Bloodhound SSC : ¿Cómo construir un automóvil capaz de 1,000mph?

Bloodhound SSC: ¿Cómo se construye un automóvil capaz de alcanzar 1,000 mph?Actualización de Bloodhound SSC: es el fin de semana de Acción de Gracias en los Estados Unidos, muchos empleados de Ars están trabajando a través de las sobras en lugar de listas de tareas pendientes. Y con la noticia reciente de que uno de los Los proyectos de ingeniería de velocidad terrestre más interesantes que existen experimentando problemas de financiación (solo un año después de que finalmente se ejecutó un prueba y golpeamos 210 mph), estamos repavimentando este perfil de Bloodhound SSC La iniciativa se reduce a una sola pregunta: ¿cómo construir un automóvil capaz de establecer un nuevo récord de velocidad en tierra en el lejano lado de 1,000mph? Esta historia se publicó originalmente el 19 de marzo de 2014 y aparece sin cambios a continuación.

Los seres humanos lograron muchas “primicias” en el siglo XX. Nosotros subió las montañas más altas del planeta, se sumergió en sus profundidades submarinas trinchera, voló sobre ella más rápido que la velocidad del sonido, e incluso escapó por completo para visitar la luna. Más allá de visitar Marte, puede parecer que no quedan más hitos por alcanzar. Sin embargo, las personas todavía están tratando de empujar el sobre, incluso si tienen viajar un poco más lejos para llegar allí.

Richard Noble es una de esas personas. Él encabeza un proyecto llamado Bloodhound SSC que visitará territorio desconocido en su camino a un nuevo récord de velocidad en tierra en el otro lado de 1,000 mph. los La idea de un automóvil capaz de alcanzar 1,000 mph puede sonar absurda al principio sonrojarse, pero considere las credenciales de Noble. El empresario británico es responsable de los registros anteriores de velocidad en tierra en 1983 y 1997, el el primero de los cuales vino con él al volante.

Una breve historia de la velocidad.

Los intentos de récord de velocidad en tierra son casi tan antiguos como el propio automóvil. Después de todo, los primeros automovilistas no pudieron tardar mucho en preguntarse qué tan rápido podrían ir sus nuevos artilugios si se les da suficiente habitación. A principios del siglo XX, se estaban construyendo récords de cazadores autos especiales con solo velocidad de línea recta en mente. Estas velocidades más altas exigían cada vez más potencia gracias a las leyes inmutables de física; arrastre (resistencia al aire) aumenta a medida que el cuadrado de la velocidad. En Inglés simple, un automóvil que necesita 100 CV para alcanzar 100 mph necesitaría 400 hp para alcanzar 200 mph, o 900 hp para alcanzar 300 mph. Más poder significaba motores más grandes, a menudo prestados de la industria aeronáutica. Nobles Bloodhound SSC es una progresión natural de esta tendencia.

Los autos de velocidad terrestre rápidamente se volvieron demasiado rápidos para carreteras o incluso pistas de carreras diseñadas para autos más normales. Las carreras de alta velocidad necesitan un campo lo más plano posible, sin nada que golpear y mucho espacio para aumente la velocidad y luego disminuya la velocidad nuevamente. Playas adecuadas en Gales y Florida fueron anfitriones de una sucesión de registros en el 1920, que para entonces había llegado a un formato estándar, un promedio de dos carreras cronometradas en direcciones opuestas, dentro de un cierto límite de tiempo (originalmente 30 minutos, ahora una hora). Las velocidades pronto superaron a Pendine y luego Daytona Beach, por lo que los intentos se dirigieron hacia el interior. En 1937, Malcolm Campbell aceleró a través de las salinas de Bonneville a más de 300 mph, haciendo de Utah el lugar al que ir si quieres perseguir registros. Su El automóvil, llamado Blue Bird, es reconocible como un automóvil incluso hoy en día. los lo mismo ocurre con otros retadores de récords de velocidad terrestre antes de la guerra con su Neumáticos de goma y motores de combustión interna. Para 1947, John Cobb llamaba a la puerta de 400 mph, pero estaba claro que los futuros registros de velocidad en tierra necesitarían más potencia que un pistón El motor podría ofrecer.

