Pedeorelha | Hoe de Noord-Amerikaanse adelaar werkt

Joseph Norman
0
5023
1301

Afbeeldingengalerij: exotische auto's

© Copyright 1996 - 2007 E&D Services, North American Eagle, Inc.
Alle rechten voorbehouden.
World Speed King. Bekijk meer foto's van exotische auto's.

De meeste mensen zijn volkomen gelukkig terwijl ze met hun auto over de snelweg rijden met een respectabele 65 mph. Anderen hunkeren naar meer snelheid en bereiken dit door grotere motoren, superchargers en andere automotive-spieren toe te voegen. En weer anderen - die zeldzame sensatiezoekers die bekend staan als snelheidsfreaks willen maar één ding: de snelste auto ter wereld en de aanwijzing als de "World Speed King." Sinds 1997 behoort die aanduiding tot de Britse Thrust SSC, die de eerste auto ooit werd die de geluidsbarrière doorbrak toen bestuurder Andy Green het door een jet aangedreven voertuig tot een snelheid van 763 mph overhaalde.

Maar een Noord-Amerikaans team ligt op koers om dat allemaal te veranderen. Onder leiding van Ed Shadle en Keith Zanghi hoopt het team zijn intrede te begeleiden - de Noord-Amerikaanse adelaar -- in de recordboeken door het wereldsnelheidsrecord over land te breken en de titel van 's werelds snelste auto terug te brengen naar het Noord-Amerikaanse continent. In dit artikel zullen we onderzoeken hoe de North American Eagle werkt, evenals de stappen die moeten worden uitgevoerd voordat een auto een officieel snelheidsrecord over land kan vestigen..

Een team van vrijwilligers Het North American Eagle-project is een waar liefdeswerk. Het team dat Shadle en Zanghi hebben samengesteld bestaat uitsluitend uit vrijwilligers die nachten, weekenden en vakanties doneren. De meeste brengen een hoog niveau van expertise in een van de kritieke systemen van de auto. Team North American Eagle omvat een uitwerpspecialist die aan NASA-ruimtemissies werkte, een monteur van een straalmotor, een computertechnicus, een voormalige B-52-monteur, een autocarrosserie-specialist en een ingenieur.

Foto met dank aan NASA
F-104 Starfighter tijdens de vlucht.

De North American Eagle is een auto, maar alleen in strikt academische zin. Het heeft wielen, een motor, instrumenten en een zitplaats voor de bestuurder. Dat is waar de vergelijkingen echter eindigen.

Het is dichter bij de waarheid om de North American Eagle een jet op wielen te noemen. In feite is het chassis van de auto gebaseerd op de romp van een vliegtuig dat bekend staat als de F-104 Starfighter. Geïntroduceerd door Lockheed Corporation in 1954, was de Starfighter de eerste operationele militaire jet die in staat was om te blijven vliegen bij Mach 2, of tweemaal de geluidssnelheid. Het werd in 1967 afgebouwd ten gunste van nieuwere vliegtuigen, maar zelfs vandaag de dag ziet de slanke, gestroomlijnde jet eruit alsof hij is gebouwd voor snelheid. Shadle en Zanghi waren duidelijk geïnteresseerd in de aerodynamische kwaliteiten van de Starfighter toen ze het ontmantelde vliegtuig kochten van een overtollige vliegtuigdealer in Maine voor $ 25.000. Om er een auto van te maken, heeft het North American Eagle-team de vleugelwortels (de vleugels waren al verwijderd) en een ophangsysteem toegevoegd. Het team heeft ook wijzigingen aangebracht in een krachtig turbostraalmotor, hetzelfde type dat de straaljager tot meer dan tweemaal de snelheid van het geluid in de lucht voortstuwde met vleugels, die de auto gebruikt als krachtbron.

