Pedeorelha | Cum funcționează vulturul din America de Nord

Paul Sparks
0
2337
564

Galerie de imagini: Mașini exotice

© Copyright 1996 - 2007 Servicii E&D, North American Eagle, Inc.
Toate drepturile rezervate.
Regele vitezei mondiale. Vezi mai multe poze cu mașini exotice.

Cei mai mulți oameni sunt perfect fericiți care își croiesc mașinile pe stânga la un respectabil 65 km / h. Alții își doresc mai multă viteză și o obțin prin adăugarea de motoare mai mari, supraalimentatoare și alt mușchi auto. Și încă alții - acei rari căutători de emoții cunoscuți sub denumirea de viteze de viteză își doresc un singur lucru și un singur lucru: cea mai rapidă mașină de pe planetă și denumirea ca "Regele vitezei mondiale". Din 1997, această desemnare aparține British Thrust SSC, care a devenit prima mașină care a rupt bariera sonoră când șoferul Andy Green a îmbrăcat vehiculul cu jet la o viteză de 763 mph.

Dar o echipă nord-americană este pe cale să schimbe toate acestea. Condusă de Ed Shadle și Keith Zanghi, echipa speră să-și ghideze intrarea - the Vulturul nord-american -- în cărțile de înregistrări, înregistrând recordul mondial de viteză terestră și readucând titlul de cea mai rapidă mașină din lume pe continentul nord-american. În acest articol, vom examina cum funcționează Vulturul din America de Nord, precum și pașii care trebuie să se efectueze pentru ca orice mașină să stabilească un record oficial al vitezei terestre..

O echipă de voluntari Proiectul North American Eagle este o adevărată muncă a dragostei. Echipa pe care Shadle și Zanghi au reunit-o este formată strict din voluntari care donează nopți, weekenduri și sărbători. Majoritatea aduc un nivel ridicat de expertiză la unul dintre sistemele critice ale mașinii. Echipa North American Eagle include un specialist de expulzare care a lucrat la misiuni spațiale NASA, un mecanic cu motoare cu jet, un tehnician de calculator, un fost mecanic B-52, un specialist în caroserie și un inginer.

Foto cu amabilitatea NASA
F-104 Starfighter în zbor.

Vulturul nord-american este o mașină, dar numai într-un sens strict academic. Are roți, un motor, instrumentație și un loc unde șoferul să stea. Acolo se termină însă comparațiile.

Este mai aproape de adevăr să numești Eagle North America un jet pe roți. De fapt, șasiul mașinii se bazează pe fuselajul unui avion cunoscut sub numele de F-104 Starfighter. Introdus de Lockheed Corporation în 1954, Starfighter a fost primul avion militar operațional capabil să zboare susținut la Mach 2 sau de două ori mai mare decât viteza sunetului. A fost eliminat treptat în 1967, în favoarea avioanelor mai noi, dar chiar și astăzi, jetul elegant, eficient, pare că a fost construit pentru viteză. Shadle și Zanghi erau clar interesați de calitățile aerodinamice ale Starfighter atunci când au cumpărat avionul dezafectat de la un dealer de aeronave surplus din Maine, pentru 25.000 de dolari. Pentru a o transforma într-o mașină, echipa North American Eagle a acoperit rădăcini de aripi (aripile au fost deja scoase) și a adăugat un sistem de suspensie. De asemenea, echipa a făcut modificări la un puternic motor turbojet, același tip care a propulsat jetul de luptă să depășească de două ori viteza sunetului în aer cu aripi, pe care mașina o folosește ca sursă de putere.

După cum vă puteți imagina, vulturul din America de Nord nu este un vehicul pe care cineva l-ar conduce pe străzi. În schimb, aparține unui grup de mașini cunoscute sub denumirea de curse de viteză terestră. În competiția oficială, pilotii de viteză terestră trebuie să respecte regulile și reglementările stricte stabilite de către Federation Internationale de L'Automobile (FIA), principalul organ de conducere al majorității tipurilor de curse auto. FIA recunoaște mai multe clase de piloti de viteză terestră, pe baza designului general și a sursei lor de putere, și recunoaște deținătorii de recorduri în fiecare. Vulturul din America de Nord concurează în clasa Special Construction, care include în sine trei categorii: Streamingline nelimitat, Lakesters și Unlimiteds.

