เอ็กซ์-43
จรวด ขับดัน Pegasusเร่งความเร็วให้กับยาน X-43A ของ NASA (วัตถุสีดำติดตั้งอยู่ที่ส่วนหัว) ไม่นานหลังจากจุดระเบิดระหว่างการทดสอบบิน (2 มีนาคม 2547)
ข้อมูลทั่วไป
พิมพ์	โดรนความเร็วเหนือเสียงแบบทดลอง
สัญชาติ	สหรัฐอเมริกา
นักออกแบบ	นาซ่า
สร้างโดย	ไมโครคราฟท์ (โครงสร้างลำตัวเครื่องบิน) แก๊ส (เครื่องยนต์)
ผู้ใช้งานหลัก	นาซ่า
จำนวนที่สร้าง	3

เครื่องบินX-43 ของ NASAเป็นเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงไร้คนขับแบบทดลอง ที่มีการวางแผนปรับเปลี่ยน ขนาดหลายแบบเพื่อทดสอบแง่มุมต่างๆ ของการบินความเร็วเหนือเสียงเป็นส่วนหนึ่งของ ชุด เครื่องบิน X-planeและโดยเฉพาะอย่างยิ่งของ โครงการ Hyper-XของNASAที่พัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ^{[ 1 ]}มันสร้างสถิติความเร็วลม หลายรายการ สำหรับเครื่องบินเจ็ท X-43 เป็นเครื่องบินเจ็ทที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยบันทึกไว้ที่ความเร็วประมาณMach  9.6 ^{[ 2 ]}

จรวดบูสเตอร์มีปีกซึ่งบรรทุก X-43 ไว้ด้านบน เรียกว่า "สแต็ค" ถูกปล่อยจากเครื่องบินโบอิ้ง B-52 สตราโตฟอร์เทรสหลังจากที่จรวดบูสเตอร์ (ซึ่งเป็นส่วนแรกของจรวดเพกาซัส ที่ได้รับการดัดแปลง ) นำสแต็คไปถึงความเร็วและระดับความสูงเป้าหมายแล้ว สแต็คก็จะถูกทิ้งไป และ X-43 ก็บินขึ้นสู่ท้องฟ้าอย่างอิสระโดยใช้เครื่องยนต์ของตัวเอง ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สแครมเจ็ต

เครื่องบินลำแรกในซีรีส์ X-43A เป็นยานใช้งานครั้งเดียว ซึ่งสร้างขึ้นเพียงสามลำ X-43A ลำแรกถูกทำลายหลังจากเกิดความผิดพลาดระหว่างบินในปี 2001 ส่วนอีกสองลำที่เหลือบินได้สำเร็จในปี 2004 ทำลายสถิติความเร็ว โดยเครื่องยนต์สแครมเจ็ตทำงานประมาณ 10 วินาที ตามด้วยการร่อนลงจอด 10 นาที และการชนลงมหาสมุทรโดยเจตนา แผนการสร้างเครื่องบินเพิ่มเติมในซีรีส์ X-43 ถูกระงับหรือยกเลิก และถูกแทนที่ด้วยโครงการ X-51ที่บริหารจัดการโดย กองทัพ อากาศสหรัฐฯ

จรวด X-43 เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Hyper-X ของ NASA ซึ่งเกี่ยวข้องกับหน่วยงานอวกาศของสหรัฐฯ และผู้รับเหมา เช่นBoeing , Micro Craft Inc., Orbital Sciences CorporationและGeneral Applied Science Laboratory (GASL) โดย Micro Craft Inc. เป็นผู้สร้าง X-43A และ GASL เป็นผู้สร้างเครื่องยนต์

หนึ่งในเป้าหมายหลักของ NASA Aeronautics Enterpriseคือการพัฒนาและสาธิตเทคโนโลยีสำหรับการบินความเร็วเหนือเสียงโดยใช้เครื่องยนต์ไอพ่นอากาศ หลังจากที่ โครงการ National Aerospace Plane (NASP) ถูกยกเลิกในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2537 สหรัฐอเมริกาจึงขาดโครงการพัฒนาเทคโนโลยีความเร็วเหนือเสียงที่เป็นระบบ Hyper-X ซึ่งเป็นหนึ่งในโครงการ "ที่ดีกว่า เร็วกว่า และถูกกว่า" ที่ NASA พัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ พ.ศ. 2533 ได้ใช้เทคโนโลยีและการวิจัยจากโครงการ NASP ซึ่งทำให้ก้าวหน้าไปสู่การสาธิตการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นอากาศความเร็วเหนือเสียง^{[ 3 ]}