Zoals u zich kunt voorstellen, is de North American Eagle geen voertuig waarmee iemand op straat zou rijden. In plaats daarvan behoort het tot een groep auto's die bekend staat als landsnelheidsracers. In officiële wedstrijden moeten landsnelheidsracers zich houden aan strikte regels en voorschriften die zijn opgesteld door de Federation Internationale de L'Automobile (FIA), het belangrijkste bestuursorgaan van de meeste soorten autoraces. De FIA erkent verschillende klassen van snelheidsracers over land, op basis van hun algemene ontwerp en krachtbron, en erkent recordhouders in elk. De North American Eagle neemt deel aan de Special Construction-klasse, die zelf drie categorieën omvat: Onbeperkt streamliners, Lakesters en Onbeperkt.

Foto met dank aan The U.S. Air Force / Photographer Sue Sapp
Een turbofan-motor wordt getest op Robins Air Force Base, Georgia, VS..

De categorie Unlimited is speciaal ontwikkeld voor voertuigen die afhankelijk zijn van jet- of raketaandrijving om de snelheid te verhogen. Straalaandrijving vindt plaats wanneer brandstof wordt verbrand in aanwezigheid van zuurstof uit de atmosfeer, waardoor een stroom expanderende gassen ontstaat die, wanneer ze door een mondstuk worden uitgestoten, stuwkracht genereert. De voortstuwing van raketten is gebaseerd op vergelijkbare principes, behalve dat de zuurstof samen met de brandstof wordt getransporteerd. De North American Eagle is natuurlijk een vliegtuigaangedreven voertuig dat profiteert van een General Electric LM-1500 turbostraalmotor. We zullen in de volgende sectie meer over de motor praten, maar u moet weten dat de LM-1500 in zijn volledig verbeterde vorm 52.000 pk kan produceren - bijna 375 keer meer vermogen dan de gemiddelde Honda Civic..

Gebruikt onder de Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5-licentie.
The Spirit of America in het Chicago Museum of Science and Industry in Chicago, Illinois.

Hoewel alles mogelijk is als het om stuwkracht gaat, moet Unlimiteds voldoen aan andere strenge ontwerpvereisten. Ze kunnen bijvoorbeeld geen gevleugelde oppervlakken gebruiken om het voertuig te besturen en moeten minimaal vier wielen hebben. Voertuigen met drie wielen worden helemaal niet als auto's beschouwd en moeten als motorfietsen concurreren.

Unlimiteds heeft consequent de grenzen van de landsnelheid verlegd sinds de FIA de klasse in 1964 oprichtte. Auto's zoals de Green Monster, Spirit of America, Thrust II en Thrust SSC raceten door de recordboeken en overtroffen de mijlpaal van 500 mph, de mijlpaal van 600 mph. , de mijlpaal van 700 mph en, ten slotte, de geluidsbarriere, dat is 760 mph bij een temperatuur van 15ºC en luchtdruk op zeeniveau. Het doel van de North American Eagle is om het huidige snelheidsrecord over land van 763 mph gemiddelde snelheid te verbeteren - en om de snelste auto te worden die ooit over het aardoppervlak heeft geracet..

Hoewel de North American Eagle anders is dan alle andere auto's die u op de snelweg ziet, beschikt hij over veel van de belangrijkste autosystemen die u op een productieauto zou aantreffen. Laten we de Adelaar afbreken en kijken waarom hij zo snel beweegt.

Chassis
Het chassis van de North American Eagle, dat alle basisafmetingen van de Starfighter-romp behoudt, is 56 voet lang, zeven voet breed bij de neus en negen voet breed bij de staart. Zoals u zich kunt voorstellen, is het vervoeren van zo'n groot voertuig een behoorlijke uitdaging. Om het van locatie naar locatie te verplaatsen, gebruikt het team een Volvo-dieseltractor die een grote oplegger trekt.

