Tổng quan:
– Vai trò: Trình diễn công nghệ robot, máy bay thử nghiệm siêu âm
– Xuất xứ: Hoa Kỳ
– Nhà sản xuất: Boeing
– Chuyến bay đầu tiên: ngày 26/5/2010
– Người dùng chính: Không quân Hoa Kỳ
– Số lượng đã sản xuất: 4
– Chiều dài: 7,62 m
– Trọng lượng rỗng: 1.814 kg
– Động cơ: Tên lửa đẩy 1 × MGM-140 ATACMS
– Động cơ: 1 × Pratt & Whitney Rocketdyne SJY61 scramjet
– Tốc độ tối đa: 6.200 km/h (3.400 hl/g)
– Tốc độ tối đa: Mach 5.1
– Tầm hoạt động: 740 km (400 hl)
– Trần phục vụ: 21.300 m.
Boeing X-51 Waverider là một máy bay thử nghiệm nghiên cứu máy bay không người lái dùng để bay siêu âm với tốc độ Mach 5 (5.300 km/h) và độ cao 21.000 m. Máy bay này được đặt tên là X-51 vào năm 2005. Nó hoàn thành chuyến bay siêu âm đầu tiên được cung cấp năng lượng vào ngày 26/5/2010. Sau hai chuyến bay thử nghiệm không thành công, X-51 đã hoàn thành chuyến bay kéo dài hơn sáu phút và đạt tốc độ trên Mach 5 trong 210 giây. Ngày 1/5/2013 cho chuyến bay siêu thanh có thời gian dài nhất.
Waverider nói chung dùng để chỉ máy bay tận dụng lực nâng nén do sóng xung kích của chính chúng tạo ra. Chương trình X-51 là một nỗ lực hợp tác của Không quân Hoa Kỳ, DARPA, NASA, Boeing, và Pratt & Whitney Rocketdyne. Chương trình được quản lý bởi Ban Giám đốc Hệ thống Hàng không Vũ trụ trong Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Hoa Kỳ (AFRL).
Thiết kế và phát triển
Vào những năm 1990, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân (AFRL) đã bắt đầu chương trình HyTECH cho động cơ đẩy siêu âm. Pratt & Whitney đã nhận được hợp đồng từ AFRL để phát triển một động cơ phản lực phun nhiên liệu hydrocacbon dẫn đến sự phát triển của động cơ SJX61. Động cơ SJX61 ban đầu dành cho NASA X-43C, cuối cùng đã bị hủy bỏ. Động cơ đã được áp dụng cho chương trình Trình trình diễn động cơ Scramjet của AFRL vào cuối năm 2003. Phương tiện bay thử nghiệm scramjet được đặt tên là X-51 vào ngày 27/9/2005.
Trong các cuộc bay trình diễn, X-51 được B-52 chở đến độ cao khoảng 15 km và sau đó được thả trên Thái Bình Dương. X-51 ban đầu được đẩy bằng tên lửa đẩy rắn MGM-140 ATACMS lên khoảng Mach 4.5 (4.800 km/h). Bộ tăng tốc sau đó được cho ra đời và máy bay phản lực Pratt & Whitney Rocketdyne SJY61 của phương tiện tăng tốc nó lên tốc độ bay tối đa gần Mach 6 (6.400 km/h). X-51 sử dụng nhiên liệu JP-7 cho máy bay phản lực SJY61, chở được 120 kg trên máy bay.
Ứng dụng cho công nghệ siêu âm
DARPA từng coi X-51 là bước đệm cho Blackswift, một máy bay trình diễn siêu thanh đã được lên kế hoạch nhưng đã bị hủy bỏ vào tháng 10/2008.
Vào tháng 5/2013, Không quân Hoa Kỳ đã lên kế hoạch áp dụng công nghệ X-51 cho Vũ khí tấn công tốc độ cao (HSSW), một loại tên lửa có kích thước tương tự như X-51. HSSW dự kiến sẽ bay vào năm 2020 và đi vào hoạt động vào giữa những năm 2020. Nó phải có tầm bắn 500-600 hl, bay với vận tốc Mach 5-6 và phù hợp với F-35 hoặc trong khoang bên trong của máy bay ném bom B-2.
Thử nghiệm
Thử nghiệm tiếp đất và không cấp nguồn
Các cuộc thử nghiệm trên mặt đất của X-51A bắt đầu vào cuối năm 2005. Phiên bản sơ bộ của X-51, “Động cơ trình diễn mặt đất số 2”, đã hoàn thành các cuộc thử nghiệm trong đường hầm gió tại Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA vào ngày 27/7/2006. Việc thử nghiệm tiếp tục ở đó cho đến khi một chuyến bay mô phỏng X-51 với vận tốc Mach 5 được thực hiện thành công vào ngày 30/4/2007. Thử nghiệm nhằm mục đích quan sát gia tốc giữa Mach 4 và Mach 6 và để chứng minh rằng lực đẩy siêu thanh “không chỉ là may mắn”. Bốn chuyến bay thử nghiệm bị bắt ban đầu được lên kế hoạch cho năm 2009. Tuy nhiên, chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của X-51A trên một chiếc B-52 được thực hiện vào ngày 9/12/2009, với các chuyến bay tiếp theo vào đầu năm 2010.
