erstflug: 26. Mai 2010
Indienststellung: Keine Indienststellung, nur Testflüge
Produktionszeit:  ?
Stückzahl: 4

Die Boeing X-51A Waverider ist ein unbemanntes Demonstrationsflugzeug mit Staustrahltriebwerk, das eine Geschwindigkeit von Mach 6+ erreichen sollte. Die X-51A erreichte (beim letzten Flug) jedoch nur Mach 5,1. Die X-51A ist der direkte Nachfolger der X-43 und wird im Air Force Research Laboratory der Firmen Boeing, Pratt & Whitney und Rocketdyne sowie der DARPA entwickelt. Potentielle militärische Anwendungen werden bei Hyperschallflugzeugen und Raketen zur Bekämpfung zeitkritischer Ziele gesehen. Daneben spielen aber auch Überlegungen zur Entwicklung eines relativ billigen Raumtransporters eine Rolle. Die X-51A ist ein Einwegfluggerät. Jede der vier Maschinen flog deshalb nur einmal, bevor sie in den Pazifik stürzte.

Beschreibung[Bearbeiten]

Die Entwicklung der X-51A begann Ende 2004 bzw. Anfang 2005, nachdem die Flugversuche der X-43 abgeschlossen waren und DARPA im Rahmen des inzwischen eingestellten Falcon-Projekts ein weiteres Demonstrationsflugzeug für den Antrieb mit Staustrahltriebwerk benötigte. Die Bodentests wurden 2006 und 2007 erfolgreich durchgeführt. Die X-51A ging aus früheren Projekten, wie dem Advanced Rapid Response Missile Demonstrator hervor. Als Besonderheit wird bei der X-51 schwer entflammbarer Flugzeugtreibstoff des Typs JP-7 eingesetzt, der für die Lockheed SR-71 entwickelt wurde, und zur Zündung Ethylen verwendet. Alle vorherigen Staustrahltriebwerke wurden mit Wasserstoff angetrieben, der in der Handhabung gefährlich ist. Ein Wasserstofftank ist zudem verhältnismäßig groß und nimmt so den größten Teil des verfügbaren Platzes ein. Die X-51A war außerdem als Wellenreiter zum Ausnützen des Kompressionsauftriebs ausgelegt.

Testflug einer B-52 mit montierter X-51A

Der Erstflug des Flight Test Vehicle 1 (FTV 1) war für den 27. Oktober 2009 geplant, wurde mehrmals verschoben und schließlich am 26. Mai 2010 von der Edwards Air Force Base in der Mojave-Wüste in Kalifornien aus durchgeführt.[1][2][3] Drei weitere im Bau befindliche Exemplare sollen Flüge absolvieren.[2]

Zum Start wurde der Flugkörper an einem Flügelpylon einer Boeing B-52H auf eine Höhe von ungefähr 15 km gebracht[3] und bei etwa Mach 0,8 abgeworfen. Zwei begleitende P-3 Orion waren für die Erfassung von Telemetriedaten zuständig, während Bodenradarstationen die Bahnverfolgung übernahmen. Beschleunigt wurde das Fluggerät vom Booster einer taktischen Feststoffrakete MGM-140 ATACMS, der eine aerodynamische Verkleidung und leichtere Titandüsen erhielt. Bei einer Geschwindigkeit von Mach 4,8 wurden der Booster und eine Zwischenstufe in einer Höhe von knapp 20 km abgetrennt.[3]

