Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Raketoplány #7: Překonávání bariér

Už v polovině 40. let zahájili ve Spojených státech amerických vývoj experimentálních raketových letounů, které představují druhý hlavní směr v poválečném období. Cílem bylo nejprve prolomení zvukové bariéry a posléze vytváření a překonávání dalších rekordů v maximální dosažené rychlosti nebo výšce.
Unikly vám předešlé díly?  
Raketoplány #1: První raketové kluzáky, známé i neznámé prototypyRaketoplány #2: Sovětské raketové stíhačky
Raketoplány #3: Německé a japonské raketové letouny za 2. světové války – 1. částRaketoplány #4: Německé a japonské raketové letouny za 2. světové války – 2. část
Raketoplány #5: Rychleji a výše  – 1. částRaketoplány #6: Rychleji a výše – 2. část

Bell X-1 pokořil zvukovou bariéru

Po diskuzích zadalo letectvo společně s NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) v březnu 1945 vývoj letounu, který by mohl překonat rychlost zvuku. Stavba celkem tří prototypů označovaných jako XS-1 ("Experimental, Supersonic", až posléze jen X-1) byla zadána společnosti Bell. Ani ne za rok, 19. ledna 1946 pak došlu k prvnímu, prozatím klouzavému letu.

Od začátku bylo zřejmé, že proudové motory nebude možné z vícero důvodů použít. Volba proto padla na čtyřkomorový raketový motor Reaction Motors XLR11-RM-3 spalující etylalkohol a kapalný kyslík s maximálním tahem (při činnosti všech 4 komor) 27 kN. Zásoba pohonných látek umožňovala jen 4 minuty a 40 sekund raketového letu, ale i to stačilo po vynesení letounu k jeho urychlení na nadzvukovou rychlost. Tým kolem Lawrance Dala „Larry“ Bella a Johna Stacka ovšem čekalo vyřešení snad ještě tvrdšího oříšku – samotný design letounu. Ten byl v podstatě „kulkou s křídly“ vzhledem k tomu, že se blízce podobal náboji Browning, jenž byl známý svou stabilitou.

Bell X-1A za letu (Wikipedia, U. S. Air force)

X-1 nevzlétal (s jednou jedinou výjimkou z ledna 1949) stejně jako celá řada budoucích raketových letounů, nýbrž byl vynášen upraveným bombardérem, v tomto případě B-29 Superfortress. Pilot raketoplánu přebíral řízení po odhození a až následně spouštěl vlastní pohon. Takové schéma letu je obecně označováno jako tzv. vzdušný start. Jeho výhodou je úspora paliva, které by jinak bylo nutné spálit kvůli dosažení požadované výšky.

K historickému letu došlo 14. října 1947. Do kokpitu X-1 pojmenovaném Glamorous Glennis po své manželce s těžkostmi usedá Charles "Chuck" Yeager. O víkendu si totiž při projížďce na koni ošklivě pohmoždil pravou ruku a zlomil dvě žebra a k uzavření průlezu proto musí použít kus násady od koštěte. Po odhození z nosného bombardéru stabilizoval letoun a následně zažehl zprvu dvě a následně další dvě komory. Poté zrychluje a zároveň nabírá výšku. Ve výšce 11 km stabilizuje třesoucí se letoun do vodorovného letu a chystá se při vzrůstající rychlosti na překonání rychlosti zvuku, ke kterému zanedlouho poté dochází: naměřena rychlost M = 1,06 ve výšce 13 km. Poté už následoval klouzavý návrat a přistání.

Vskutku historický let prozatím zůstával před veřejností utajen. Sám Yeager jej jen večer decentně zapil v místním baru na základně. Samo letectvo zpočátku úspěch v podstatě tajilo. Když až v prosinci se zprávou přišli novináři z Aviation Week a The Los Angeles Times, dokonce zvažovalo žalobu. Až v polovině následujícího roku se nechal slyšet velitel letectva, že k překonání zvukové bariéry došlo již dvěma letouny.

Mezitím program pokračoval dál a přinesl znalosti z chování při nadzvukové rychlosti. Ještě s variantou letounu X-1A 28. května vystoupal Arthur W. Murray až do v té době rekordní výšky 27 570 m. Naopak nejvyšší rychlosti dosáhl na X-1E další zkušební pilot Joseph A. Walker. Varianty X-1B a X-1D vznikly pro výzkum zahřívání a přenosu tepla v konstrukci. X-1C měl zase pomáhat s výzkumem zbraňových systémů při nadzvukových rychlostech, byť k tomu nakonec posloužily stíhací letouny F-86 Sabre a F-100 Super Sabre.

Douglas D-558-2 Skyrocket dvakrát rychlejší než zvuk

Souběžně s Bell X-1 probíhal projekt dalšího raketového letounu D-558-2 Skyrocket. Nestálo za ním jako v prvním případě letectvo, nýbrž námořnictvo jakožto samostatná složka ozbrojených sil Spojených států amerických.