Foto cu amabilitate a Forței Aeriene a SUA / fotograf Sue Sapp
Un motor turbofan testat la Robins Air Force Base, Georgia, SUA.

Categoria Unlimited a fost dezvoltată special pentru vehiculele pe care se bazează propulsie cu jet sau rachetă pentru a crește viteza. Propulsia jetului apare atunci când combustibilul este ars în prezența oxigenului din atmosferă, creând un flux de gaze în expansiune care, atunci când sunt expulzate printr-o duză, generează apăsare. Propulsia rachetelor se bazează pe principii similare, cu excepția transportului oxigenului împreună cu combustibilul. Vulturul nord-american, desigur, este un vehicul propulsat cu jet care profită de un motor turboet General Electric LM-1500. Vom vorbi mai multe despre motor în următoarea secțiune, dar trebuie să știți că LM-1500 poate produce, sub forma sa complet îmbunătățită, 52.000 de cai putere - de aproape 375 de ori mai multă putere decât media Honda Civic.

Folosit sub licența Creative Commons Atribuire ShareAlike 2.5.
Spiritul Americii la Muzeul Științei și Industriei din Chicago, Illinois.

Deși orice este valabil atunci când vine vorba de acțiune, Unlimiteds trebuie să îndeplinească alte cerințe stricte de proiectare. De exemplu, ele nu pot folosi nicio suprafață aripă pentru a controla vehiculul și trebuie să aibă minimum patru roți. Vehiculele cu trei roți nu sunt deloc considerate mașini și trebuie să concureze ca motociclete.

Nelimitatele au întins în mod constant limitele vitezei terestre de când FIA a înființat clasa în 1964. Mașini precum Monstruul Verde, Spirit of America, Thrust II și Thrust SSC au intrat în carnetele de înregistrări, depășind valoarea de 500 km / h, punctul de reper de 600 mph. , punctul de reper de 700 mph și, în sfârșit, bariera de sunet, care este de 760 mph la o temperatură de 15ºC și presiune la nivelul mării. Scopul vulturului din America de Nord este să bată recordul actual al vitezei terestre cu o viteză medie de 763 mph - și să devină cea mai rapidă mașină care a alergat vreodată pe toată suprafața pământului.

Deși Vulturul din America de Nord este spre deosebire de orice mașină pe care o veți vedea pe interstat, aceasta are multe dintre sistemele auto majore pe care le-ați găsi pe un vehicul de producție. Să dărâmăm vulturul și să vedem ce îl face să se miște atât de repede.

Şasiu
Șasiul North American Eagle, care menține toate dimensiunile de bază ale fuselajului Starfighter, are 56 de metri lungime, șapte metri lățime la nas și nouă metri lățime la coadă. După cum vă puteți imagina, transportul unui vehicul atât de mare reprezintă o provocare. Pentru a-l muta de la un loc la altul, echipa folosește un tractor diesel Volvo care trage o semiremorcă de dimensiuni complete.

Suspensie
Ca avion, Starfighter nu a necesitat un sistem de suspensie care să ajute la absorbția șocurilor și a denivelărilor care provin din conducerea pe o suprafață aspră. Ca mașină, Vulturul din America de Nord trebuie să poată naviga imperfecțiuni pe drum fără a pierde viteza sau a compromite stabilitatea vehiculului. Mașina va circula doar pe un pat de lac uscat cu nămol, care este complet lipsit de imperfecțiuni pentru întreaga distanță de rulare; fara drumuri. Acesta este motivul pentru care deșertul Black Rock este un loc bun pentru încercări record. Echipa a rezolvat problema folosind un sistem de șocuri de gaz pentru a suspenda partea din față a mașinii. Suspensia spate se bazează pe un cadru dreptunghiular, construit din tuburi de oțel dreptunghiulare dispuse într-o deltă, sau configurație triunghiulară, spre partea din spate. Acest cadru este realizat din oțel ușor (sau cu conținut scăzut de carbon), care este ieftin, puternic și ușor de modelat.

Fotografie amabilitate a manualului de zbor cu avionul
Componentele de bază ale unui motor cu turbină pe gaz.