โครงการ Hyper-X เฟส 1 เป็นโครงการขององค์การนาซาด้านเทคโนโลยีการบินและอวกาศ (NASA Aeronautics and Space Technology Enterprise) ซึ่งดำเนินการร่วมกันโดย ศูนย์วิจัยแลงลีย์ ( Langley Research Center) เมืองแฮมป์ตัน รัฐเวอร์จิเนียและศูนย์วิจัยการบินดรายเดน (Dryden Flight Research Center) เมืองเอ็ดเวิร์ดส์ รัฐแคลิฟอร์เนียโดย ศูนย์ แลงลีย์เป็นศูนย์หลักและรับผิดชอบด้านการพัฒนาเทคโนโลยีความเร็วเหนือเสียง ส่วนศูนย์ดรายเดนรับผิดชอบด้านการวิจัยการบิน

เฟสแรกเป็นโครงการระยะเวลาเจ็ดปี มูลค่าประมาณ 230 ล้านดอลลาร์ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการบินของ ระบบขับเคลื่อน แบบสแครมเจ็ต อากาศพลศาสตร์ความเร็วเหนือเสียงและวิธีการออกแบบ โครงการในเฟสต่อๆ มาไม่ได้ดำเนินการต่อ เนื่องจากเครื่องบินตระกูล X-43 ถูกแทนที่ด้วยX-51ใน ปี 2549

เครื่องบิน X-43A เป็นยานทดสอบไร้คนขับขนาดเล็กที่มีความยาวเพียง 3.7 เมตร (12 ฟุต) [ 4 ^{]ยานดัง}กล่าวได้รับการออกแบบให้เป็นแบบยกตัว (lifting body ) โดยที่ตัวเครื่องบินจะสร้างแรงยก จำนวนมาก สำหรับการบิน แทนที่จะพึ่งพาปีกเครื่องบินมีน้ำหนักประมาณ 1,400 กิโลกรัม (3,000 ปอนด์) X-43A ได้รับการออกแบบให้สามารถควบคุมได้อย่างเต็มที่ในการบินด้วยความเร็วสูง แม้กระทั่งขณะร่อนโดยไม่มีแรงขับเคลื่อนอย่างไรก็ตาม เครื่องบินไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ลงจอดและกู้คืนได้ ยานทดสอบตกในมหาสมุทรแปซิฟิกเมื่อการทดสอบสิ้นสุดลง

การเดินทางด้วยความเร็วระดับมัคทำให้เกิดความร้อนสูงมากเนื่องจากคลื่นกระแทก จากการอัด ตัว ที่เกี่ยวข้องกับแรงต้านอากาศ พลศาสตร์เหนือเสียง ที่ความเร็วระดับมัคสูง ความร้อนอาจรุนแรงมากจนชิ้นส่วนโลหะของลำตัวเครื่องบินอาจหลอมละลายได้ เครื่องบิน X-43A จึงแก้ปัญหานี้โดยการหมุนเวียนน้ำไปด้านหลังฝาครอบเครื่องยนต์และขอบด้านหน้าของผนังด้านข้างเพื่อระบายความร้อนให้กับพื้นผิวเหล่านั้น ในการทดสอบ การหมุนเวียนน้ำจะถูกเปิดใช้งานที่ความเร็วประมาณมัค 3

ยานลำนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อพัฒนาและทดสอบเครื่องยนต์แรมเจ็ตเผาไหม้เหนือเสียง หรือ " สแครมเจ็ต " ซึ่งเป็นเครื่องยนต์รูปแบบหนึ่งที่เกิดการเผาไหม้ภายนอกภายในอากาศที่ไหลด้วยความเร็วเหนือเสียง^{[ 5 ]}ผู้พัฒนา X-43A ออกแบบโครงสร้างลำตัวเครื่องบินให้เป็นส่วนหนึ่งของ ระบบ ขับเคลื่อนโดยส่วนหน้าเป็นส่วนหนึ่งของกระแสลมเข้า ในขณะที่ส่วนท้ายทำหน้าที่เป็นหัวฉีดไอเสีย^{[ 6 ]}

