Pedeorelha | Jak funguje americký orel

Phillip Hopkins
0
2145
270

Galerie obrázků: Exotická auta

© Copyright 1996 - 2007 E&D Services, North American Eagle, Inc.
Všechna práva vyhrazena.
World Speed King. Prohlédněte si další obrázky exotických aut.

Většina lidí je naprosto šťastná, když své vozy cestují po dálnici rychlostí 65 km / h. Jiní touží po větší rychlosti a dosáhnout toho přidáním větších motorů, kompresorů a dalších automobilových svalů. A ještě jiní - ti vzácní uchazeči o vzrušení, známí jako rychlostní šílenci, chtějí jednu věc a jednu věc: nejrychlejší auto na planetě a označení "Král rychlosti světa." Od roku 1997 toto označení patří British Thrust SSC, který se stal prvním autem, které kdy prolomilo zvukovou bariéru, když řidič Andy Green koaxiloval proudem poháněné vozidlo na rychlost 763 mph.

Ale severoamerický tým je na tom, aby to všechno změnil. Tým vedl Ed Shadle a Keith Zanghi, tým doufá, že povede jeho vstup - Orel severoamerický -- do rekordních knih přerušením světového rekordu rychlosti země a přivedením titulu nejrychlejšího vozu světa zpět na severoamerický kontinent. V tomto článku se podíváme na to, jak funguje orel severoamerický, a také kroky, které musí jakékoli vozidlo provést, aby stanovilo oficiální rychlostní rekord země.

Tým dobrovolníků Projekt Severoamerický orel je skutečnou prací lásky. Tým, který Shadle a Zanghi shromáždili, sestává výhradně z dobrovolníků, kteří věnují noci, víkendy a svátky. Většina z nich přináší vysokou úroveň odborných znalostí do jednoho z kritických systémů automobilu. Tým North American Eagle zahrnuje ejekční specialistu, který pracoval na vesmírných misích NASA, mechanik tryskového motoru, počítačový technik, bývalý mechanik B-52, specialista na karoserie a inženýr.

Foto s laskavým svolením NASA
F-104 Starfighter za letu.

Severoamerický orel je auto, ale pouze v přísně akademickém smyslu. Má kola, motor, přístrojové vybavení a místo pro řidiče k sezení. Tam však končí srovnání.

Je to blíž pravdě, říkat severoamerickému orlu proudem na kolech. Ve skutečnosti je podvozek automobilu založen na trupu letadla známého jako F-104 Starfighter. Starfighter, představený společností Lockheed Corporation v roce 1954, byl první operační vojenský letoun schopný trvalého letu na Mach 2, což je dvojnásobek rychlosti zvuku. To bylo vyřazeno v roce 1967 ve prospěch novějších letadel, ale i dnes vypadá elegantní, zjednodušená tryska, jako by byla postavena pro rychlost. Shadle a Zanghi se jasně zajímali o aerodynamické vlastnosti Starfighter, když kupovali vyřazené letadlo od přebytečného prodejce letadel v Maine za 25 000 dolarů. Chcete-li ji převést na auto, tým severoamerického orla zakryl kořeny křídla (křídla již byla odstraněna) a přidán systém odpružení. Tým také provedl úpravy výkonného proudový motor, stejný typ, který poháněl stíhací letoun na více než dvojnásobek rychlosti zvuku ve vzduchu s křídly, které auto používá jako svůj zdroj energie.

Jak si dokážete představit, severoamerický orel není vozidlo, které by někdo řídil po ulicích. Místo toho patří do skupiny automobilů známých jako pozemní rychlostní závodníci. V oficiální soutěži musí závodníci na pozemních rychlostech dodržovat přísná pravidla a předpisy stanovené Mezinárodní federace federace L'Automobile (FIA), hlavní řídící orgán většiny typů automobilových závodů. FIA uznává několik tříd pozemních rychlostních závodníků na základě jejich celkového designu a zdroje energie a v každém uznává držitele rekordů. Orel severoamerický soutěží ve třídě Speciální konstrukce, která sama obsahuje tři kategorie: Neomezené Streamliners, Lakestery a Neomezeno.