Motor
Motorul turbojet care alimentează vulturul nord-american este tipic majorității aeronavelor comerciale și militare. Dacă citiți Cum funcționează motoarele cu turbină pe gaz, veți vedea că aceste motoare constau din turbine, o cameră de ardere, injectoare de combustibil și un compresor. Compresorul aspiră aer în camera de ardere, unde oxigenul este folosit pentru a arde combustibil. Pe măsură ce combustibilul arde, gazele de evacuare sunt direcționate către turbine. Un set de turbine conduce direct compresorul printr-un arbore. Celelalte turbine se rotesc liber și creează un flux de aer de mare viteză care este direcționat printr-o duză. Acest flux de aer de mare viteză generează impulsuri pe baza celei de-a treia legi a mișcării lui Newton (pentru fiecare acțiune, există o reacție egală și opusă).

Rezultatele frânării greșite
Curse de viteză terestră nu sunt pentru cei slabi. În 1964, în timp ce-și făcea al doilea octombrie pentru înregistrarea în Spirit of America, Craig Breedlove a avut un accident aproape fatal când parașutele de pe mașină au fost sfâșiate de pe liniile lor ascendente. Fără tracțiune suplimentară de la chute, Breedlove nu ar putea opri mașina cu frânele cu disc, care au ars. În cele din urmă, mașina a venit să se odihnească într-un iaz cu apă sărată, iar Breedlove a fost pescuit nefericit. Mai puțin de o lună mai târziu, Breedlove s-a întors în Salne Bonneville și a devenit prima persoană care a condus o mașină mai repede de 500 mph.

Motorul LM-1500 al Eagle este versiunea civilă a motorului J-79-15 utilizat în aeronavele militare precum F-4 Phantom. Măsoară trei metri în diametru și cântărește 3.840 de kilograme. Compresorul este conectat printr-un singur arbore la turbine și are 17 trepte pentru a alimenta aer bogat în super-oxigen la combustibilul pompat de injectoare. Atât duzele de combustibil, cât și recipientele de ardere sunt acoperite cu ceramică, ceea ce ajută la reducerea căldurii și produce 13% mai multă putere.

La ralanti, motorul consumă 18 galoane de combustibil cu jet pe minut. Echipa are două modele diferite de LM-1500; unul produce 42.500 de cai putere pentru testarea la viteză mică, iar cel de-al doilea are acoperiri ceramice pe palele turbinei și canistrele de ardere, care vor produce până la 52.000 de cai putere pentru rularea recordului de mare viteză.

Roți
Vulturul din America de Nord călărește pe cinci roți - una în față pentru a direcționa, două una lângă alta pe o osie offset de mijloc și două în spate. Pentru rulări cu viteză mică (sub 350 km / h), roțile sunt echipate cu anvelope din cauciuc. Pentru rulări de mare viteză (până la 800 km / h), roțile aeronavei standard sunt îndepărtate și înlocuite cu roți din aluminiu solide, cu o bandă de titan pe suprafața de rulare exterioară a roții, pentru o rezistență mai mare și retenție la efort, prelucrate special pentru a fi utilizate pe Vultur. În configurația de mare viteză nu se utilizează anvelope.

© 1996 - 2007 Servicii E&D, North American Eagle, Inc. Toate drepturile rezervate.
Parașuta se desfășoară pentru a încetini vulturul în drumul său pentru a se opri.

Sisteme de frânare
Încetinind un vehicul în jos supersonic viteze necesită o abordare în etape folosind mai multe tehnologii. Presupunând că Eagle călătorește cu viteza țintă de 800 mph, iată cum funcționează frânarea:

Șoferul trage înapoi pe accelerație. În acest sens, el implementează uși de frână rapidă situate pe fiecare parte a fuselajului, chiar în fața secțiunii de coadă. Acționate hidraulic, aceste frâne de viteză au făcut parte din proiectarea originală a aeronavei și funcționează în același mod prin crearea de tracțiune pentru a încetini vehiculul. Cu frânele de viteză desfășurate, mașina începe o decelerare treptată.
La aproximativ 650 mph, este instalată o parașută drogue pentru a ajuta frânele de viteză. Un chute drogue este mai alungit și mult mai subțire decât o parașută convențională, ceea ce înseamnă că creează mai puțin drag și este mai puțin probabil să se desprindă. O jgheabă principală mult mai mare urmărește drogue la aproximativ 500 mph, creând și mai mult drag. Acest lucru încetinește mașina până la aproximativ 125 mph.
La 500 mph, șoferul poate activa frânele magnetice de pe roțile din spate pentru a elimina energia cinetică acumulată în roțile masive de 300 de lire sterline, care tind să se învârtă mai încet decât automobilul va decelera. Acestea sunt componente de ultimă generație, realizate din pământuri rare (bor de fier din neodim sau NdFeB), montate în paranteze din oțel inoxidabil pe axa din spate, lângă fiecare roată. Suporturile se apropie, dar nu atinge, de un rotor din aluminiu montat pe interiorul butucului roții. Rezistența magnetică rezultată încetinește mașina la 100 km / h.
În cele din urmă, cu mașina care se deplasează la mai puțin de 100 km / h, un dispozitiv de rupere "Flintstone" (aflat în curs de dezvoltare) chiar în afara cabinei, va activa hidraulic pentru a trage de-a lungul solului cu viteze sub 100 km / h.

carlingă
Cabina de pilotaj a vulturului din America de Nord găzduiește un singur șofer care este fixat în loc de o centură de siguranță extinsă, cu un atașament în cinci puncte. În loc de volan, șoferul va găsi bastonul de zbor original al Starfighter. Un sistem hidraulic comunică intrarea de la cabină către roțile din față, permițând șoferului să conducă mașina spre stânga sau spre stânga. Un panou de instrumente foarte de bază, care include manometre de temperatură, manometre de presiune a combustibilului și uleiului, indicator de viteză a aerului și contor Mach, este vizibil chiar dincolo de bastonul de zbor. Și un radio permite șoferului să comunice cu membrii echipajului de la sol și cu alt personal de asistență care ajută la monitorizarea stării pistei și a altor variabile care ar putea afecta rezultatul cursei..

Fotografie amabilitate a manualului de zbor cu avionul
Diagrama undelor de șoc.

Una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă Vulturul din America de Nord este depășirea problemelor legate de călătoria cu viteze supersonice. La astfel de viteze (adică, mai mari decât viteza sunetului), mașina va produce valuri de șoc care pot afecta stabilitatea vehiculului și pot produce un braț sonic. Haideți să aruncăm o privire rapidă la modul în care se formează aceste valuri de șoc și cum va compensa Vulturul din America de Nord.

Pe măsură ce un obiect se mișcă prin aer, el împinge moleculele de aer din drum, creând valuri de aer comprimat și necomprimat. Aceste unde de presiune a aerului se îndepărtează de obiect în toate direcțiile cu viteza sunetului. Atâta timp cât obiectul călătorește mai lent decât viteza sunetului, acesta nu va ajunge la undele de presiune. Dar dacă obiectul călătorește cu viteza sunetului sau mai repede, acesta se apropie de undele de presiune și începe să împingă asupra lor, acumulând undele pe măsură ce sunt create. Aceste valuri acumulate sunt numite valuri de șoc.

Foto cu amabilitate a guvernului Statelor Unite
Ilustrație a locului în care se află canardurile (în albastru).

Când undele de șoc ajung la sol, ele pot fi sesizate ca un boom sonic. Intensitatea boomului sonic este determinată de mai mulți factori: distanța dintre obiect și sol, dimensiunea și forma obiectului și condițiile atmosferice, inclusiv presiunea aerului, temperatura și vântul. Boom-urile Sonic au fost bine studiate în avioane, dar mai puțin în vehiculele care călătoresc la doar câțiva centimetri deasupra solului.

O problemă a mașinilor cu viteză terestră este că valurile de șoc care se acumulează la nas pot crea o forță ascendentă care ridică mașina de pe sol. Echipa North American Eagle s-a instalat canards -- proiecții sub formă de aripi mici - pentru a oferi un plus de stabilitate și control. Dacă ai dat vreodată mâna pe fereastra unei mașini care circulă cu 60 km / h, atunci ai impresia cum funcționează canardele. Unghiul lor în fluxul de aer poate crea fie o forță ascendentă sau a forță descendentă. În cazul Eagle North America, sistemul va fi controlat independent de șofer printr-un computer. Acesta va monitoriza un senzor de sarcină pe puntea față. Programul de testare al proiectului va verifica dacă programul software de pe computer va regla în mod adecvat canardurile în jos ușor pentru a aplica suficient, dar nu prea mult, forță în jos pentru a împiedica roata din față să părăsească pământul și pentru a preveni atitudinea nasului..