เครื่องยนต์ของ X-43A ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน เป็นหลัก ในการทดสอบที่ประสบความสำเร็จ ใช้เชื้อเพลิงประมาณหนึ่งกิโลกรัม (สองปอนด์) สำหรับการจุดระเบิดครั้งแรกใช้ ส่วนผสมของไฮโดรเจนกับ โมโนไซเลน 20% ซึ่ง เป็นก๊าซไวไฟ^{[ 7 ]} ต่างจากจรวด ยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สแครมเจ็ตไม่ได้บรรทุกออกซิเจนไว้สำหรับเติมเชื้อเพลิงให้กับเครื่องยนต์ การไม่จำเป็นต้องบรรทุกออกซิเจนช่วยลดขนาดและน้ำหนักของยานพาหนะลงอย่างมาก ในอนาคต ยานพาหนะที่เบากว่านี้อาจสามารถบรรทุก สัมภาระที่มีน้ำหนักมากกว่าขึ้นไปในอวกาศหรือบรรทุกสัมภาระที่มีน้ำหนักเท่ากันได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เครื่องยนต์สแครมเจ็ตทำงานที่ความเร็วในช่วง Mach 4.5 หรือสูงกว่าเท่านั้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้จรวดหรือเครื่องยนต์ไอพ่นอื่นๆ เพื่อเร่งความเร็วเครื่องบินที่ใช้เครื่องยนต์สแครมเจ็ตให้ถึงความเร็วพื้นฐานนี้ ในกรณีของ X-43A เครื่องบินถูกเร่งความเร็วให้สูงด้วยจรวด Pegasusที่ปล่อยจาก เครื่องบินทิ้งระเบิด Boeing B-52 Stratofortress ที่ดัดแปลงแล้ว ยาน X-43A และ Pegasus ที่รวมกันนี้ถูกเรียกว่า "stack" โดยสมาชิกในทีมของโครงการ^{[ 6 ]}

เครื่องยนต์ในยานทดสอบ X-43A ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับช่วงความเร็วที่กำหนด โดยสามารถอัดและจุดระเบิดส่วนผสมเชื้อเพลิงและอากาศได้ก็ต่อเมื่อกระแสลมที่ไหลเข้ามาเคลื่อนที่ไปตามที่คาดไว้เท่านั้น เครื่องบิน X-43A สองลำแรกมีจุดประสงค์เพื่อบินที่ความเร็วประมาณ Mach 7 ในขณะที่ลำที่สามได้รับการออกแบบให้ทำงานที่ความเร็วมากกว่า Mach 9.8 (10,600 กม./ชม.; 6,610 ไมล์/ชม.) ที่ระดับความสูง 30,000 เมตร (98,000 ฟุต) หรือมากกว่านั้น

การทดสอบ X-43A ครั้งแรกของ NASA เมื่อวันที่ 2 มิถุนายน พ.ศ. 2544 ล้มเหลวเนื่องจากจรวด Pegasus สูญเสียการควบคุมประมาณ 13 วินาทีหลังจากปล่อยจากเครื่องบินขนส่ง B-52 จรวดประสบกับการสั่นสะเทือนของระบบควบคุมขณะที่เข้าสู่ความเร็วเหนือเสียงซึ่งในที่สุดนำไปสู่ความล้มเหลวของปีกควบคุมทิศทางด้านขวา ของจรวด ส่งผลให้จรวดเบี่ยงเบนไปจากเส้นทางที่วางแผนไว้อย่างมาก และถูกทำลายเพื่อความปลอดภัย การสอบสวนเหตุการณ์ระบุว่าข้อมูลที่ไม่แม่นยำเกี่ยวกับความสามารถของจรวดรวมถึงสภาพแวดล้อมการบินมีส่วนทำให้เกิดอุบัติเหตุ ความไม่แม่นยำหลายประการในการสร้างแบบจำลองข้อมูลสำหรับการทดสอบนี้ทำให้ระบบควบคุมไม่เพียงพอสำหรับจรวด Pegasus ที่ใช้ แม้ว่าจะไม่มีปัจจัยใดปัจจัยหนึ่งที่สามารถตำหนิได้ว่าเป็นสาเหตุของความล้มเหลวในท้ายที่สุด^{[ 8 ]}

ในการทดสอบครั้งที่สองในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2547 จรวด Pegasus ทำงานได้สำเร็จและปล่อยยานทดสอบที่ระดับความสูงประมาณ 29,000 เมตร (95,000 ฟุต) หลังจากแยกตัวแล้ว ช่องรับอากาศของเครื่องยนต์ก็เปิดออก เครื่องยนต์จุดระเบิด และเครื่องบินก็เร่งความเร็วออกจากจรวดจนถึง Mach 6.83 (7,488 กม./ชม.; 4,653 ไมล์/ชม.) เชื้อเพลิงไหลเข้าสู่เครื่องยนต์เป็นเวลา 11 วินาที ซึ่งในระหว่างนั้นเครื่องบินเดินทางได้มากกว่า 24 กม. (15 ไมล์) หลังจากการแยกตัวของบูสเตอร์ Pegasus เครื่องบินประสบกับความเร็วที่ลดลงเล็กน้อย แต่เครื่องยนต์ scramjet ก็เร่งความเร็วเครื่องบินในระหว่างการบินขึ้น^{[ 8 ]}หลังจากการเผาไหม้หมดลง เจ้าหน้าที่ควบคุมยังคงสามารถบังคับเครื่องบินและควบคุมการบินได้อีกหลายนาที เครื่องบินซึ่งชะลอตัวลงเนื่องจากแรงต้านอากาศ ตกลงสู่มหาสมุทร ด้วยเที่ยวบินนี้ X-43A จึงกลายเป็น เครื่องบิน ที่บินอิสระด้วยอากาศ ที่เร็วที่สุด ในโลก