D-558-2 Skyrocket měl rozpětí 7,6 m a na délku měřil 13 m. Prázdný vážil pouhých 4 795 kg a vypouštěcí hmotnost dosahovala k 7 161 kg při použití raketového motoru. Tím byl čtyřkomorový Reaction Motors XLR8-RM-5 spalující ethylalkohol a kapalný kyslík, dávající tah až 27 kN. Jako nosný letoun byl využit hlídkový letoun P2B (námořní varianta bombardéru B-29).

Douglas D-558-2 Skyrocket těsně po odhození z P2B

Celkem byly postaveny tři prototypy raketového letounu Skyrocket, které dohromady letěly 313 krát. 21. srpna 1953 s ním Marion Carl dosáhl v letu max. rychlosti M = 1,728 a především dostoupal do výšky 25 370 m, což byl v té době neoficiální rekord. Historicky nejvýznamnější let se uskutečnil o několik měsíců později 20. listopadu 1953, kdy na něm Scott Crossfield dosáhl vůbec poprvé dvojnásobku rychlosti zvuku, konkrétně rychlosti M = 2,005. A to jen krátce před padesátiletým výročím prvního pilotovaného stroje těžšího než vzduch. Další dvoumachové lety si letoun už nepřipsal, což vzhledem k již získanému historickému zápisu a mnoha získaným zkušenostem vlastně vůbec nevadilo.

X-2 skončil úspěchem a havárií zároveň

Překonání rychlosti zvuku raketoplánem X-1 pochopitelně znamenalo velký úspěch a zároveň potvrzení, že se jde tou správnou cestou. Ačkoliv by se mohlo zdát, že k překonání dalších limitů bude postačovat jen zvyšování tahu raketového motoru, opak byl pravdou. Při zkušebních letech se objevily nemalé problémy se stabilitou a především s ovladatelností při překonávání i letu v nadzvukové rychlosti. Konstruktéři také věděli, že při rychlostech blížících se Mach 3 se začíná projevovat nadměrné ohřívání. Bylo proto rozhodnuto postavit nový raketový letoun X-2 právě pro dosažení takových rychlostí.

Bell X-2 byl s rozpětím 9,8 m a délkou 11,5 m o něco větší než svůj předchůdce. Prázdný vážil 5 600 kg a po natankování dokonce 11 300 kg. Jako nosič už proto sloužil upravený bombardér B-50 Superfortress. Opět až po vypuštění přicházel na řadu vlastní dvoukomorový raketový motor Curtiss-Wright XLR25 spalující alkohol a kapalný kyslík s maximálním tahem 67 kN. Ve snaze o maximální rychlost navrhli konstruktéři šípovité křídlo a kvůli zahřívání sáhli po ocelových a nikl-měděných slitinách.

Při prvním bezmotorovém letu 27. června 1952 usedl za knipl nám všem už známý Jean „Skip“ Ziegler. Ten pak bohužel 12. května 1953 přišel o život, když ještě ve spojení s nosným letounem B-50 došlo k explozi.  K prvnímu motorovému letu tak došlo až 18. listopadu 1955, kdy za knipl usedl Frank K. "Pete" Everest. Během jeho devátého letu koncem července bylo dosaženo maximální rychlosti M = 2,87. Ukázalo se, že při takto vysokých rychlostech bylo velmi neúčinné, což prokázaly i následující testy v aerodynamickém tunelu.

X-2 za letu s oběma komorami raketového motoru (Wikipedia, NASA)

Výsledky ze zkušebních letů nicméně byly natolik ceněny, že bylo přikročeno k přípravám na další lety a přibráni dva piloti: Iven C. Kincheloe a Milburn G. „Mel“ Apt. První z nich se stal 7. září 1956 prvním pilotem, který dosáhl výšky přes 30 500 m, konkrétně až 38 466 m. Jen o dvacet dnů později, 27. září usedl do kokpitu druhý z pilotů, aby jako první člověk letěl třikrát rychleji než zvuk.

Po předvedení údajně precizní trajektorie dosáhl dokonce rychlosti M = 3,2 (v přepočtu 3 370 km /hod ve výšce 19 960 m). Krátce na to se navzdory instrukcím a naprosto nepochopitelně rozhodl pro obrat, což znamenalo ztrátu kontroly, sérii vývrtek, a nakonec náraz do země. V důsledku této tragédie došlo k ukončení programu. Zbytečné to celé však nebylo – byl položen základ pro veleúspěšný program raketoplánu X-15…

Tagy: 

Diskuse ke článku Raketoplány #7: Překonávání bariér

Pondělí, 17 Srpen 2020 - 12:06 | CyberAngel | Lawrance Dala „Larry“ Bella - takže Lawrence Dala...

Zobrazit diskusi