Foto cu amabilitatea Comisiei de turism din Nevada
Black Rock Desert, Nevada

Mergem pentru Record
Desigur, a avea o mașină care va călători mai repede decât viteza sunetului este doar o parte a problemei. De asemenea, trebuie să găsiți un loc în care să-l alergați în siguranță - și să aveți rezultatele măsurate și recunoscute oficial ca un adevărat record mondial de viteză a terenului. În America de Nord, există doar câteva locuri potrivite pentru curse de viteză terestră. Acest lucru se datorează faptului că cursele de viteză terestră necesită o pistă lungă (până la 15 mile sau mai mult!) De terenuri extrem de deschise și plate. Plaja Daytona a fost folosită până în 1935. Apoi, călătorii au îndreptat atenția către Bonneville Salt Flats, o porțiune de apartamente inerite, care acoperă aproximativ 100 de mile pătrate în nord-vestul Utahului. Bonneville a fost site-ul preferat al Americii de Nord pentru cursele de viteză terestră până în 1983. Cu toate acestea, tracțiunea motorului cu jet determină roțile metalice să pescuiască pe sare tare la accelerare. De asemenea, distanța care există acum este de numai șapte mile, din cauza exploatării sării în ultimele câteva decenii, ceea ce face ca pista să fie prea scurtă pentru a fi folosită. Din aceste motive Black Desert a fost folosit de atunci. Black Rock Desert oferă mai mult spațiu deschis și, pentru că a fost fundul unui lac în locul unui ocean cu apă sărată, provoacă mai puțină coroziune pentru mașini.

Pentru a merge la înregistrare, echipa din America de Nord va trebui să transporte mașina în Nevada și să invite oficiali din FIA. Apoi, pe parcursul a câteva săptămâni, echipa va pregăti vehiculul și va alerga pentru înregistrare. O alergare oficială este formată din două încercări, fiecare în direcții opuse și în medie. A doua alergare trebuie să intre în zona cronometrată în termen de 60 de minute de la ieșirea din zona de timp programată a primei alergări pentru a se califica în conformitate cu regulile existente.

Timpul pentru fiecare proces este măsurat pe o lungime de o milă numită mile măsurate. Ora oficială este media celor două perioade de încercare. De exemplu, iată cum a făcut-o echipa Thrust SSC în 1997, când a stabilit recordul mondial de viteză a terenului:

Primul proces: 759 mph
Al doilea proces: 766 mph
Media: 763 mph
Viteza sunetului în acea zi, în acea locație: 748 mph
Viteza de machiaj: 1,02

Pentru a obține recordul stabilit de echipa Thrust SSC, Eagle American North trebuie să fie cu cel puțin un procent mai rapid - sau cu aproximativ 770 mph (Mach 1.03). Până în prezent, vulturul din America de Nord a atins o viteză maximă de numai 312 mph, înregistrată în martie 2005, dar care a fost pe pneuri de aeronave cu viteză mică, de 350 km / h. Cu roți de aluminiu și arburatoare care au intrat, echipa se așteaptă ca mașina să poată atinge 800 km / h.