นาซาได้ส่ง X-43A รุ่นที่สามขึ้นบินเมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน พ.ศ. 2547 จรวดบูสเตอร์ Pegasus แยกตัวออกจากเครื่องบินบรรทุก B-52 ที่ระดับความสูง 40,000 ฟุต และจรวดเชื้อเพลิงแข็งได้นำส่วนประกอบดังกล่าวไปสู่ความเร็ว Mach 10 ที่ระดับความสูง 110,000 ฟุต^{[ 9 ]} X-43A แยกตัวออกไปที่ความเร็ว Mach 9.8 และเครื่องยนต์เริ่มทำงานที่ความเร็ว Mach 9.65 เป็นเวลา 10–12 วินาที โดยมีแรงขับประมาณเท่ากับแรงต้าน จากนั้นร่อนลงสู่มหาสมุทรแปซิฟิกหลังจาก 14 นาที^{[ 9 ]}ความดันไดนามิกในระหว่างการบินอยู่ที่ 1,050 psf (0.50 บาร์) ^{[ 9 ]}ความเร็วถึง Mach 9.68 ^{[ 10 ] [ 11 ]} 6,755 ไมล์ต่อชั่วโมง (10,870 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ที่ระดับความสูง 109,440 ฟุต (33,357 เมตร) ^{[ 12 ]}และยังทดสอบความสามารถของยานพาหนะในการทนต่อภาระความร้อนที่เกี่ยวข้องอีกด้วย^{[ 13 ]}

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2549 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ประกาศใช้ขีปนาวุธ FALCON ซึ่งเป็นขีปนาวุธแบบใช้ซ้ำได้^{[ 14 ]} ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2549 มีการประกาศว่ายานทดสอบการบิน "WaveRider" ของห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพอากาศ (AFRL) ซึ่งเป็นเครื่องยนต์แรมเจ็ทเผาไหม้ความเร็วเหนือเสียง ได้รับการกำหนดให้เป็น X-51A เครื่องบินโบอิ้ง X-51 ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ บินครั้งแรกเมื่อวันที่ 26 พฤษภาคม พ.ศ. 2553 โดยปล่อยจากเครื่องบิน B-52

หลังจากการทดสอบ X-43 ในปี 2547 วิศวกรของ NASA Dryden กล่าวว่าพวกเขาคาดหวังว่าความพยายามทั้งหมดของพวกเขาจะนำไปสู่การผลิตยานอวกาศที่มีลูกเรือซึ่งสามารถขึ้นสู่วงโคจรได้สองขั้นตอนภายในเวลาประมาณ 20 ปี นักวิทยาศาสตร์แสดงความสงสัยอย่างมากว่าจะมี ยานอวกาศที่มีลูกเรือซึ่ง สามารถขึ้นสู่วงโคจรได้ขั้นตอนเดียวเช่นเดียวกับเครื่องบินอวกาศแห่งชาติ (NASP) ในอนาคตอันใกล้นี้หรือไม่

มีการวางแผนสร้างยาน X-43 รุ่นอื่นๆ แต่ ณ เดือนมิถุนายน 2013 โครงการเหล่านั้นถูกระงับหรือยกเลิกไปแล้ว คาดว่าจะใช้ดีไซน์ตัวถังพื้นฐานเดียวกันกับ X-43A แต่จะมีขนาดใหญ่กว่าอย่างเห็นได้ชัด

X-43B เป็นยานขนาดเต็มรูปแบบที่ใช้เครื่องยนต์แบบวงจรผสมเทอร์ไบน์ (TBCC) หรือ เครื่องยนต์ ISTAR แบบวงจรผสมจรวด (RBCC) ในตอนแรก เครื่องยนต์ไอพ่นเทอร์ไบน์หรือจรวดจะขับเคลื่อนยานให้ถึงความเร็วเหนือเสียง จากนั้นเครื่องยนต์แรมเจ็ตอาจเข้ามาทำงานแทนเมื่อความเร็วถึงประมาณ Mach 2.5 และเปลี่ยนเป็นเครื่องยนต์สแครมเจ็ตเมื่อความเร็วถึงประมาณ Mach 5

