ボーイング X-51 ウェーブライダー

X-51 ウェーブライダー
X-51 ウェーブライダー
	飛行中の X-51A のアーティストによる概念図
一般情報
タイプ	ロボット技術実証機、極超音速試験機
国籍	アメリカ合衆国
メーカー	ボーイング
状態	引退[要出典]
プライマリユーザー	アメリカ空軍
建造数	4
歴史
初飛行	2010年5月26日
引退	2013 [要出典]

ボーイングX-51 ウェーブライダーは、マッハ 5 (時速 3,300 マイル、5,300 km/h)、高度 70,000 フィート (21,000 m) での極超音速飛行を目的とした無人研究用スクラムジェット実験機です。この機体は 2005 年に X-51 と命名されました。2010 年 5 月 26 日に初の動力極超音速飛行を達成しました。2 回のテスト飛行に失敗した後、X-51 は 2013 年 5 月 1 日に 6 分以上の飛行を完了し、マッハ 5 を超える速度で 210 秒間飛行し、動力極超音速飛行の最長時間を記録しました。

ウェーブライダーとは、一般的には航空機自身の衝撃波によって生じる圧縮揚力を利用する航空機を指す。X-51プログラムは、米国空軍、 DARPA、 NASA、ボーイング、プラット・アンド・ホイットニー・ロケットダインによる共同プロジェクトであった。このプログラムは、米国空軍研究所（AFRL）内の航空宇宙システム局によって管理されていた。^[2]^[3]

設計と開発

1990年代、空軍研究所（AFRL）は極超音速推進のためのHyTECHプログラムを開始した。プラット・アンド・ホイットニーはAFRLから炭化水素燃料スクラムジェットエンジンの開発契約を獲得し、それがSJX61エンジンの開発につながった。SJX61エンジンはもともとNASAのX-43C向けに計画されたものだったが、最終的にはキャンセルされた。このエンジンは2003年後半にAFRLのスクラムジェットエンジン実証プログラムに適用された。^[4] このスクラムジェット飛行試験機は2005年9月27日にX-51と命名された。^[5]

飛行デモンストレーションでは、X-51はB-52によって高度約50,000フィート（15 km; 9.5 mi）まで運ばれ、太平洋上に放出される。^[6] X-51は、最初にMGM-140 ATACMS固体ロケットブースターによってマッハ4.5（3,000 mph; 4,800 km/h）程度まで推進される。その後、ブースターは切り離され、機体のプラット・アンド・ホイットニー・ロケットダインSJY61スクラムジェットによってマッハ6（4,000 mph; 6,400 km/h）近くの最高飛行速度まで加速される。^[7]^[8] X-51はSJY61スクラムジェットにJP-7燃料を使用し、270ポンド（120 kg）を搭載している。^[1]

極超音速技術の応用

DARPAはかつてX-51をブラックスウィフト^[9]への足がかりと見なしていたが、ブラックスウィフトは2008年10月に中止された極超音速実証機計画であった^[10]。

2013年5月、米空軍はX-51の技術を、X-51と同サイズのミサイルである高速打撃兵器（HSSW）に適用する計画を立てた。HSSWは2020年に飛行し、2020年代半ばに配備される予定だった。射程は500～600海里（930～1,110km）、マッハ5～6で飛行し、F-35またはB-2爆撃機の内部ベイに搭載可能だった。^[11]

テスト

地上および無電源テスト

X-51Aの地上テストは2005年後半に開始された。^[要出典] X-51の予備バージョンである「地上実証エンジンNo.2」は、2006年7月27日にNASAラングレー研究センターで風洞テストを完了した。 ^[12] テストはそこで続けられ、2007年4月30日にマッハ5でのX-51の模擬飛行が成功した。^[13]^[14]テストは、マッハ4とマッハ6の間の加速を観察し、極超音速推力が「単なる運ではない」ことを実証することを目的としていた。^[15]^[16] 当初、2009年には4回の拘束テスト飛行が計画されていた。しかし、B-52でのX-51Aの最初の拘束飛行は2009年12月9日に実施され、^[17]^[18] 2010年初頭にもさらなる飛行が行われた。 ^[19]^[20]