Suspensie
Als vliegtuig had de Starfighter geen ophangsysteem nodig om de schokken en stoten die het gevolg zijn van het rijden over een ruw oppervlak te absorberen. Als auto moet de North American Eagle in staat zijn om door oneffenheden in de weg te navigeren zonder snelheid te verliezen of de voertuigstabiliteit in gevaar te brengen. De auto zal alleen rijden op een droge modderbodem die volledig vrij is van onvolkomenheden gedurende de hele loopafstand; geen wegen. Daarom is de Black Rock-woestijn een goede locatie voor recordpogingen. Het team loste het probleem op door een gasschoksysteem te gebruiken om de voorkant van de auto op te hangen. De achterwielophanging is gebaseerd op een rechthoekig frame, gemaakt van rechthoekige stalen buizen die in een delta- of driehoekige configuratie naar achteren zijn gerangschikt. Dit frame is gemaakt van zacht (of koolstofarm) staal, dat goedkoop, sterk en gemakkelijk te vormen is.

Foto met dank aan het Airplane Flying Handbook
De basiscomponenten van een gasturbinemotor.

Motor
De turbojetmotor die de North American Eagle aandrijft, is typerend voor de meeste commerciële en militaire vliegtuigen. Als je leest Hoe gasturbinemotoren werken, zie je dat deze motoren bestaan uit turbines, een verbrandingskamer, brandstofinjectoren en een compressor. De compressor zuigt lucht in de verbrandingskamer, waar zuurstof wordt gebruikt om brandstof te verbranden. Terwijl de brandstof verbrandt, worden uitlaatgassen naar de turbines geleid. Een set turbines drijft de compressor rechtstreeks aan via een as. De andere turbines draaien vrij rond en creëren een snelle luchtstroom die door een mondstuk wordt geleid. Deze snelle luchtstroom genereert stuwkracht op basis van de derde bewegingswet van Newton (voor elke actie is er een gelijke en tegengestelde reactie).

De resultaten van slecht remmen
Racen op landsnelheid is niet voor angsthazen. In 1964, tijdens het maken van zijn tweede run voor de record in Spirit of America, kreeg Craig Breedlove een bijna dodelijk ongeval toen de parachutes van de auto van hun riser-lijnen werden gescheurd. Zonder de extra weerstand van de stortkokers kon Breedlove de auto niet stoppen met de doorgebrande schijfremmen. De auto kwam uiteindelijk tot stilstand in een zoutwatervijver en Breedlove werd ongedeerd uitgevist. Minder dan een maand later keerde Breedlove terug naar de zoutvlakten van Bonneville en werd de eerste persoon die met een auto sneller dan 500 mph reed.

De LM-1500-motor van de Eagle is de civiele versie van de J-79-15-motor die wordt gebruikt in militaire vliegtuigen zoals de F-4 Phantom. Het meet een meter in diameter en weegt 3.840 pond. De compressor is via een enkele as verbonden met de turbines en heeft 17 trappen om superzuurstofrijke lucht naar de brandstof te leiden die door de injectoren wordt gepompt. Zowel de brandstofsproeiers als de branderpotten zijn voorzien van een keramische coating, waardoor de warmte wordt verminderd en 13 procent meer vermogen wordt geproduceerd.

Bij stationair draaien verbruikt de motor 18 liter vliegtuigbrandstof per minuut. Het team heeft twee verschillende modellen van de LM-1500; de ene produceert in totaal 42.500 pk voor testen op lage snelheid, en de tweede heeft keramische coatings op de turbinebladen en brandblikken, die maar liefst 52.000 pk zullen produceren voor recordritten op hoge snelheid.

Wielen
De North American Eagle rijdt op vijf wielen: één voor om te sturen, twee naast elkaar op een as in het midden van het chassis en twee achter. Voor ritten op lage snelheid (minder dan 350 mph) zijn de wielen uitgerust met rubberen banden. Voor snelle vluchten (tot 800 mph) worden de standaard vliegtuigwielen verwijderd en vervangen door massieve aluminium wielen met een titanium band op het buitenste loopvlak van het wiel voor meer sterkte en spanningsbehoud, speciaal bewerkt voor gebruik op de Adelaar. In de hogesnelheidsconfiguratie worden geen banden gebruikt.

