超音速条件を地面に複製できますか?

In a previous question the P&W J 58 engine for the SR-71 was discussed. The engine was a new and innovative design combining the characteristics of a turbojet and a ramjet.

このような新しい設計で飛行する前に、パイロットと航空機の安全を確保するためにできるだけ地上でテストしたいと思っていました。さもなければ、 は動作するが、これまでは紙の上でしか動作しないものを人に送り出している。 (私はテストパイロットが申し込んだのはそれだと知っていますが、無謀なことはしたくありません。)

J-58 ground test
J-58 ground test. from Wikimedia commons

私が知っていることから、純粋なラムジェットはゼロ対気速度でも作動しません。私が思っていることは、そのような根本的な新しいデザインや、そのような超音速デザインでの地上試験からどのくらい学ぶことができるのだろうか?超音速条件を地面に複製できますか?

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地上で動作する超音速車があります。しかし、私はあなたが地上でエンジンをテストすることを話していると思いますか?また、J-58は亜音速操作(離陸、着陸、および燃料補給)も行うことができるため、地上で動作する可能性があります。
追加された 著者 SMS von der Tann,

4 答え

Yes, supersonic conditions can indeed be replicated on the ground for purposes of airframe and engine testing.

アーノルドエンジニアリング開発複合施設(AEDC)

The U.S. Air Force and NASA both operate supersonic wind tunnels, as do Lockheed, P&W, and others. The most advanced of these facilities are probably those at Arnold Engineering Development Complex on Arnold Air Force Base. I won't mention any specific numbers from memory because they've likely changed since I worked there and I can't remember exactly which ones were classified/FOUO/otherwise-not-public, but let's just say they're pretty good.

AEDCには、ジェットエンジンのテストと機体のスケールモデル(またはミサイルなどの機体が十分小さい場合はフルスケールの機体)のテスト用に設計されたテストセルがあります。さらに、上段ロケットモータのテスト設備もあります。下段のロケットモーターは、大気中で作動するように設計されており、どこかの砂漠で照らされるように設計されているため、アーノルドの施設は必要ありません。

Wikipedia(私が信じているのは、公に入手可能な情報から得たものだと思う)によると、 Hypervelocity Wind Tunnel 9 は、海面から173,000フィートまでの標高のシミュレートされたマッハ14の空気流を生成する。

AEDC Tunnel 9 with Test Article
AEDC Tunnel 9 (with test article) Source: Wikipedia

十分ではない場合、 G Range では、地球周回軌道の速さで発射することができます。しかし、これは「超音速」という定義を広げているのですが、それは一般にマッハ数がそのような速度でのショットの前に実際には定義されていないような、無視できる空気圧にポンプで送られるからです。それでも、ウィキの記事で示されているように、最大​​1.7気圧のショットが可能であるため、ショットに合法的に超音速であると確信しています。

AEDC G Range
AEDC Range G Source: Wikipedia

ホルロマン空軍基地

In addition to wind tunnels and other facilities at AEDC, the U.S. Air Force also occasionally uses rocket sleds, such as the one at ホルロマン空軍基地, which currently holds the speed record for any type of non-air/space vehicle at 6,416 mph/10,326 km/h (Mach 8.5.)

Holloman High Speed Test Track
Holloman High Speed Test Track Source: Wikipedia

Land Speed Record Rocket Sled at Holloman
Land Speed Record Rocket Sled at Holloman Source: Wikipedia

Holloman The "Speed Limit" at ホルロマン空軍基地
Source: some guy's website, which got them from publically-released images from Holloman AFB

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@フリーマンそれは面白かったです。それは大学時代だった。私は大学の後にそこに永久的な位置を取ることを考慮したが、私はよりよく働いた別の提案を得た。私はまだそこに働く友人がいます。私はトンネル9には行っていない。それはメリーランド州にあります。私はテネシー州の拠点で働いていました。それらのボックスが興味深い空気力学的効果を生み出すのは間違いありませんが、テスト記事の風が弱いので、あまり重要ではありません。
追加された 著者 pauldoo,
@FreeMan私はもともとTシャツでそれを見て、サインが実際にそこにあったことを見つけるために楽しい驚きました。 :)しかし、それを違反している男を引っ張って幸運。また、幸運がそれに違反します。
追加された 著者 pauldoo,
A)あなたはそこで働いていましたか?それは楽しいものでした! B)最初の写真の約5時と10時のシルバーブロックはさまざまなセンサー用であると確信していますが、最先端は Mach 14 の気流にある種の影響を与えます。 Sheesh!
追加された 著者 FreeMan,
スピード制限のサインのための余分な+1! ダング、それはうまくいかなかった...:(
追加された 著者 FreeMan,
公平であるために、そりはヘリウム管の中を走った(大丈夫、スティックフレームに覆われた薄いプラスチックシート - それはスレッドを通過すると破壊されたが、ジェットエンジンが何らかの問題を抱える環境であった)前輪ハードウェアは走行終了時にほぼ完全に焼き払われました。あなたのより実用的なテストベッドの一つではなく、実際には、 '見てtwasの楽しみ。
追加された 著者 venergiac,
Mythbustersの私の好きなエピソードは、彼らがロケットのそりを使ったものでした。速く動くものを見ることはとても素晴らしいことです。特に彼らは第二段階を追加しました。あなたが何もその速さに行くことができないと思うとき、第2ステージがキックして...ダン!
追加された 著者 TomMcW,