Foto s laskavým svolením americké letectvo / fotograf Sue Sapp
Turbofanový motor je testován na Robins Air Force Base, Georgia, USA.

Kategorie Neomezená byla vyvinuta speciálně pro vozidla, která spoléhají tryskový nebo raketový pohon pro zvýšení rychlosti. K pohonu tryskem dochází, když je palivo spáleno v přítomnosti kyslíku z atmosféry, čímž vzniká proud rozpínajících se plynů, který při vypuzování tryskou vytváří tah. Pohon rakety je založen na podobných principech s tím rozdílem, že kyslík je transportován spolu s palivem. Severoamerický orel je samozřejmě proudové vozidlo, které využívá proudový motor General Electric LM-1500. V následující sekci si povíme více o motoru, ale měli byste vědět, že model LM-1500 dokáže ve své plně vylepšené formě vyrobit 52 000 koňských sil - téměř 375krát více energie než průměrná Honda Civic.

Používá se pod licencí Creative Commons Attribution ShareAlike 2.5.
The Spirit of America v Chicagském muzeu vědy a průmyslu v Chicagu, Illinois.

Ačkoliv jde cokoli o tah, Unlimiteds musí splňovat další přísné požadavky na design. Například nemohou použít k ovládání vozidla žádné okřídlené povrchy a musí mít minimálně čtyři kola. Vozidla se třemi koly se vůbec nepovažují za auta a musí soutěžit jako motocykly.

Neomezený počet tratí od doby, kdy FIA založila třídu v roce 1964, neustále překračuje hranice rychlosti. Auta jako Green Monster, Spirit of America, Thrust II a Thrust SSC proběhla v rekordních knihách a překonala mezník 500 mil / h, mezník 600 mil / h , milník 700 mil / h a konečně zvuková bariéra, což je 760 mph při teplotě 15 ° C a tlaku na hladině moře. Cílem Severoamerického orla je překonat současný rekord rychlosti na zemi s průměrnou rychlostí 763 km / h - a stát se nejrychlejším vozem, jaké kdy závodilo po povrchu Země..

Ačkoli je severoamerický orel na rozdíl od jakéhokoli automobilu, který uvidíte na dálnici, má mnoho hlavních automobilových systémů, které byste našli na výrobním vozidle. Pojďme rozbít orla dolů a uvidíme, proč se pohybuje tak rychle.

Podvozek
Šasi North American Eagle, které udržuje všechny základní rozměry trupu Starfighter, je 56 stop dlouhé, 7 metrů široké u nosu a 9 stop široké u ocasu. Jak si dokážete představit, přeprava tak velkého vozidla představuje docela výzvu. K přesunu z místa na místo používá tým dieselový traktor Volvo tahající návěs plné velikosti.

Suspenze
Jako letadlo Starfighter nevyžadoval systém odpružení, který by pomohl absorbovat nárazy a nárazy, které pocházejí z jízdy přes drsný povrch. Jako automobil musí být severoamerický orel schopen navigovat nedokonalosti na silnici bez ztráty rychlosti nebo zhoršení stability vozidla. Auto bude jezdit pouze na suchém bahenním jezeře, které je zcela bez nedokonalostí po celou dobu jízdy; žádné silnice. Proto je poušť Black Rock dobrým místem pro pokusy o rekord. Tým problém vyřešil pomocí plynového šokového systému k zastavení přední části automobilu. Zadní zavěšení je založeno na pravoúhlém rámu, zkonstruovaném z pravoúhlé ocelové trubky uspořádané do trojúhelníkové nebo trojúhelníkové konfigurace směrem dozadu. Tento rám je vyroben z měkké (nebo nízkouhlíkové) oceli, která je levná, pevná a snadno tvarovatelná.

Foto s laskavým svolením Letecká příručka pro létání
Základní komponenty motoru s plynovou turbínou.