© 1996 - 2007 E&D Services, North American Eagle, Inc. Alle rechten voorbehouden.
De parachute wordt ingezet om de Eagle te vertragen op weg om te stoppen.

Remsystemen
Een voertuig vertragen van supersonisch snelheden vereist een gefaseerde aanpak waarbij meerdere technologieën worden gebruikt. Ervan uitgaande dat de Eagle met zijn doelsnelheid van 800 mph reist, werkt het remmen als volgt:

De chauffeur trekt het gas terug. Daarbij zet hij snelremdeuren in aan weerszijden van de romp, net voor het staartgedeelte. Deze snelheidsremmen, hydraulisch bediend, maakten deel uit van het oorspronkelijke ontwerp van het vliegtuig en werken op dezelfde manier door weerstand te creëren om het voertuig te vertragen. Als de snelheidsremmen zijn geactiveerd, begint de auto geleidelijk af te remmen.
Met ongeveer 650 mph wordt een drogue-parachute ingezet om de snelheidsremmen te ondersteunen. Een drogue-parachute is langwerpiger en veel dunner dan een conventionele parachute, wat betekent dat deze minder weerstand creëert en minder snel uit elkaar wordt gescheurd. Een veel grotere hoofdparachute volgt de drogue met ongeveer 500 mph, waardoor nog meer weerstand ontstaat. Dit vertraagt de auto tot ongeveer 200 mph.
Bij 500 mph kan de bestuurder de magnetische remmen op de achterwielen activeren om kinetische energie weg te schrobben die is opgebouwd in de enorme wielen van 300 pond, die de neiging hebben langzamer te draaien dan de auto zal vertragen. Dit zijn state-of-the-art componenten gemaakt van zeldzame aarde (neodymium ijzer boor, of NdFeB) magneten gemonteerd in roestvrijstalen beugels op de achteras nabij elk wiel. De beugels bewegen dichtbij, maar raken niet aan, een aluminium rotor aan de binnenkant van de wielnaaf. De resulterende magnetische weerstand vertraagt de auto tot 160 km / u.
Ten slotte, als de auto minder dan 160 km / u rijdt, wordt een "Flintstone" -blokkering (momenteel in ontwikkeling) vlak naast de cockpit hydraulisch geactiveerd om over de grond te slepen bij snelheden onder de 160 km / u..

Kuip
De cockpit van de North American Eagle herbergt een enkele bestuurder die op zijn plaats wordt vastgemaakt door een extra brede veiligheidsgordel met een vijfpuntsbevestiging. In plaats van een stuur vindt de bestuurder de originele flightstick van de Starfighter. Een hydraulisch systeem communiceert de input van de cockpit naar de voorwielen, waardoor de bestuurder de auto naar rechts of naar links kan sturen. Een zeer eenvoudig instrumentenpaneel, dat temperatuurmeters, brandstof- en oliedrukmeters, luchtsnelheidsmeter en Mach-meter omvat, is zichtbaar net achter de flightstick. En een radio stelt de coureur in staat om te communiceren met grondpersoneel en ander ondersteunend personeel die helpen bij het bewaken van de toestand van de baan en andere variabelen die de uitkomst van de race kunnen beïnvloeden..

Foto met dank aan het Airplane Flying Handbook
Diagram van schokgolven.

Een van de grootste uitdagingen waarmee de Noord-Amerikaanse adelaar wordt geconfronteerd, is het overwinnen van problemen die verband houden met reizen met supersonische snelheden. Bij dergelijke snelheden (d.w.z. hoger dan de geluidssnelheid) zal de auto produceren schokgolven die de stabiliteit van het voertuig kunnen beïnvloeden en een sonische dreun produceren. Laten we snel eens kijken hoe deze schokgolven ontstaan en hoe de Noord-Amerikaanse adelaar ze zal compenseren.