La industria aeroespacial de posguerra se estaba construyendo con motores a reacción. y motores de cohetes. Ambos eran más ligeros y más potentes que el pistón. motores, como las velocidades mostraron rápidamente. En octubre de 1947, menos de un mes después del récord de 394 mph de Cobb, Chuck Yeager y Bell X-1 con motor de cohete rompió la barrera del sonido (700 mph, o Mach 1.06) por primera vez. Le tomaría 50 años a un auto de velocidad terrestre viaja más rápido que el histórico vuelo de Yeager, momento en el cual los cohetes había impulsado a los pilotos X-15 a cruzar los cielos del suroeste Estados Unidos a 4.500 mph y trajo a los astronautas del Apolo de regreso de la luna a casi 25,000 mph. Los aviones a reacción también fueron pronto más rápido que la velocidad del sonido. En la década de 1950, a los pequeños luchadores les gusta el F-104 Starfighter podría superar Mach 2 (1,200 mph) para abreviar explosiones, pero dentro de unos años, el A-12 de Lockheed podría navegar en Mach 3, más de 2,000 mph, mientras tuviera combustible.

Tanto los cohetes como los aviones tenían potencial de velocidad en tierra, aunque tomaría algún tiempo antes de que cualquiera de ellos estuviera disponible fuera del militar. Finalmente, los motores a reacción excedentes comenzaron a encontrar su camino en manos civiles, en manos de hombres que buscan demostrar que También, tenía las cosas correctas. Entre 1963 y 1964, Craig Breedlove (407 mph), Tom Green (413 mph, y no, no ese Tom Green), y Art Arfons (434 mph) lo esquivó en las salinas, cada uno tomando turnos en ser el hombre más rápido de la tierra. El seguimiento año, Breedlove regresó con autoridad, y el motor de un F-4 Phantom, y violó 600 mph. En 1970 Gary Gabelich fue más rápido aún así, usando el poder del cohete en lugar de un motor a reacción. Gabelich fue el último en establecer un récord de velocidad en tierra en Bonneville, con un doble sentido promedio de 622 mph. Su récord fue de 13 años, eventualmente superado por solo 11 mph. Ahí es donde Noble viene junto con un auto. llamado empuje 2.

Blue Bird, el auto con el que Donald Campbell estableció un número de tierras récords de velocidad en las décadas de 1920 y 1930. Colin Howley

Spirit of America, el primer auto récord de velocidad terrestre de Craig Breedlove. Sam Elias

El auto récord de velocidad terrestre con motor de cohete de Gary Gabelich, Blue Flame. Insomnio curado aquí

Art Arfons y Ed Snyder con su récord de velocidad en tierra con propulsión a chorro coche, máquina verde. Insomnio curado aquí

Empuje 2, el automóvil que Richard Noble condujo a un récord de velocidad en tierra en 1983. Mejorana de Stefan

Noble siguió a Thrust 2 en 1997 con Thrust SSC, esta vez con RAF piloto Andy Green en el asiento del conductor. Andy

Ancestros del sabueso

Noble había sido cautivado por la velocidad cuando era niño después de mirar Cobb intenta romper un récord de velocidad del agua en Loch Ness en Escocia. Inspirado por los logros de compatriotas Campbell y Cobb, él quería recuperar el récord de Gran Bretaña. Después de construir, y luego estrellarse, uno de los primeros aviones a reacción del Reino Unido automóviles (Thrust 1), adquirió un motor sobrante de English Electric Relámpago. El Rayo fue el interceptor británico de fines de la década de 1950, diseñado para derribar bombarderos soviéticos sobre el Mar del Norte. Era construido alrededor de dos potentes motores Rolls Royce Avon que le dieron rendimiento asombroso para la época. Solo uno de estos motores era suficiente para convencer a John Ackroyd de aceptar la oferta de trabajo de Noble como Diseñador de Thrust 2, y el trabajo comenzó en el automóvil en 1978, aunque en un moda de la cinta de zapatos.