Motor
Proudový motor, který pohání severoamerický orel, je typický pro většinu komerčních a vojenských letadel. Pokud si přečtete, jak fungují motory plynových turbín, uvidíte, že tyto motory se skládají z turbín, spalovací komory, vstřikovačů paliva a kompresoru. Kompresor nasává vzduch do spalovací komory, kde se kyslík používá ke spalování paliva. Když palivo hoří, jsou výfukové plyny směřovány k turbínám. Jedna sada turbín přímo pohání kompresor přes hřídel. Ostatní turbíny volně rotují a vytvářejí vysokorychlostní proud vzduchu, který je nasměrován tryskou. Tento vysokorychlostní proud vzduchu generuje tah na základě Newtonova třetího zákona pohybu (pro každou akci existuje stejná a opačná reakce).

Výsledky špatného brzdění
Pozemní rychlostní závody nejsou pro slabé. V roce 1964 měl Craig Breedlove při svém druhém říjnovém běhu o rekord v Spirit of America téměř smrtelnou nehodu, když padáky na autě byly vytrženy ze stoupacích linií. Bez dalšího tažení ze skluzů nemohl Breedlove zastavit vůz s kotoučovými brzdami, které vyhořely. Auto nakonec přišlo k odpočinku v rybníku se slanou vodou a Breedlove bylo vyloveno nezraněno. Méně než o měsíc později se Breedlove vrátil do Bonneville Salt Flats a stal se první osobou, která řídila auto rychleji než 500 mph.

Motor Eagle LM-1500 je civilní verze motoru J-79-15 používaného ve vojenských letadlech, jako je F-4 Phantom. Měří průměr tři stopy a váží 3 840 liber. Kompresor je spojen jediným hřídelem s turbínami a má 17 stupňů pro přívod vzduchu bohatého na kyslík do paliva čerpaného vstřikovači. Jak palivové trysky, tak i spalovací nádoby jsou potaženy keramikou, což pomáhá snižovat teplo a produkuje o 13 procent více energie.

Při volnoběhu spotřebuje motor 18 galonů tryskového paliva za minutu. Tým má dva různé modely LM-1500; jedna produkuje celkem 42 500 koňských sil pro testování při nízkých rychlostech a druhá má keramické povlaky na lopatkách turbíny a spalovacích kanistrech, které produkují až 52 000 koňských sil pro vysokorychlostní rekordní běhy.

Kola
Severoamerický orel jede na pěti kolech - jedno před sebou, dvě vedle sebe na kompenzované střední nápravě a dvě vzadu. Pro jízdu s nízkou rychlostí (do 350 km / h) jsou kola vybavena gumovými pneumatikami. U vysokorychlostních jízd (až do 800 km / h) jsou standardní letadlová kola odstraněna a nahrazena pevnými hliníkovými koly so sochory s titanovým pásem na vnějším povrchu kola pro větší pevnost a udržení napětí, které jsou speciálně zpracovány pro použití na Orel. Ve vysokorychlostní konfiguraci se nepoužívají žádné pneumatiky.

© 1996 - 2007 E&D Services, North American Eagle, Inc. Všechna práva vyhrazena.
Padák se nasazuje zpomalit orla na cestě k zastavení.

Brzdové systémy
Zpomalení vozidla z nadzvukový rychlost vyžaduje postupný přístup využívající více technologií. Předpokládejme, že orel jede svou cílovou rychlostí 800 mph, takto funguje brzdění:

