Η Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ αντιμετωπίζει μια μεγάλη πρόκληση με τα υπερηχητικά αεροσκάφη

Ο όρος “Υπερηχητικός” αναφέρεται σε ταχύτητες πάνω από 5 Mach, ή πέντε φορές την ταχύτητα του ήχου. Αυτό είναι περίπου 3.800 μίλια την ώρα, ένας ρυθμός που θα μπορούσε να σας ταξιδέψει σε όλο τον ισημερινό σε λιγότερο χρόνο από ό,τι χρειάζεται ένα τυπικό επιβατικό τζετ για να πάει από τη Νέα Υόρκη στο Λονδίνο. Η υπερηχητική ταχύτητα κάνει τα πιο υπερηχητικά μαχητικά αεροσκάφη αιχμής να μοιάζουν με σαλιγκάρια, επομένως, φυσικά, η Πολεμική Αεροπορία των Ηνωμένων Πολιτειών πεθαίνει να αξιοποιήσει αυτή τη δύναμη. Το Πεντάγωνο έχει αναπτύξει σχέδια για υπερηχητικά αεροσκάφη σε πολλές περιπτώσεις τις τελευταίες δύο δεκαετίες, αλλά λόγω των προκλήσεων που ενυπάρχουν στην τεχνολογία, δεν έχουμε δει ακόμη πρόοδο υπερηχητικών αεροσκαφών πέρα ​​από το στάδιο δοκιμών. Ό,τι έχει δοκιμάσει η Πολεμική Αεροπορία μέχρι στιγμής ήταν είτε απίστευτα αναποτελεσματικό, άκρως επικίνδυνο, είτε τις περισσότερες φορές και τα δύο.

Η υπερηχητική πτήση είναι αρκετά επικίνδυνη ως έχει, φέρνοντας πληθώρα ζητημάτων από τα καταστροφικά ηχητικά κύματα των ηχητικών εκρήξεων, στις βάναυσες φυσικές επιπτώσεις στους πιλότους, στα έξοδα εκατομμυρίων δολαρίων στην πορεία. Η κλιμάκωση στην υπερηχητική ταχύτητα ενισχύει όλα αυτά τα προβλήματα και προσθέτει ένα ακόμη πιο σημαντικό. Μακράν η μεγαλύτερη πρόκληση για την επίτευξη υπερηχητικής πτήσης είναι το φαινόμενο της αεροδυναμικής θέρμανσης. Με απλά λόγια, όσο πιο γρήγορα πετά ένα αεροπλάνο, τόσο περισσότερη τριβή δημιουργεί με τον περιβάλλοντα αέρα και αυτό μπορεί να δημιουργήσει μια θανατηφόρα ποσότητα θερμότητας. Το Πεντάγωνο πρέπει να βρει έναν τρόπο να προστατεύσει τα μαχητικά του από αυτή τη ζέστη, διαφορετικά οι πιλότοι θα αντιμετωπίσουν περισσότερο κίνδυνο από τα δικά τους αεροπλάνα παρά από οποιονδήποτε εχθρό.

Οι πτητικές δοκιμές έχουν μετρήσει την αεροδυναμική θέρμανση που παράγεται από υπερηχητικά αεροσκάφη και τα νούμερα είναι πραγματικά σοκαριστικά. Η θερμοκρασία της επιφάνειας ενός αεροπλάνου που πετά με 5 Mach έχει καταγραφεί έως και 3.500 βαθμούς Φαρενάιτ. Είναι αρκετά ζεστό για να λιώσει το τιτάνιο, επομένως για να μην αποτεφρώνονται τα υπερηχητικά αεροπλάνα κατά τη διάρκεια της πτήσης, οι μηχανικοί πρέπει να δημιουργήσουν προσαρμοσμένα κράματα νικελίου για το πλαίσιο του αεροσκάφους. Προσέξτε, τα 5 Mach είναι απλώς το κατώφλι για υπερηχητική πτήση. Πάνω από 5 Mach, οι θερμοκρασίες μέσα στο στρώμα κρούσης που περιβάλλει το αεροσκάφος μπορεί να ανέβουν πάνω από 10.000 μοίρες και ακόμη και το πιο σκληρό υλικό στη Γη μπορεί να μην είναι αρκετό για να χειριστεί τη μακροχρόνια υπερηχητική πτήση.