ยาน X-43C จะมีขนาดใหญ่กว่า X-43A เล็กน้อย และคาดว่าจะใช้ทดสอบความเป็นไปได้ของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน โดยอาจใช้กับ เครื่องยนต์ HyTechแม้ว่าเครื่องยนต์สแครมเจ็ตส่วนใหญ่จะใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง แต่ HyTech ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนแบบเคโรซีนทั่วไป ซึ่งใช้งานได้จริงมากกว่าสำหรับการใช้งานในยานอวกาศ มีการวางแผนสร้างเครื่องยนต์ขนาดเต็มรูปแบบที่จะใช้เชื้อเพลิงของตัวเองในการระบายความร้อน ระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์จะทำหน้าที่เหมือนเครื่องปฏิกรณ์เคมี โดยการสลายไฮโดรคาร์บอนสายยาวให้เป็นไฮโดรคาร์บอนสายสั้นเพื่อให้เกิดการเผาไหม้อย่างรวดเร็ว

โครงการ X-43C ถูกระงับอย่างไม่มีกำหนดในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2547 ^{[ 15 ]}เรื่องราวที่เชื่อมโยงรายงานการระงับโครงการอย่างไม่มีกำหนดและการปรากฏตัวของพลเรือตรีเครก อี. สไตเดิลต่อหน้าคณะอนุกรรมการอวกาศและการบินของสภาผู้แทนราษฎรเมื่อวันที่ 18 มีนาคม พ.ศ. 2547 ในช่วงกลางปี ​​พ.ศ. 2548 ดูเหมือนว่าโครงการ X-43C จะได้รับเงินทุนจนถึงสิ้นปี^{[ 16 ]}

X-43D จะมีลักษณะเกือบเหมือนกับ X-43A แต่ขยายขอบเขตความเร็วไปถึง Mach 15 ณ เดือนกันยายน พ.ศ. 2550 มีเพียงการศึกษาความเป็นไปได้เท่านั้นที่ดำเนินการโดย Donald B. Johnson จากBoeing และ Jeffrey S. Robinson จาก ศูนย์วิจัย Langleyของ NASA ตามคำนำของการศึกษา "จุดประสงค์ของ X-43D คือการรวบรวมข้อมูลสภาพแวดล้อมการบินที่ความเร็วสูงและข้อมูลการทำงานของเครื่องยนต์ ซึ่งยากหรือแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรวบรวมบนพื้นดิน" ^{[ 17 ]}

• โครงการ DARPA Falcon  – โครงการของสหรัฐฯ เพื่อพัฒนาอาวุธความเร็วเหนือเสียง
• HyShot  – โครงการเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงของออสเตรเลีย ปี 2000-2007
• Rockwell X-30  – โครงการเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงของ NASA และกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ในปี 1986-1993
• โครงการไรน์เบอร์รี  – เครื่องบินที่สำนักงานข่าวกรองกลางสหรัฐฯ (CIA) เคยมีแผนจะสร้าง
• โครงการปล่อยจรวดอวกาศ  – โครงการของ NASA และกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ปี 2000-2002

เครื่องบินที่มีบทบาท การกำหนดค่า และยุคสมัยที่เทียบเคียงกันได้

• โบอิ้ง X-51  – เครื่องบินทดลองความเร็วเหนือเสียงไร้คนขับหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
• ยานสาธิตเทคโนโลยีความเร็วเหนือเสียง  – เครื่องบินสาธิตความเร็วเหนือเสียง

รายการที่เกี่ยวข้อง

• รายชื่อเครื่องบิน X-plane

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องบินโบอิ้ง X- 43

• ภาพเคลื่อนไหวการปล่อยจรวด X-43 ของ NASA
• หน้าเว็บของ NASA เกี่ยวกับโครงการ X-43 ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ 2016 ที่Wayback Machine
• คอลเลกชันภาพถ่าย X-43 ของศูนย์วิจัยการบินดรายเดน
• ส่วนประกอบระหว่างประเทศของ X-43a เก็บถาวรเมื่อวันที่ 14 ตุลาคม 2012 ที่Wayback Machine
• ปล่อยจากเครื่องบิน B-52ด้วยระบบอินฟราเรด
• https://web.archive.org/web/20150316013940/http://videoclip.pk/watch_video.php?v=H1M8DKHXN2HO