Řidič zatáhne za plyn. Přitom nasazuje rychloupínací dveře umístěné na každé straně trupu, těsně před ocasní částí. Tyto hydraulické brzdy byly hydraulicky ovládány a byly součástí původní konstrukce letadla a fungovaly stejným způsobem tím, že vytvářely tažení ke zpomalení vozidla dolů. Se spuštěnými rychlostními brzdami začne auto postupné zpomalení.
Při rychlosti asi 650 mph je nasazen padací padák, který napomáhá rychlým brzdám. Drogue skluz je protáhlejší a mnohem tenčí než konvenční padák, což znamená, že vytváří menší odpor a je méně pravděpodobné, že se roztrhne. Mnohem větší hlavní skluz sleduje drogu rychlostí asi 500 km / h, čímž vytváří ještě větší odpor. To zpomaluje auto na přibližně 125 mph.
Při rychlosti 500 km / h může řidič aktivovat magnetické brzdy na zadních kolech, aby odstranil kinetickou energii vytvořenou v masivních 300 liber kolech, která mají sklon zpomalit pomaleji, než se auto zpomalí. Jedná se o nejmodernější komponenty vyrobené z magnetů vzácných zemin (neodymový železný bór nebo NdFeB) namontovaných v držácích z nerezové oceli na zadní nápravě u každého kola. Konzoly se pohybují blízko, ale nedotýkají se, hliníkového rotoru namontovaného na vnitřní straně náboje kola. Výsledný magnetický odpor zpomaluje auto na 100 km / h.
A konečně, když vůz jede rychlostí menší než 100 km / h, brzdová destička „Flintstone“ (v současné době se vyvíjí) hned za pilotní kabinou, se hydraulicky aktivuje a táhne po zemi rychlostí pod 100 km / h..

Kokpit
V kokpitu severoamerického orla je umístěn jediný řidič, který je připoután na místo extra širokým bezpečnostním pásem s pětibodovým připevněním. Místo volantu najde řidič původní letovou hůl. Hydraulický systém komunikuje vstup z kokpitu na přední kola, což řidiči umožňuje řídit vozidlo vpravo nebo vlevo. Hned za letovou tyčí je vidět velmi základní přístrojová deska, která zahrnuje měřiče teploty, tlakoměry paliva a oleje, ukazatel rychlosti vzduchu a Machův měřič. A rádio umožňuje řidiči komunikovat s členy pozemní posádky a dalšími podpůrnými pracovníky, kteří pomáhají sledovat stav trati a další proměnné, které by mohly ovlivnit výsledek závodu..

Foto s laskavým svolením Letecká příručka pro létání
Schéma rázových vln.

Jednou z největších výzev, kterým severoamerický orel čelí, je překonání problémů souvisejících s cestováním nadzvukovou rychlostí. Při takových rychlostech (tj. Větší než rychlost zvuku) bude auto produkovat rázové vlny které mohou ovlivnit stabilitu vozidla a vytvořit zvukový rozmach. Podívejme se rychle na to, jak se tyto rázové vlny vytvářejí a jak za ně americký orel kompenzuje.

Jak se objekt pohybuje vzduchem, vytlačuje molekuly vzduchu z cesty a vytváří vlny stlačeného a nekomprimovaného vzduchu. Tyto tlakové vlny vzduchu se vzdalují od objektu ve všech směrech rychlostí zvuku. Dokud se objekt pohybuje pomaleji než rychlost zvuku, nezachytí tlakové vlny. Pokud ale objekt cestuje rychlostí zvuku nebo rychleji, zachytí tlakové vlny a začne na ně tlačit a hromadí vlny tak, jak jsou vytvářeny. Tyto nashromážděné vlny se nazývají rázové vlny.

Foto s laskavým svolením vlády Spojených států
Ilustrace, kde jsou kachny umístěny (modře).

Když rázové vlny dopadnou na zem, mohou být vnímány jako zvukový rozmach. Intenzita zvukového rozmachu je určována několika faktory: vzdálenost mezi objektem a zemí, velikost a tvar objektu a atmosférické podmínky, včetně tlaku vzduchu, teploty a větru. Sonic booms byl dobře studován v letadlech, ale méně u vozidel cestujících jen pár centimetrů nad zemí.

Jedním problémem u vozů s pozemní rychlostí je to, že rázové vlny vytvářející se v nose mohou vytvářet vzestupnou sílu, která zvedá auto ze země. Tým North American Eagle byl nainstalován kachny -- malé projekce podobné křídlu - pro zajištění vyšší stability a kontroly. Pokud jste někdy strčili ruku z okna automobilu s rychlostí 60 km / h, máte pocit, jak fungují kachny. Jejich úhel v proudu vzduchu může buď vytvořit vzestupná síla nebo a síla dolů. V případě orla severoamerického bude systém řízen počítačem nezávisle na řidiči. Bude sledovat snímač zatížení na přední nápravě. Testovací program projektu bude ověřovat, že softwarový program v počítači adekvátně upraví kanyly dolů, aby se aplikoval jen dostatečně, ale ne příliš, dolů-silou, aby se zabránilo přední kolo opustit zemi a zabránit nose nahoru postoj.