Thrust 2, ahora con una variante más potente del motor Avon, fue a Bonneville a finales de septiembre de 1981. Hasta ahora, Noble solo había conducido el automóvil en las pistas del Reino Unido, nunca más rápido que 260 mph. Durante dos semanas, el equipo aumentó la velocidad en Bonneville antes llegó la lluvia, inundando el lago y poniendo fin a cualquier intento récord para el año. Thrust 2 había alcanzado su punto máximo a 500 mph, pero el récord de Gabelich permanecería un rato más. Thrust 2 devolvió lo siguiente Septiembre para encontrar nuevamente los pisos de Bonneville bajo varias pulgadas de agua. Una vez que quedó claro que Bonneville no era bueno para nada Aparte del aerodeslizador, la búsqueda estaba en una nueva ubicación.

Noble y Thrust 2 se encontraron en el desierto de Black Rock en Nevada, ahora más conocido como el sitio del festival Burning Man. Con mucha ayuda, la superficie de la playa alcalina era mucho más adecuada. a las ruedas de metal sólido de Thrust 2. (En Bonneville, estos habían cortado surcos en la sal, que requiere una nueva pista para cada carrera.) 1982 no era Ser Thrust 2 años tampoco, promediando 590 mph y enseñando a Noble y su equipo mucho antes de que llegara el tiempo y detuviera las cosas. Finalmente en 1983 todo salió según lo planeado, y el 4 de octubre, Thrust 2 alcanzó una velocidad máxima de 650 mph, estableciendo una nueva velocidad terrestre mundial registro de 633.5 mph.

Es fácil ver cómo se requiere la mentalidad para romper con éxito un registro de velocidad en tierra no estaría satisfecho con solo hacerlo una vez; itParece que todos regresan para otro bocado en la cereza. Noble era sin excepción. Sabía que Breedlove planeaba recuperar el registro y que el estadounidense tenía un par de General Electric Motores J-79 con los que hacerlo. 700 mph fue el siguiente titular velocidad, con la velocidad del sonido no mucho más lejos. Con ganas de no perder el récord, Noble planeó defenderlo con Thrust 2’s sucesor, Thrust SSC (las iniciales significan SuperSonic Car).

El éxito de Thrust 2 se produjo a pesar de la falta de algún significativo Diseño aerodinámico o refinamiento. Ir supersónico significaba que Sin embargo, la aerodinámica ya no podía ser ignorada. En 1992, noble conocí al hombre que diseñaría su nuevo auto, un aerodinámico retirado llamado Ron Ayers. Ayers aprendería mucho sobre Thrust SSC, y otro coche de velocidad en tierra, JCB Dieselmax de 2006 con motor diesel, eso sería informar su diseño para Bloodhound SSC. Al principio, sin embargo, él era reacio a involucrarse. “Lo primero que le dije fue que él suicidarse “, le dijo Ayers a Ars. Sin embargo, la curiosidad venció Ayers, y comenzó a ver soluciones para los diversos problemas que Al principio, esto parecía un desafío imposible. Un segundo casual encuentro entre Noble y Ayers seguido, y en poco tiempo Ayers fue el diseñador conceptual y aerodinámico de Thrust SSC.

