Di tengah tanda-tanda yang terus berlanjut mengenai kemajuan signifikan dalam penelitian dan pengembangan teknologi hipersonik Amerika Serikat, Boeing mengungkapkan rincian pertama dari desain kendaraan demonstran 5 Mach -plus yang dapat digunakan kembali. Demonstran ini dapat membuka jalan bagi serangan dan pengintai berkecepatan tinggi di masa depan.
Konsep kendaraan bersayap delta tajam dibangun di atas pengalaman dua dekade Boeing dengan program demonstran hypersonik X-43 dan X-51A. Tetapi itu juga menggabungkan fitur desain dari perusahaan Boeing lainnya yang memiliki proyek berkecepatan tinggi termasuk pembom eksperimental 3 Mach XB-70.
Mirip seperti konsep SR-72 yang diungkap Lockheed Martin pada tahun 2013, desain Boeing juga ditujukan untuk penerus pesawat hipersonik di akhir tahun 2020-an yakni SR-71 Blackbird yang sudah lama pensiunan.
“Kami bertanya, Apa cara yang paling terjangkau untuk membuat kendaraan demonstran hipersonik yang bisa digunakan kembali? Dan kami melakukan penelitian independen kami sendiri untuk menjawab pertanyaan ini,” kata Kevin Bowcutt, kepala ilmuwan Boeing untuk hipersonik sebagai dilaporkan Aviation Week Jumat 12 Januari 2018.
Jika konsep ini dipilih untuk pembangunan skala penuh, Boeing membayangkan sebuah proses dua langkah yang dimulai dengan uji terbang dari konsep kendaraan prekursor bermesin tunggal F-16, yang mengarah ke mesin kembar, kendaraan operasional skala penuh akan memiliki dimensi yang sama dengan SR-71 yakni 107 kaki.
Model konsep tersebut diresmikan di American Institute of Aeronautics and Astronautics SciTech forum. Berbicara kepada Aerospace DAILY di sela-sela acara, Bowcutt mengatakan bahwa konfigurasi pesawat ekor kembar, waverider terus berkembang namun sudah mewakili desain hipersonik yang layak.
“Ini adalah masalah yang sangat sulit untuk mengembangkan pesawat terbang yang lepas landas dan melaju dari 1 Mach sampai ke 5 Mach dan lebih cepat lagi. Dorongan spesifik impulse dari breathing engine turun ketika kecepatan meningkat, jadi Anda harus membuat mesin lebih besar untuk sampai ke 5 Mach. Tetapi melakukan itu berarti saluran masuk lebih besar dan nosel lebih besar, dan mencoba untuk mendapatkannya melalui 1 Mach lebih sulit. . ”
Tapi Bowcutt mengatakan integrasi yang hati-hati dari badan pesawat dan sistem propulsi melalui multidisciplinary design optimization (MDO), sebuah proses di mana para perancang menggabungkan semua disiplin ilmu yang relevan secara bersamaan, telah memungkinkan Boeing untuk mengembangkan konfigurasi kerja. MDO digunakan untuk menyelesaikan desain X-51A
Waverider adalah kendaraan pertama yang menunjukkan penerbangan hipersonik air-breathing berkelanjutan.
Meskipun awalnya didanai secara independen oleh Boeing, pengembangan konsep kendaraan hipersonik terus berlanjut di bawah prakarsa Darpa’s Advanced Full Range Engine (AFRE) dan sebuah studi konsep closely-related turbine-based combined cycle (TBCC) yang dijalankan oleh Laboratorium Riset Angkatan Udara Amerika Serikat.
Mitra Boeing untuk konsep mesin ini adalah Orbital ATK, yang pada bulan September 2017 dianugerahi kontrak US$ 21,4 juta untuk program AFRE. Boeing mulai mengerjakan studi konsep demonstran penerbangan AFRL TBCC, dengan Orbital ATK sebagai subkontraktor, pada tahun 2016.
Konfigurasi kendaraan didominasi oleh sistem propulsi TBCC, yang menggabungkan mesin turbin konvensional dengan dual-mode ramjets/scramjets (DMRJ). Mesin turbin beroperasi sampai Mach yang cukup tinggi sehingga memungkinkan transisi ke DMRJ.
Mesin akan berbagi saluran masuk dan nosel yang sama, dengan turbin terlepas setelah transisi dan kemudian kembali saat kendaraan hipersonik melambat untuk kembali ke landasan pacu. Saluran masuk dibagi oleh septum terkemuka yang berasal dari XB-70. Bowcutt menambahkan bahwa TBCC hanya satu dari sejumlah pilihan propulsi potensial. Nozel juga dipisahkan oleh pembatas ekor yang menonjol.
“Sistem propulsi menentukan panjang kendaraan,” kata Tom Smith, kepala perancang pesawat terbang hipersonik di Boeing Research and Technology.
Meskipun Boeing menolak untuk membahas aspek desain yang spesifik, inlet yang lebar dan nacelle fuselage yang jauh lebih rendah menunjukkan turbin dan DMRJ di setiap mesin TBCC ditempatkan berdampingan daripada dan diatur dalam konfigurasi over-under.
Inlet yang masuk ke dalam diposisikan untuk menangkap gelombang kejut awal dari hidung kendaraan, sementara badan yang menyapu tajam berkontur ke sayap delta yang relatif besar untuk memberikan kemampuan waveriding pada kecepatan hipersonik dan daya angkat yang cukup untuk pendaratan dan lepas landas di kecepatan subsonic.