Foto s laskavým svolením Nevada Commission of Tourism
Poušť Black Rock, Nevada

Jde o rekord
Samozřejmostí je mít auto, které bude cestovat rychleji, než je rychlost zvuku. Musíte také najít místo, kde si můžete bezpečně závodit - a nechat své výsledky oficiálně změřit a uznat jako skutečný světový rychlostní rekord. V Severní Americe existuje jen několik míst vhodných pro pozemní závody. Je to proto, že závodníci na pozemní rychlosti vyžadují dlouhou stopu (až 15 mil nebo více!) Extrémně otevřené, rovné země. Pláž Daytona byla používána až do roku 1935. Poté závodníci obrátili svou pozornost na Bonneville Salt Flats, úsek neúrodných solných bytů pokrývajících asi 100 čtverečních mil v severozápadním Utahu. Bonneville byl oblíbeným severoamerickým místem pro pozemní rychlostní závody do roku 1983. Avšak tah proudového motoru způsobuje, že se kovová kola při akceleraci chytají tvrdé soli. Rovněž vzdálenost, která nyní existuje, je v důsledku těžby soli v posledních několika desetiletích pouze celkem sedm mil, takže trať je příliš krátká na použití. Z těchto důvodů se poušť Black Rock Desert v Nevadě používá. Poušť Black Rock Desert nabízí více otevřeného prostoru, a protože býval dno jezera namísto mořského oceánu, způsobuje automobilům menší korozi.

Severoamerický tým bude muset přepravit auto do Nevady a pozvat úředníky z FIA. Poté v průběhu několika týdnů tým připraví vozidlo a provede záznam. Oficiální běh se skládá ze dvou pokusů, každý v opačných směrech a zprůměrován. Druhý běh musí vstoupit do časované oblasti do 60 minut po opuštění oblasti časované míle prvního běhu, aby se kvalifikoval podle stávajících pravidel.

Čas pro každou zkoušku se měří podél úseku jedné míle nazývaného měřená míle. Oficiální čas je průměrem dvou zkušebních časů. Zde je například postup týmu Thrust SSC v roce 1997, kdy stanovil světový rychlostní rekord:

První pokus: 759 mph
Druhá zkouška: 766 mph
Průměrně: 763 mil / h
Rychlost zvuku v ten den, na tom místě: 748 mph
Machova rychlost: 1,02

Pro překonání rekordu týmu Thrust SSC musí být severoamerický orel alespoň o jedno procento rychlejší - nebo zhruba o 770 mph (Mach 1,03). Dosud dosáhl severoamerický orel nejvyšší rychlosti pouhých 312 km / h, která byla zaznamenána v březnu 2005, ale to bylo na pneumatikách nízkých rychlostí letounů o rychlosti 350 km / h. S hliníkovými koly a přídavnými spalovacími motory tým očekává, že vůz dosáhne rychlosti 800 km / h.