Terwijl een object door de lucht beweegt, duwt het luchtmoleculen uit de weg, waardoor golven van gecomprimeerde en niet-gecomprimeerde lucht ontstaan. Deze luchtdrukgolven verplaatsen zich met de snelheid van het geluid in alle richtingen van het object weg. Zolang het object langzamer reist dan de geluidssnelheid, kan het de drukgolven niet inhalen. Maar als het object zich voortbeweegt met de snelheid van het geluid of sneller, haalt het de drukgolven in en begint het erop te duwen, waardoor de golven zich opstapelen terwijl ze ontstaan. Deze opgestapelde golven worden schokgolven genoemd.

Foto ter beschikking gesteld door de regering van de Verenigde Staten
Illustratie van waar de canards zich bevinden (in blauw).

Wanneer de schokgolven de grond bereiken, kunnen ze worden waargenomen als een sonische dreun. De intensiteit van de sonische giek wordt bepaald door verschillende factoren: de afstand tussen het object en de grond, de grootte en vorm van het object en atmosferische omstandigheden, waaronder luchtdruk, temperatuur en wind. Sonische gieken zijn goed bestudeerd in vliegtuigen, maar minder in voertuigen die slechts enkele centimeters boven de grond vliegen.

Een probleem met snelheidsauto's over land is dat de schokgolven die zich bij de neus opbouwen, een opwaartse kracht kunnen veroorzaken die de auto van de grond tilt. Het North American Eagle-team is geïnstalleerd canards -- kleine vleugelachtige uitsteeksels - voor extra stabiliteit en controle. Als je ooit je hand uit het raam van een auto hebt gestoken die 60 mph rijdt, dan heb je een idee hoe canards werken. Hun hoek in de luchtstroom kan een opwaartse kracht of een neerwaartse kracht. In het geval van de North American Eagle wordt het systeem onafhankelijk van de bestuurder bestuurd door een computer. Het controleert een belastingssensor op de vooras. Het testprogramma van het project zal controleren of het softwareprogramma op de computer de canards een klein beetje naar beneden zal bijstellen om net genoeg, maar niet te veel, neerwaartse kracht uit te oefenen om te voorkomen dat het voorwiel de grond verlaat en een neus omhoog gaat..

Foto met dank aan de Nevada Commission of Tourism
Black Rock Desert, Nevada

Voor de goede orde
Het hebben van een auto die sneller rijdt dan de geluidssnelheid is natuurlijk slechts een deel van het probleem. Je moet ook een plek vinden om veilig te racen - en om je resultaten officieel te laten meten en erkennen als een echt wereldrecord over landsnelheid. In Noord-Amerika zijn er maar een paar plaatsen die geschikt zijn voor snelheidsraces over land. Dat komt omdat landsnelheidsracers een lange baan (maar liefst 15 mijl of meer!) Van extreem open, vlak land nodig hebben. Daytona Beach werd gebruikt tot 1935. Toen richtten racers hun aandacht op de Bonneville Salt Flats, een stuk kale zoutvlakten van ongeveer 100 vierkante mijl in het noordwesten van Utah. Bonneville was tot 1983 de favoriete Noord-Amerikaanse site voor snelheidsraces over land. De stuwkracht van de straalmotor zorgt er echter voor dat de metalen wielen bij het accelereren in de buurt komen van het harde zout. Ook is de afstand die nu bestaat slechts zeven mijl als gevolg van zoutwinning in de afgelopen decennia, waardoor de baan veel te kort is om te gebruiken. Om die redenen wordt Black Rock Desert in Nevada sindsdien gebruikt. Black Rock Desert biedt meer open ruimte, en omdat het vroeger de bodem van een meer was in plaats van een zoutwateroceaan, veroorzaakt het minder corrosie van de auto's.

Om voor de goede orde te gaan, zal het Noord-Amerikaanse team de auto naar Nevada moeten vervoeren en ambtenaren van de FIA moeten uitnodigen. Vervolgens zal het team in de loop van een aantal weken het voertuig voorbereiden en een recordrit maken. Een officiële run bestaat uit twee proeven, elk in tegengestelde richting en gemiddeld. De tweede run moet het getimede gebied binnen 60 minuten na het verlaten van het getimede mijlgebied van de eerste run betreden om zich te kwalificeren volgens de bestaande regels.

