NASA’nın deneysel uzay uçağı, X-43A, 16 Kasım, 2004 ‘te uçaklar için yeni bir hız rekoru kırdı. 10 Mart’taki mürettebatsız test uçuşunda, uçak ses hızının 10 katı bir hıza (ya da yaklaşık 6600 mil/h, 10600 km/h) ulaşmıştır. Bu uçuş, daha önceki 7 Mart, 2004’te, X-43A test uçağı ile  kırılan rekoru tekrar kırmıştır.

Photo courtesy NASA
 X-43A: bir air-breathing motor kullanarak hipersonik hıza ulaşan ilk uçak

X-43A ‘yı diğer roket-güçlü uçaklardan ayıran nokta bir scramjet motoru ile güçlendirilmiş olmasıdır. Hidrojen yakıtını yakmak için oksijeni kullanmak yerine, scramjet onu atmosfere doğru yolculuk yaparken scroop up yapar. Oksijen deposu ihtiyacı ortadan kaldırılıp, uzay aracının ağırlığı azaltılarak X-43A ile Dünya-yörünge uzay yolculuğunun fiyatı daha da ucuzlayabilir.

Bu makalede, hipersonik uçaklara bir göz atacak ve havadan oksijen toplayan (air-breathing) motorları hakkında bilgi edineceksiniz.

Havada yaşamak

Modern X-43A prototipi uçan bir sörf tahtasına benzer. İncedir, 5 ft (1.5 m) kanat açıklığı,12 ft (3.7m) uzunluk, 2 ft (0.61m) kalınlığında ve 2800 paund (1.27 kg) ağırlığındadır . Ama X-43A’nın en benzersiz özelliği motorudur.

Photo courtesy NASA
X-43A ‘ nın boyutları ve görünüşü

Bir X-43A ‘nın air-breathing motorunu anlamanın en iyi yolu, ilk önce konvensiyonel roket motoruna göz atmaktır. Tipik bir roket motoru, sıvı oksidizer ve bir hidrojen yakıtı bir yakma çemberinde yakılmasıyla ilerletilir. Bu gazlar yüksek basınç ve yüksek gaz akımı oluşturur. Bu gazlar kendilerini 5000mil/h ‘ten (8000km/h) 10000mil/h ’e (16000km/h) ivmelendiren ve itme sağlayan bir nozülden akarlar.

Konvensiyonel roket motorunun dezavantajı, çok fazla miktarda depo edilmiş oksijene ihtiyaç duymasıdır. Örneğin uzay mekiği 1 359 000 pound (616 432 kg)’lık, 143 000 galon sıvı oksijene ihtiyaç duyar. Sıvı oksijensiz mekik ise 165 000 pound (74 842 kg ) ağırlığındadır.

Bir air-breathing motor, oksijen deposuna ihtiyaç duymaz. X-43A atmosfere doğru uçarken oksijeni dışarı atar. Yeryüzünden-yörüngeye olan bir görevde, araç ekstra oksijen depolayacaktır ama bu miktar bir uzay mekiğinin ihtiyacından daha az olacaktır. 

Image courtesy NASA
Air-breathing motor sistemi

Scramjet motoru harket etmeyen parçalarıyla basit bir tasarıma sahiptir. Aslında X-43A uçağı motor sisteminin bir parçası olarak tasarlanmıştır: Aracın ön kısmı hava akımı girişi rolünü üstlenir ve  arka tarafı çıkan havayı bir nozül gibi ivmelendirmekle görevlidir.

Photo courtesy NASA
Screamjet motoru ateşlemesiyle, uçuş sırasındaki bir X-43A

Yanma motorda yalnızca süpersonik hızlarda olur, çünkü hava yanmak için çok yüksek bir hızda akmalıdır. Turbojet bir motorun yaptığı gibi dönel bir kompresör kullanmaktansa ileri yönde hız ve aerodinamik, havayı motorun içine basar. Hidrojen yakıtı, hava akımına enjekte edilir ve yanma sonucu patlayan sıcak gazlar, büyük itme kuvvetleri oluşturmak için egzos havasını ivmelendirir.  

Uçuş
Daha önceden de bahsedildiği gibi, scramjet motorlar board oksijen taşımazlar. Bu da onların konvensiyonel uzay aracı gibi yükselemeyeceği anlamına gelir.  X-43A, hipersonik hızda yükselmek için salındığı ve kendi başına uçuşa gönderildiği noktada itici bir rokete ihtiyaç duyar. Bu roket itişi scramjet motorun çalışması için gereklidir. 

Photo courtesy NASA
X-43A Pegasus itici’sine bağlanmış  
 

X-43A test uçuşlarının nasıl gerçekleştiğinin özeti :

1. X-43A Pegasus itici roketine bağlanır  
2. X-43A ve itici roket uyarlanmış  bir B-52 uçağı tarafından 20 000 ft ‘e (6 000 m) kadar yükselir
3. B-52 aracı fırlatır  
4. İtici roket yaklaşık olarak 5 Mart’ın hızı kadar  bir hıza ivmelenir ve 100 000 fit (30 500 m) civarında bir yüksekliğe uçar  
5. X-43A, itici roketten ayrılır ve kendi gücü ve programlanmış kontrolü altında uçar. 
6. X-43A, okyanusun üzerinde aşağıya çarpmadan önce birkaç dakika uçar.  

Image courtesy NASA
 

NASA çalışanları, scramjet motorun NASA için ileri doğru büyük bir adım olabileceğini ve insan ve kargo taşımaılığında uzaya daha güvenli, daha esnek, daha az pahalı yolculuk yapılmasını sağlamanın yollarının tartışılabileceğini söylüyorlar.