Důležité záznamy o rychlosti země
datum	Rychlost	Vozidlo	Řidič	Umístění
18. prosince 1898	39,252 mph	Jeantaud	Chaselloup-Laubat	Acheres, Francie
21. července 1904	103,561 mph	Gobron-Brillie	Louis Rigolly	Ostend, Belgie
24. června 1914	124,095 mph *	Benz # 3	L.G. Hornsted	Brooklands, Anglie
21. července 1925	150,761 mph	Sunbeam Bluebird	Sir Malcolm Campbell	Pendine, Wales
29. března 1927	203,792 mph	Sluneční paprsek 1000 HP	Henry Segrave	Daytona, Spojené státy americké
3. září 1935	301,129 mph	Railton Rolls Royce Bluebird	Sir Malcolm Campbell	Bonneville, Spojené státy americké
5. srpna 1963	407,518 mph **	Spirit of America	Craig Breedlove	Bonneville, Spojené státy americké
2. listopadu 1965	555,483 mph	Spirit of America Sonic I	Craig Breedlove	Bonneville, Spojené státy americké
15. listopadu 1965	600,601 mph	Spirit of America Sonic I	Craig Breedlove	Bonneville, Spojené státy americké
25. září 1997	714,144 mph	Tah SSC II	Andy Green	Black Rock, Spojené státy americké
15. října 1997	763,035 mph	Tah SSC II	Andy Green	Black Rock, Spojené státy americké
* První obousměrný pokus
** První auto používat proudový motor

Foto s laskavým svolením Mary Frances Howard
Steve Fossett

Race to the Race
Oficiální běh severoamerického orla pro světový rekord v pozemní rychlosti bude muset počkat, až tým získá více peněz a dokončí vyladění designu auta. Mezitím jeden nebo dva další týmy pracují na autech, která by mohla tento rekord zpochybnit. Jedním takovým konkurentem je Steve Fossett; rekordní milionář, který nedávno koupil Craig Breedlove's Spirit of America a upravuje vozidlo pro pokus o rekord v říjnu 2007. Na tiskové konferenci v roce 2006 řekl Fossett novinářům, že věří, že jeho modifikovaný Spirit of America může dosáhnout rychlosti 800 mph.

Severoamerický orel samozřejmě doufá, že bude první - a rychlejší. To dokazuje, že v závodech s pozemní rychlostí je závod na startovní čáru stejně důležitý jako závod do cíle.

Děkuji vám Jon Higley z North American Eagle, Inc. za pomoc s tímto článkem.

Související články

Jak Champ Cars fungují
Jak NASCAR Race Cars fungují
Jak pozastavení automobilů funguje
Jak Daytona 500 funguje
Jak auta fungují
Jak fungují automobilové motory
Jak fungují motory s plynovou turbínou
Jak funguje jet jet?
Jak letadla fungují
Co způsobuje zvukový rozmach?
Jak budou Sonic Cruisers fungovat
Jak hypersonické letadla fungují

Další skvělé odkazy

Orel severoamerický
Landracing.com
PBS
Tah SSC
Letecké testování Expo

Prameny

"Bonneville Salt Flats", Encyclopedia Britannica 2005, s.v. CD-ROM, 2005.
"Britské duo připravilo první nadzvukový rekord v rychlosti na zemi." CNN Interactive,
15. října 1997.
http://www.cnn.com/TECH/9710/15/brits.land.speed/.
“Garáž Jaye Lena: Desk Jockey to Jet Jockey,” od Jay Leno, Popular Mechanics,
Listopad 2006.
http://www.popularmechanics.com/automotive/jay_leno_garage/4199623.html.
Landracing.com
http://www.landracing.com
Web North American Eagle
http://www.landspeed.com
"Severoamerický orel se připravuje na překonání světového rekordu rychlosti v zemi,"
od HSPN News. HSPN Global News, 25. října 2006.
http://news.hspn.com/articles/887/1/North-American-EagleTM-Prepares-to-Break-
World-Land-Speed-Record / Page1.html.
"Sonic boom", Encyclopedia Britannica 2005, s.v. CD-ROM, 2005.
"Nadzvukový let," Encyklopedie Britannica 2005, s.v. CD-ROM, 2005.
Mezinárodní federace federace L'Automobile (FIA)
http://www.fia.com
"Potřeba rychlosti." HSW Express Magazine, leden 2007.
"Potřeba rychlosti," od Deana Kuiperse. Kabelový časopis, říjen 1997.
http://www.wired.com/wired/archive/5.10/es_speed.html.
„Tým se sídlem ve Washingtonu, který má zaznamenat rychlostní rekord v zemi,“ od Associated Press.
Space.com, 19. června 2003
http://www.space.com/businesstechnology/technology/land_speed_030619.html.