De tijd voor elke proef wordt gemeten langs een stuk van een mijl, de gemeten mijl. De officiële tijd is het gemiddelde van de twee proefmomenten. Dit is bijvoorbeeld hoe het Thrust SSC-team het deed in 1997 toen ze het wereldsnelheidsrecord over land vestigden:

Eerste proef: 759 mph
Tweede proef: 766 mph
Gemiddeld: 763 mph
Geluidssnelheid op die dag, op die locatie: 748 mph
Mach snelheid: 1,02

Om het record van het Thrust SSC-team te verbreken, moet de North American Eagle minstens één procent sneller zijn - of ongeveer 770 mph (Mach 1,03). Tot dusverre heeft de North American Eagle een topsnelheid van slechts 312 mph bereikt, geregistreerd in maart 2005, maar dat was op lage snelheidsbanden van vliegtuigen met een vermogen van 350 mph. Met aluminium wielen en naverbranders verwacht het team dat de auto 800 mph kan halen.

Belangrijke snelheidsrecords over land
Datum	Snelheid	Voertuig	Bestuurder	Plaats
18 december 1898	39.252 mijl / uur	Jeantaud	Chaselloup-Laubat	Acheres, Frankrijk
21 juli 1904	103.561 mijl / uur	Gobron-Brillie	Louis Rigolly	Oostende, België
24 juni 1914	124.095 mijl / uur *	Benz # 3	L.G. Hornsted	Brooklands, Engeland
21 juli 1925	150.761 mijl / uur	Zonnestraal Bluebird	Sir Malcolm Campbell	Pendine, Wales
29 maart 1927	203.792 mijl / uur	Zonnestraal 1000 HP	Henry Segrave	Daytona, Verenigde Staten
3 september 1935	301.129 mijl / uur	Railton Rolls Royce Bluebird	Sir Malcolm Campbell	Bonneville, Verenigde Staten
5 augustus 1963	407.518 mijl / u **	Geest van Amerika	Craig Breedlove	Bonneville, Verenigde Staten
2 november 1965	555.483 mijl / uur	Spirit of America Sonic I	Craig Breedlove	Bonneville, Verenigde Staten
15 november 1965	600.601 mijl / uur	Spirit of America Sonic I	Craig Breedlove	Bonneville, Verenigde Staten
25 september 1997	714,144 mijl / uur	Stuwkracht SSC II	Andy Green	Black Rock, Verenigde Staten
15 oktober 1997	763.035 mijl / uur	Stuwkracht SSC II	Andy Green	Black Rock, Verenigde Staten
* Eerste poging in twee richtingen
** Eerste auto die straalmotor gebruikt

Foto met dank aan Mary Frances Howard
Steve Fossett

De race naar de race
De officiële run van de North American Eagle voor het wereldsnelheidsrecord over land zal moeten wachten terwijl het team meer geld inzamelt en het ontwerp van de auto heeft aangepast. Ondertussen werken een of twee andere teams aan auto's die het record zouden kunnen betwisten. Een van die concurrenten is Steve Fossett; de recordbrekende miljonair die onlangs Craig Breedlove's Spirit of America kocht en het voertuig aanpast voor een recordpoging in oktober 2007. Op een persconferentie in 2006 vertelde Fossett aan verslaggevers dat hij gelooft dat zijn aangepaste Spirit of America snelheden van 800 mph kan bereiken.

De Noord-Amerikaanse adelaar hoopt natuurlijk de eerste te zijn - en sneller. Dit bewijst dat bij snelheidsraces op land de race naar de startlijn net zo cruciaal is als de race naar de finish.

Bedankt voor Jon Higley van North American Eagle, Inc.. voor zijn hulp bij dit artikel.