Înregistrări importante ale vitezei terenului
Data	Viteză	Vehicul	Conducător auto	Locație
18 decembrie 1898	39.252 mph	Jeantaud	Chaselloup-Laubat	Acheres, Franța
21 iulie 1904	103.561 mph	Gobron-Brillie	Louis Rigolly	Ostende, Belgia
24 iunie 1914	124.095 mph *	Benz # 3	L.G. Hornsted	Brooklands, Anglia
21 iulie 1925	150.761 mph	Sunbeam Bluebird	Sir Malcolm Campbell	Pendine, Țara Galilor
29 martie 1927	203.792 mph	Sunbeam 1000 CP	Henry Segrave	Daytona, Statele Unite
3 septembrie 1935	301.129 mph	Railton Rolls Royce Bluebird	Sir Malcolm Campbell	Bonneville, Statele Unite
5 august 1963	407.518 mph **	Spiritul Americii	Craig Breedlove	Bonneville, Statele Unite
2 noiembrie 1965	555.483 mph	Spirit of America Sonic I	Craig Breedlove	Bonneville, Statele Unite
15 noiembrie 1965	600.601 mph	Spirit of America Sonic I	Craig Breedlove	Bonneville, Statele Unite
25 septembrie 1997	714.144 mph	Arhiva SSC II	Andy Green	Black Rock, Statele Unite
15 octombrie 1997	763.035 mph	Arhiva SSC II	Andy Green	Black Rock, Statele Unite
* Prima încercare în două sensuri
** Prima mașină care folosește motorul cu jet

Foto cu amabilitatea Mariei Frances Howard
Steve Fossett

Cursa la cursă
Alergarea oficială a North American Eagle pentru recordul mondial de viteză a terenului va trebui să aștepte, deoarece echipa strânge mai mulți bani și va termina prin modificarea designului mașinii. Între timp, una sau două echipe lucrează la mașini care ar putea contesta recordul. Un astfel de concurent este Steve Fossett; milionarul de înregistrare care a achiziționat recent Spirit of America al Craig Breedlove și modifică vehiculul pentru o tentativă de înregistrare din octombrie 2007. La o conferință de presă din 2006, Fossett le-a spus reporterilor că crede că spiritul său modificat al Americii poate atinge viteze de 800 mph.

Vulturul nord-american, desigur, speră să fie primul - și mai rapid. Acest lucru demonstrează că în cursele de viteză terestră, cursa către linia de plecare este la fel de crucială ca și cursa până la final.

Mulțumesc Mulțumesc Jon Higley de North American Eagle, Inc. pentru asistența sa cu acest articol.

Articole similare

Cum funcționează mașinile Champ
Cum funcționează mașinile de curse NASCAR
Cum funcționează suspensiile auto
Cum funcționează Daytona 500
Cum funcționează mașinile
Cum funcționează motoarele auto
Cum funcționează motoarele cu turbină pe gaz
Cum funcționează un camion cu jet?
Cum funcționează avioanele
Ceea ce provoacă un boom sonic?
Cum vor funcționa Crucerile Sonic
Cum funcționează avioanele hipersonice

Mai multe legături grozave

Vulturul nord-american
Landracing.com
PBS
Thrust SSC
Expoziții de testare aerospațială

surse

„Bonneville Salt Flats”, Enciclopedia Britannica 2005, s.v. CD-ROM, 2005.
"Duo-ul britanic stabilește primul record supersonic al vitezei terestre." CNN Interactive,
15 octombrie 1997.
http://www.cnn.com/TECH/9710/15/brits.land.speed/.
"Garajul lui Jay Leno: joc de birou pentru a juca jocuri", de Jay Leno, mecanici populari,
Noiembrie 2006.
http://www.popularmechanics.com/automotive/jay_leno_garage/4199623.html.
Landracing.com
http://www.landracing.com
Site-ul North American Eagle
http://www.landspeed.com
"North American Eagle se pregătește să bată recordul mondial al vitezei terestre",
de HSPN News. HSPN Global News, 25 octombrie 2006.
http://news.hspn.com/articles/887/1/North-American-EagleTM-Prepares-to-Break-
Lumea-Land-Speed-Record / Page1.html.
"Boom Sonic", Encyclopedia Britannica 2005, s.v. CD-ROM, 2005.
„Zbor supersonic”, Encyclopedia Britannica 2005, s.v. CD-ROM, 2005.
Federația Internațională de L'Automobile (FIA)
http://www.fia.com
„Nevoia de viteză”. Revista HSW Express, ianuarie 2007.
"Nevoia de viteză", de Dean Kuipers. Revista cu fir, octombrie 1997.
http://www.wired.com/wired/archive/5.10/es_speed.html.
"Echipa cu sediul la Washington pentru a prelua recordul vitezei terestre", de Associated Press.
Space.com, 19 iunie 2003
http://www.space.com/businesstechnology/technology/land_speed_030619.html.