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Hyperschall-Jet
08/16/2012

X-51A: US-Militär testet Hyperschall-Flugzeug

Das Fluggerät absolviert am Dienstag den insgesamt dritten Flugversuch. Das Hyperschall-Vehikel hätte über 140 Sekunden Mach 5 oder mehr halten sollen. Der Misserfolg ist ein schwerer Rückschlag für das Hyperschall-Programm des US-Militärs.

Wie die Washington Post unter Berufung auf einen Militärsprecher berichtete, begann der Test am Dienstag (Ortszeit) auf dem Luftwaffenstützpunkt Edwards in Kalifornien. Demnach sollte ein B-52 Bomber mit dem Hyperschall-Vehikel unter den Tragflächen aufsteigen. Wenig später sollte der Experimentalflieger abgekoppelt werden und selbstständig an Fahrt gewinnen - bis zur Höchstgeschwindigkeit von Mach 6.

Wie die US-Luftwaffe später mitteilte, löste sich der unbemannte Hyperschalljet X-51A Waverider bei dem Testflug zwar planmäßig von dem B-52-Bomber, der ihn über den Pazifik getragen hatte. Wenige Sekunden später sei am „Wellenreiter" aber ein Problem mit einem Kontrollruder festgestellt worden und die Maschine kurz danach verloren gegangen, ohne, dass der Hyperschallantrieb überhaupt gestartet wurde.

Der Test ist ein herber Rückschlag, sowohl für das Waverider-Programm als auch für die Entwicklung von Hyperschall-Flügen. Die Verantwortlichen wollen nun die genaue Ursache des Fehlers aufspüren und danach entscheiden, wie es mit dem Programm weitergehen soll.

The X-51A Waverider is set to demonstrate hypersonic flight. Powered by a Pratt Whitney Rocketdyne SJY61 scramjet engine, it is designed to ride on its own shockwavem and accelerate to about Mach 6. (U.S. Air Force graphic)

The X-51A Waverider, shown here under the wing of a B-52 Stratobomber is set to demonstrate hypersonic flight. Powered by a Pratt Whitney Rocketdyne SJY61 scramjet engine, it is designed to ride on its own shockwavem and accelerate to about Mach 6. (U.S

On the flightline of Edwards Air Force Base, Calif., Staff Sgt. Jonathan Young prepares to upload the X-51A WaveRider hypersonic flight test vehicle to a B-52 Stratofortress July 17 for fit testing. Two B-52 test flights are planned this fall prior to the

X-51A Waverider Scramjet Hyperschall Flugzeug Air Force NASA DARPA Boeing.

The X-51A WaveRider hypersonic flight test vehicle was uploaded to an Air Force Flight Test Center B-52 Stratofortress at Edwards Air Force Base, Calif., July 17 for fit testing. Two B-52 test flights are planned this fall prior to the X-51s first hyperso

An X-51A Waverider successfully launched from a B-52 Stratofortress, like the one shown here, on May 26, 2010. It was the longest supersonic combustion ramjet-powered hypersonic flight to date and accelerated to Mach 6. (U.S. Air Force photo/Mike Cassidy

X-51A Waverider Scramjet Hyperschall Flugzeug Air Force NASA DARPA Boeing.

Mit Rakete auf 21 Kilometer Höhe

Von außen betrachtet sieht der X-51A Waverider ganz und gar nicht wie ein Flugzeug aus. Bei Hyperschall-Geschwindigkeiten (Mach 5 und mehr) werden Flügel so gut wie gar nicht benötigt. Der Waverider ist 1,8 Tonnen schwer und 7,62 Meter lang, wovon der eigentliche Testteil mit Scramjet-Antrieb 4,26 Meter einnimmt. Dahinter befinden sich Zwischenstufe und Raketenstufe mit insgesamt 3,35 Metern Länge. Bei Testflügen wird der Waverider stets unter dem Flügel eines B-52 Bombers montiert und durch diesen auf eine Höhe von ca. 15.000 Meter befördert. Dort wird das Gerät abgeworfen und schraubt sich mit Raketenantrieb weiter in die Höhe, bis auf 21 Kilometer Höhe. Die Raketenstufe wird dort abgeworfen, das Scramjet-Triebwerk wird gezündet.

Scramjet

Der Scramjet-Antrieb zeichnet sich im Gegensatz zu anderen Flugzeug-Triebwerken dadurch aus, dass er keine Rotoren enthält. Durch einen Einlass strömt die Luft direkt in die Brennkammer, wo sie komprimiert und mit Treibstoff vermischt wird. Durch den hohen Druck entzündet sich das Gemisch selbst und erzeugt beim Austritt enormen Schub. Als Treibstoff dient JP-7, eine Kohlenwasserstoffe-Mixtur, die etwa auch in den bekannten Blackbird-Überschalljets zum Einsatz kommt. Mit rund 120 Kilogramm JP-7 kommt der Waverider gerade einmal 400 Meilen weit. Im üblichen Testablauf wird der Scramjet-Antrieb nach fünf Minuten abgeschaltet und das Testgerät stürzt ins Meer.

Erstmals wurde X-51A im Mai 2010 getestet und hielt damals 140 Sekunden lang Mach 5. Danach wurde 30 Sekunden lang ein Verlust an Schubkraft beobachtet, bevor der Test abgebrochen wurde. Der zweite Testflug fand im Juni 2011 statt. Bei der Annäherung an Mach 5 versagte dabei der Antrieb. Der Waverider versuchte selbstständig, erneut zu zünden, was aber nicht gelang. Vor dem dritten Test lastete deshalb großer Druck auf dem Programm. Die Misserfolge bei einem weiteren Hyperschallflug-Programm zeigten, wie schnell es mit dem kostspieligen Herumexperimentieren vorbei sein kann.

Schlechtes Vorbild

Die Rede ist vom "Falcon Project", dessen HTV-2 (Hypersonic Test Vehicle) durch einen kontrollierten Atmosphären-Eintritt Mach 20 erreichte. Bei zwei Tests hielt die Konstruktion allerdings der Geschwindigkeit nicht besonders lange stand. Beim letzten Test im August 2011

des HTV-2, die dadurch entstehenden Schockwellen gaben dem Gerät den Rest. Statt 30 Minuten flog das HTV-2 neun Minuten über dem Pazifik, bevor es abstürzte. Das Falcon-Programm wird nun neu überdacht.

Krieg und Raumfahrt
Hinter dem X-51A Waverider steht ein Konsortium aus US Air Force, der US-Innenministeriums-Bastelstube DARPA, der NASA, dem Flugzeugtriebwerk-Hersteller Pratt & Whitney Rocketdyne und dem Flugzeugkonstrukteur Boeing. Die Air Force hat die Führung über diese so genannte "Combined Test Force". Die Motive hinter der Entwicklung eines Hyperschall-Jets sind unterschiedlicher Natur. Das Militär sieht dabei eine Möglichkeit für ultraschnelle Gefechtsflugkörper, die innerhalb kürzester Zeit jeden Punkt auf der Erde erreichen bzw. vernichten können.

Bei der NASA könnte die Scramjet-Technologie zur Entwicklung eines neuen Raumtransporters dienen. Neuartige Shuttles könnten etwa während der Flugphase innerhalb der Atmosphäre einiges an Gewicht sparen. Die ausgedienten Space Shuttles mussten wegen ihres Raketenantriebs komprimierten Sauerstoff mitführen. Mit einem Scramjet entnimmt man den Sauerstoff der Umgebung, wodurch man sich mitzuführende Tanks erspart.

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