Η αεροδυναμική θέρμανση φέρνει και κάποιες επικίνδυνες παρενέργειες. Σε υψηλές υπερηχητικές ταχύτητες, η θερμότητα μπορεί να γίνει αρκετά έντονη ώστε να χωρίσει τα μόρια οξυγόνου και αζώτου στον αέρα. Το σπάσιμο αυτών των χημικών δεσμών αφήνει πίσω τις ελεύθερες ρίζες υψηλής αντίδρασης, οι οποίες επιταχύνουν χημικές αντιδράσεις όπως η οξείδωση, ταχέως αποικοδομούμενα οικοδομικά υλικά. Οι τεράστιες αλλαγές στη θερμοκρασία προκαλούν διαστολή και συστολή του πλαισίου του αεροσκάφους, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει την ανάπτυξη ρωγμών στο αεροπλάνο. Αυτές οι αδυναμίες θα μπορούσαν να είναι απειλητικές για τη ζωή των πιλότων, γι’ αυτό και κανένας δεν μπορούσε να πετάξει με υπερηχητικές ταχύτητες στο παρελθόν. Λοιπόν … σχεδόν κανένας.

Μέχρι σήμερα, μόνο δύο επανδρωμένα αεροσκάφη έχουν επιτύχει υπερηχητική ταχύτητα. Το ένα ήταν το Διαστημικό Λεωφορείο κατά τη διάρκεια της επανεισόδου και το άλλο ήταν το X-15, ένα πειραματικό αεροπλάνο με πυραύλους που δοκιμάστηκε από την κυβέρνηση των ΗΠΑ τη δεκαετία του 1960. Το X-15 πραγματοποίησε 199 δοκιμαστικές πτήσεις και σε μία από αυτές τις πτήσεις το 1967, ο πιλότος της Πολεμικής Αεροπορίας Pete Knight χτύπησε 6,7 Mach (4.520 mph).

Το X-15 δεν μπήκε ποτέ σε υπηρεσία. Ήταν αναποτελεσματικό, καθώς έπρεπε να εκτοξευθεί από την πτέρυγα ενός βομβαρδιστικού B-52 που πετούσε τουλάχιστον 600 mph. Μόλις μεταφερόταν στον αέρα, θα έκαιγε τα καύσιμα του σε λιγότερο από δύο λεπτά, μετά από τα οποία το αεροσκάφος δεν γινόταν τίποτα περισσότερο από ένα βαρύ ανεμόπτερο, με τεράστια πρόκληση για ελιγμούς. Λίγο περισσότερο από ένα μήνα μετά την πτήση ρεκόρ του Knight, ο συνάδελφός του πιλότος Michael Adams σκοτώθηκε όταν το X-15 του μπήκε σε μια περιστροφή και συνετρίβη. Τον επόμενο χρόνο, το έργο σταμάτησε.

Τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη έχουν φτάσει σε ακόμη υψηλότερες ταχύτητες, με το ρεκόρ όλων των εποχών να ανήκει στο τζετ X-43 της NASA, το οποίο πέτυχε 9,6 Mach σε μια δοκιμαστική πτήση το 2004. Ωστόσο, αυτή κατέληξε να είναι η τελευταία πτήση που έκανε ποτέ το X-43. Αντιμετώπισε τα ίδια προβλήματα αναποτελεσματικότητας που αντιμετώπισε το X-15. Μόνο τρία από τα σκάφη κατασκευάστηκαν ποτέ και ένα καταστράφηκε σε μια σύγκρουση που θα ήταν θανατηφόρα αν ήταν επανδρωμένο. Ενώ οι επιτυχίες που σπάνε ρεκόρ είναι συναρπαστικές, αυτά τα τρομακτικά ατυχήματα δείχνουν γιατί η NASA και η Πολεμική Αεροπορία έχουν πολλή δουλειά μπροστά τους.