Thử nghiệm chuyến bay được hỗ trợ
Chuyến bay chạy bằng động cơ đầu tiên của X-51 được lên kế hoạch vào ngày 25/5/2010, nhưng sự hiện diện của một tàu chở hàng đi qua một phần của Dãy biển Point Mugu của Trạm Không quân Hải quân đã gây ra sự chậm trễ 24 giờ. X-51 đã hoàn thành chuyến bay đầu tiên được hỗ trợ thành công vào ngày 26/5/2010. Nó đạt tốc độ Mach 5 (5.300 km/h), độ cao 21.000 m và bay trong hơn 200 giây; Tuy nhiên, nó đã không đáp ứng được thời gian bay 300 giây theo kế hoạch. Cuộc thử nghiệm có thời gian bay siêu âm dài nhất là 140 giây khi sử dụng động cơ phản lực của nó. X-43 có thời gian bay lâu nhất trước đó là 12 giây, trong khi thiết lập một kỷ lục mới về tốc độ Mach 9.68.
Ba chuyến bay thử nghiệm nữa đã được lên kế hoạch và sử dụng cùng quỹ đạo bay. Boeing đã đề xuất với Phòng thí nghiệm nghiên cứu nhông quân (AFRL) rằng hai chuyến bay thử nghiệm được thêm vào để nâng tổng số lên 6 chuyến, với các chuyến bay diễn ra cách nhau 4-6 tuần, miễn là không có bất kỳ sự cố nào.
Chuyến bay thử nghiệm thứ hai ban đầu được lên kế hoạch vào ngày 24/3/2011, nhưng không được thực hiện do điều kiện thử nghiệm không thuận lợi. Chuyến bay diễn ra vào ngày 13/6/2011. Tuy nhiên, chuyến bay qua Thái Bình Dương đã kết thúc sớm do sự cố không khởi động ở cửa vào sau khi được tăng tốc lên Mach 5. Dữ liệu chuyến bay từ cuộc thử nghiệm đang được điều tra. Một chiếc B-52 đã thả X-51 ở độ cao khoảng 15.000 m. Động cơ phản lực của X-51 phát sáng bằng ethylene, nhưng không chuyển sang hoạt động nhiên liệu JP-7 một cách chính xác.
Chuyến bay thử thứ ba diễn ra vào ngày 14/8/2012. X-51 đã thực hiện một chuyến bay thử nghiệm kéo dài 300 giây (5 phút) với tốc độ Mach 5 (5.300 km/h). Sau khi tách khỏi tên lửa đẩy, con tàu mất kiểm soát và lao xuống Thái Bình Dương. Phòng thí nghiệm nghiên cứu Không quân (AFRL) xác định vấn đề là vây khí động học phía trên bên phải của X-51 bị mở khóa trong khi bay và không thể kiểm soát được; tất cả bốn vây đều cần thiết để kiểm soát khí động học. Máy bay mất kiểm soát trước khi động cơ phản lực có thể bốc cháy.
Vào ngày 1/5/2013, X-51 đã thực hiện chuyến bay thử nghiệm thành công đầu tiên trong chuyến bay thử nghiệm thứ tư. X-51 và tên lửa đẩy tách ra khỏi B-52H và được tăng tốc độ Mach 4.8 (5.100 km/h) bởi tên lửa đẩy. Sau đó, nó tách sạch khỏi bộ tăng áp và đốt cháy động cơ của chính nó. Máy bay thử nghiệm sau đó tăng tốc lên Mach 5.1 (5.400 km/h) và bay trong 210 giây cho đến khi hết nhiên liệu và lao xuống Thái Bình Dương ngoài khơi Point Mugu trong hơn sáu phút tổng thời gian bay; cuộc thử nghiệm này là chuyến bay siêu âm thở bằng không khí dài nhất. Các nhà nghiên cứu đã thu thập dữ liệu đo từ xa trong 370 giây bay. Bài kiểm tra cho thấy chương trình đã hoàn thành. Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Lực lượng Không quân tin rằng chuyến bay thành công sẽ phục vụ cho việc nghiên cứu các ứng dụng thực tế của chuyến bay siêu thanh, chẳng hạn như giai đoạn đầu tiên của tên lửa, trinh sát, vận tải và thở không khí cho một hệ thống vũ trụ./.