Das Staustrahltriebwerk P & W Rocketdyne SJY 61-2 wurde dann bei einer Geschwindigkeit von Mach 4,8 aktiviert. Damit sich dabei die Brennkammer durch die über 1000 °C heiße hindurchströmende Luft nicht überhitzt, wird sie im Betrieb vom Treibstoff umflossen, der dabei verdampft. Die Kühlungskanäle sind dabei mit einer katalytischen Beschichtung versehen, die den schweren Treibstoff in leichtere Moleküle, wie z.B. Wasserstoff oder Ethylen, zersetzt. Diese verbrennen aufgrund der hohen Temperatur von Treibstoff und Arbeitsmedium innerhalb von einer Millisekunde. Da die dafür notwendige Temperatur nicht sofort nach Einschalten des Triebwerks vorhanden ist, wird zunächst Ethylen eingeleitet. Nach Erreichen der dafür notwendigen Bedingungen wird der Betrieb auf JP-7 umgestellt.[4] Die geplante Betriebszeit von 300 Sekunden für die Beschleunigung auf die geplante Endgeschwindigkeit von mehr als Mach 6 konnte nicht erreicht werden.[3] Die X-51 beschleunigte für 140 Sekunden auf ca. Mach 5, musste dann aber wegen Ausfall der Telemetrie-Verbindung zerstört werden. Trotz der kürzeren Betriebsdauer und geringeren Endgeschwindigkeit wird der Erstflug als erfolgreich angesehen.[3][5] Mit einer Beschleunigungsdauer von 150 Sekunden bei 211 Sekunden Flugzeit wurde der 10-Sekunden-Rekord der X-43 aus dem Jahr 2004 abgelöst.[6]

Der zweite Testflug am 13. Juni 2011 endete ebenfalls vorzeitig. Beim Übergang von Ethylen auf JP-7 kam es zu Problemen im Lufteinlauf. Versuche, den Strömungs- und Verbrennungsprozess zu stabilisieren, scheiterten, und der Flugkörper stürzte in den Pazifik.[7]

Ein weiterer Testflug am 15. August 2012 endete, wie die vorhergehenden Flüge auch, mit einem Absturz im Pazifik. Nur wenige Sekunden nach dem planmäßigen Ausklinken von der tragenden B-52 trat ein Fehler in einem der Leitwerksruder auf.[8]

Vor dem Start zum Mach 5,1 Flug von der Boeing B-52H

Beim vierten und letzten Testflug am 1. Mai 2013 erreichte die X-51A Mach 5,1. Das Triebwerk arbeitete mehr als sechs Minuten wobei die X-51 260 Seemeilen angetrieben zurücklegte.

Ziel der geplanten vier Tests der X-51 ist es unter anderem, die Zündung bei geringeren Geschwindigkeiten und Temperaturen auszulösen, als es bisher möglich ist. Derzeit ist eine Rakete erforderlich, um Staustrahlfluggeräte auf Zündgeschwindigkeit zu bringen. Die Ingenieure hoffen, dass in Zukunft zum Zünden die Geschwindigkeit ausreicht, die ein gewöhnliches Strahltriebwerk erreicht.

An den 54. Annual Laureate Awards der amerikanischen Fachzeitschrift Aviation Week ist das Projekt am 8. März 2011 in der Kategorie Aeronautics/Propulsion ausgezeichnet worden.[9]

Technische Daten[Bearbeiten]

  • Länge: 7,60 bis 7,90 m
  • Gewicht: 1814 kg
  • Höchstgeschwindigkeit: Mach 7+ (erreicht Mach 5,1)

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. X-51A Nears First Flight (englisch), abgerufen am 16. Februar 2010
  2. a b Aviation Week: First X-51A Hypersonic Flight Deemed Success, 26. Mai 2010
  3. a b c d e Flightglobal: X-51A Waverider reaches Mach 5 in 140 second scramjet flight, 27. Mai 2010
  4. http://spaceflightnow.com/news/n1005/16waverider/
  5. Deutschlandfunk: Im Hyperschalltempo über den Pazifik
  6. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatScramjet stellt neuen Zeitrekord auf. In: Raumfahrer.net. 28. Mai 2010, abgerufen am 29. Mai 2010.
  7. FlightGlobal: Second X-51 hypersonic flight ends prematurely. Abgerufen am 27. Juni 2011.
  8. dailymail.co.uk: X-51A Waverider spins out of control and crashes into the ocean after 15 seconds. Abgerufen am 16. August 2012.
  9. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatAviation Week Laureate Awards Go to Heroes, Leaders and Innovators. In: PR Newswire. 8. März 2011, abgerufen am 9. März 2011.

Literatur[Bearbeiten]

  • Dino Carrara: X-51A Rides the Wave, AIR International September 2009

Weblinks[Bearbeiten]