It is a struggle, but it can be done. For the J58, Pratt&Whitney had a test facility at West Palm Beach which would simulate conditions at speed and altitude. From this site:

J-58 Engine Testing in Afterburner at test cell A-1 at Pratt and Whitney’s West Palm Beach facility.

写真はPratt and Whitney's WestのテストセルA-1を実際に示しています   パームビーチ施設。 [...]。このテストセルは、実際に高度シミュレーション   テスト目的で使用されるセル。 (私たちは海のために追加の細胞を使った   オンサイトでオーバーホールされたモーターについてもレベルランがあります)。   スレーブモータとしての非アフターバーニングJ-79。スレーブの排気は   一連のバルブを介してJ-58の入口に導入される   入口での空気の速度、温度、密度をシミュレートする   通常飛行中に見られる。この特定の画像では、モータは   インレット画面に示されているように海面で走っている。

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@FreeMan私は同じ考えを持っていました。実際に飛行していたのであれば、通常は気流によって冷却されるのではないかと思いました。
追加された 著者 bwarner,
この回答は誤ってこの質問をご覧ください。
追加された 著者 FreeMan,
また、そのエンジンの最後にあるオレンジ色のセクションは、塗料ではなく、熱い金属のように見えるないことを実感しました。それは設計によるのですか?私はそれがバーナーの終わりに大いに暑いと気づきます、そして、私たちは通常、ナセルのためにそれを見ませんが、排気ノズルの外側部分は通常その暑いですか?
追加された 著者 FreeMan,

ここで示されているように、ロッキード・マーチンはマッハ5までの風速を発生できる超音速風洞を持っています。迅速なインターネット検索により、他の超音速風洞の広範なリストが明らかになり、そのような技術がかなり普及していることが示された。さらに、SMSvondertannの示唆するように、 Thrust SSC などのジェット機とロケット推進車は、超音速で土地。

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@DanNeelyロッキードのトンネルにはその制限があるかもしれないが、AEDCのトンネルはそうではないかもしれない。彼らは終わりに何時間も走れる(そしてやる)ことができます。また、30分ごとに TVA に電話して、計画中の電気量を教えてくださいセルが実行されているときに使用します。 :)そうでなければ、彼らは文字通り地方の電力網を過負荷にしたり、負荷を軽減したりします。
追加された 著者 pauldoo,
重要な注意点は、高いマッハの風洞は短時間しか動かすことができないということです(リアルタイムで速く空気を加速することはできず、巨大な圧力建物を満たしてトンネルに通気することによって機能します)。ロックマートのトンネルは、マッハ5.0〜0.3で15〜110秒間評価されます。極超音速ではさらに悪化する。風洞は飛行中のCFDシミュレーションを検証するために物理的なハードウェアを加速するためにロケットを使用する必要があるという意味で、最大で2〜2時間しかこれらのレベルに達することができません。
追加された 著者 go minimal,
私の最初の考えは「SR71を開発していたときに開いていましたか?」でした。その答えは、はい - それは1958年に開かれました!
追加された 著者 FreeMan,

確かに地上ではありませんが、超音速状態をシミュレートするためにかなりの長さになる組織もあります。 NASAと、低密度超音速減速機としても知られている火星の大気進入を目的とした超音速パラシュートを用意してください。彼らは最近、非常に驚​​くべきリグでこれをテストしました:

- パラシュートをヘリコプターから落とした
- 滑車を介してウインチにシュートを取り付けた1kmスチールロープ
- ウインチはロープを張っておく...
- それは地面に当たる前にパラシュートを極端な速度に加速するように設計された4モーターのロケットのそりで、ショーのスターに取り付けられています。

このリグは、何も言及する価値があります。なぜなら、この記述は、空のACMEボックスの束のイメージを思い描いているからです!

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追加された
そのロードランナーはチャンスを立てていない@TomMcW;)
追加された 著者 hawxs,
... "ええ、泣いて!"
追加された 著者 TomMcW,