Hypersonic: Mach 10 auf Autopilot anstreben

Je schneller ein Jet fliegt, desto schwieriger wird es zu manövrieren. Mit Überschallgeschwindigkeit kann ein Fehler ein Flugzeug zerreißen.

Mit Geschwindigkeit nähert sich 10 Mal die Geschwindigkeit des Schalls – die experimentelle NASA Handwerk erreicht haben – Dinge bekommen wirklich riskant.

Diese Art der Geschwindigkeit im Auge, haben Ingenieure Kontrollsystem entwickelt.
Software, um solche Hyperschall Düsen ohne Pilot, fliegen durch die Anpassung an
wechselnden Bedingungen während des Fluges. Es ist nicht vollständig fertig, aber die Arbeit
hat die Fähigkeit deutlich weit fortgeschritten.

Die neuesten Überschall Verbrennung Staustrahltriebwerke — Scramjets genannt – brennen
Air für Kraftstoff und könnte eines Tages Personen befördern, Space oder etwa die
Welt in einer Angelegenheit von Stunden, sagen die Ingenieure.

NASA X-43 Hyperschall-Jet, in einem 2004 Flug erreicht Mach 9,8 oder 7.546 mph.

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Lisa Fiorentini, ein Doktorand in Elektro und computer
zusammen mit außerordentlicher Professor Engineering an der Ohio State University,
Andrea Serrani entwickeln eine neue Steuerung in Zusammenarbeit
mit der US Air Force Research Laboratory (ARFL) an Wright-Patterson
Air Force Base in Ohio.

In der aktuellen Ausgabe des Journal of Guidance, Kontrolle und Dynamikberichten sie, dass ihre Controller einwandfrei in Computersimulationen von Flugmanöver durchgeführt.

Der Controller sowohl führt die Jet entlang seiner Flugbahn und hält es
während eines Fluges stabil, erklärte Fiorentini. Sensoren messen Faktoren
wie Höhe, Geschwindigkeit und Beschleunigung und controller
berechnet, ob Anpassungen vorgenommen werden, um die Düse zu halten müssen
stabil und auf Kurs. Führen Sie des Controllers dann Aktoren
Befehle, zum Beispiel den Motor drosseln, wenn der Jet muss
zu beschleunigen.

"Weil diese Fahrzeuge jetzt unbemannte sind, haben wir zur Vorbereitung
alles vor der Zeit – jede möglich während des Fluges Veranstaltung erwarten "
Sie sagte.

"Und der Controller muss sehr schnell arbeiten. Bei 10 Mal schneller als
der Klang verlierst du nur eine Sekunde ist der Jet weit, weit weg gegangen
Kurs."

Was das Ohio State Control System auszeichnet, Serrani erklärt, ist, dass es passt sich wechselnden Bedingungen während des Fluges.

"Für uns ist eine realistische, auf Physik basierenden Fahrzeugmodell innerhalb unserer
Stabilitätsanalyse, mit einem hoch entwickelten Controller,"sagte er.

NASA hatte als Nachfolger für das Space Shuttle für Scramjets erkundet.
Ausflüge zur internationalen Raumstation ISS. Das X-43-Projekt geschlossen
2004, als der Raum Agentur verlagert seine Prioritäten auf eine Rückkehr zu den
Mond.

Aber die Technologie ist noch in der Entwicklungsphase in Militär und
kaufmännischen Bereich. Scramjets konnten Raketen an mobile Ziele liefern;
konnten sie auch tragen Menschen auf halbem Weg auf der ganzen Welt in weniger als einer
Stunde.

Für diese Studie simuliert die Ingenieure zwei
Flugsituationen. Im ersten, einfacheren Fall musste der scramjet
Aufstieg von einem Horizontalflug bis 13.000 Fuß in etwas weniger als sechs
Minuten. In einem zweiten, komplizierter Manöver hatte es zu Beginn einer
paar Grad off-Kilter von einem Horizontalflug und dann Aufstieg 25.000 Füße
in etwa vier Minuten.

In beiden Simulationen erfasst Forscher des Controllers tracking
Fehler als der Jet ausgeführt sein Manöver. Anschließend verglichen sie die Ergebnisse
Simulationen mit einem Controller hatten sie zuvor - man entwickelt
Das habe nicht adaptive Fähigkeiten erbaut.

Zum Beispiel in der einfacheren Manöver, die größte Höhe tracking
Fehler für die älteren, nicht-adaptive Steuerung wurde etwas mehr als 40 Fuß; die
größte entsprechende Fehler für die neue, adaptive Steuerung war weniger
als 2 Füße – eine Verbesserung um den Faktor 20.

Für komplexere Manöver konnte die nicht-adaptiven Steuerung--
die simulierte Jet geriet außer Kontrolle und stürzte in weniger als vier
Sekunden lang gedrückt. Die neue adaptive Steuerung konnte den Jet zu führen seine
neue Höhe ohne Zwischenfälle.

Die Ohio State University und AFRL Ingenieure weiter verfeinern die
Controller. Die nächste Verbesserung fügt einige Grenzwerte,
Fiorentini, sagte. Scramjets müssen die richtige Menge des Luftstromes zu pflegen
um den Motor erklärte sie, und wenn sie zu schnell steigen, kann des Motors
Stall in der Luft.

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