動力飛行試験

X-51の最初の動力飛行は2010年5月25日に予定されていたが、ポイント・ムグ海軍航空基地海域の一部を航行中の貨物船の存在により24時間遅れとなった。^[21] X-51は2010年5月26日に最初の動力飛行を無事に完了した。速度はマッハ5 (時速3,300マイル、5,300キロメートル)、高度は70,000フィート (21,000メートル) に達し、200秒以上飛行したが、計画されていた300秒の飛行時間は達成できなかった。^[22]^[23] このテストでは、スクラムジェット動力下での極超音速飛行時間が140秒と最長となった。^[23] X -43のこれまでの最長飛行時間は12秒であったが、^[23]^[24]^[25]マッハ9.68という新しい速度記録を樹立した。

さらに3回のテスト飛行が計画され、同じ飛行軌道が使用されました。^[25] ボーイングは、故障がなければ4週間から6週間の間隔で飛行を行い、合計6回に増やすために2回のテスト飛行を追加することを空軍研究所（AFRL）に提案しました。^[26]

2回目の試験飛行は当初2011年3月24日に予定されていたが^[27]、試験条件が悪かったため実施されなかった。^[28] 飛行は2011年6月13日に行われた。しかし、太平洋上の飛行はマッハ5まで加速した後の吸気口不始動事象のため早期に終了した。試験の飛行データは調査中であった。^[29] B-52がX-51を高度約50,000フィート（15,000メートル）で切り離した。X-51のスクラムジェットエンジンはエチレンで点火したが、JP-7燃料運転に適切に移行しなかった。^[30]

3回目の試験飛行は2012年8月14日に行われた。^[31] X-51はマッハ5（時速3,300マイル、5,300キロメートル）の速度で300秒（5分）の試験飛行を行うことになっていた。^[32]ロケットブースターから切り離された後、機体は制御を失い太平洋に墜落した。^[33] 空軍研究所（AFRL）は、問題は飛行中にX-51の右上の空力フィンがロック解除され、制御不能になったことであると判断した。空力制御には4つのフィンすべてが必要である。スクラムジェットエンジンが点火する前に、機体は制御を失った。^[34]^[35]

2013年5月1日、X-51は4回目のテスト飛行で初の完全な飛行テストに成功した。X-51とブースターはB-52Hから切り離され、ブースターロケットによってマッハ4.8（時速3,200マイル、5,100キロメートル）まで加速された。その後、ブースターからきれいに分離し、自身のエンジンに点火した。テスト機はマッハ5.1（時速3,400マイル、5,400キロメートル）まで加速し、燃料が尽きてポイント・マグー沖の太平洋に突入するまで210秒間飛行し、合計飛行時間は6分を超えた。このテストは、空気吸入による極超音速飛行としては最長であった。研究者らは、370秒間の飛行でテレメトリデータを収集した。このテストは、プログラムの完了を意味した。^[36]^[37]^[38] 空軍研究所は、この飛行の成功がミサイル、偵察、輸送、宇宙システムの空気吸入式第一段など、極超音速飛行の実用化に向けた研究に役立つと考えている。 ^[39]

仕様

ボーイング、^[40]空軍^[1]のデータ

乗務員:なし
長さ: 25 フィート 0 インチ (7.62 m)
自重: 4,000 ポンド (1,814 kg)
動力源: MGM-140 ATACMSロケットブースター1基
動力源:プラット・アンド・ホイットニー・ロケットダインSJY61スクラムジェット1 基

パフォーマンス

最高速度: 3,900 mph (6,200 km/h、3,400 kn)
最高速度：マッハ5.1
範囲: 460 マイル (740 km、400 海里)
実用上昇限度: 70,000 フィート (21,300 メートル)

参照

ボーイングの小型ロケットのコンセプトには、第2段として極超音速ウェーブライダーが搭載されている
飛行速度記録
スクラムジェットプログラム

参考文献

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外部リンク

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「プラット・アンド・ホイットニー・ロケットダイン・スクラムジェット、米空軍のテストで好成績」2022年4月5日、Wayback Machineにアーカイブ。Aviation Week - 定期購読
試験飛行前のFoxNewsのレポートのYouTube動画
NASAの追跡機から撮影されたテスト飛行のYouTubeビデオ

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