Ahora, Ayers tuvo el problema de resolver qué forma coche supersónico debe tomar. Eso vino del fluido computacional dinámica (CFD). Nadie había intentado usar el modelado por computadora para diseñar un auto récord de velocidad en tierra hasta entonces, pero incluso ahora no hay viento los túneles capaces de velocidades supersónicas también cuentan con una carretera rodante, necesario para tener en cuenta con precisión el efecto de tener ruedas en Esas velocidades. La Universidad de Swansea en Gales creó un CFD simulación de un vehículo supersónico, pero “el problema era que tiempo ni yo ni nadie más confiamos en [CFD] “, explicó Ayers. el escepticismo desapareció después de las pruebas con modelos a escala disparados por un pista de trineo de cohetes perteneciente al establecimiento de Defensa del Reino Unido (ubicado en Pendine Sands, el sitio de muchas velocidades terrestres de la década de 1920 archivos). Los datos de CFD coinciden con los de la pista de trineo de cohetes a dentro de un pequeño porcentaje, algo que sorprendió tanto a Ayers como a los otros aerodinámicos con quienes compartió sus hallazgos.

Thrust SSC usaría un par de motores Rolls Royce Spey, tomados de un F-4 Phantom británico, montado bastante adelante en cualquiera lado del automóvil, con la cabina del conductor en el medio. Juntos con una nariz larga y puntiaguda y una aleta caudal y estabilizador en forma de T, Thrust SSC se parecía mucho más a un caza a reacción sin alas que un coche. Oportunamente, el auto tiene un conductor que se adapta a su apariencia. Velocidad de la tierra los registros no son baratos, algo noble (y probablemente todos los demás perseguidor de registros) sabía por amarga experiencia. Se las arregló para raspar juntos suficientes fondos para hacer tres intentos récord con Thrust 2 a pesar de que su atención se dividió entre recaudación de fondos y aprendiendo a manejar y controlar el automóvil. Para la secuela él sabiamente decidió dejar la conducción a otra persona, concentrándose sus esfuerzos para liderar el proyecto y recaudar dinero. Treinta la gente solicitó el trabajo, una mezcla de corredores de arrastre y luchadores pilotos El candidato exitoso fue uno de los últimos, RAF Wing El comandante Andy Green. Green tenía mucha experiencia supersónica en RAF Fantasmas y tornados; él también tenía una racha temeraria, evidente en su elección de pasatiempos.

Para 1997 el auto estaba listo para Black Rock Desert. Entonces, también, fueron Breedlove y su Spirit of America, preparando el escenario para un tiroteo transatlántico, transónico. Spirit of America por poco escapó del desastre el año anterior, girando bruscamente a la derecha en ~ 675 mph y rodando hacia un lado en el proceso. 1997 iba a ser no más amable con los estadounidenses. El 15 de octubre, un boom sónico anunció el mundo en el que Green (respaldado por Noble) era ahora el hombre más rápido en tierra. Thrust SSC estableció un promedio de dos vías de 763 mph, o Mach 1.015, exactamente 50 años y un día después del primer vuelo Mach 1.

Empuje SSC rompe el barrera del sonido.

Noble, Green y Ayers establecieron otro récord de velocidad en tierra en 2006, aunque con un auto mucho más lento. JCB Dieselmax estableció un nuevo récord mundial para un vehículo con motor diesel, llegando a poco más de 350 mph. Incluso aunque Bloodhound SSC irá mucho más rápido, Ayers me dijo que reunió una gran cantidad de conocimiento útil que se está aplicando a El proyecto actual.

Bloodhound SSC

Una serie de factores parecen ser necesarios para una velocidad en tierra intento récord: un automóvil con un motor suficientemente potente, un ubicación adecuada, y alguien lo suficientemente motivado para recaudar el dinero para que ocurra. Un poco de competencia ayuda con el último de estos. Breedlove, Green y Arfons se estimularon mutuamente en el 1960, y fue la amenaza de que Breedlove se volviera supersónico que provocó empuje SSC. Como era de esperar, la competencia también fue la ímpetu original detrás de Bloodhound SSC. Noble se enteró de que Steve Fossett estaba planeando un intento de récord de velocidad en tierra. El globo el aventurero compró Spirit of America de Breedlove en 2006, y él fijó su mirada en 800 mph. Noble necesitaba un auto nuevo que incorporara Las lecciones aprendidas de Thrusts 2 y SSC.

�Qué hace que el auto se vaya?

La clave para cualquier auto récord de velocidad en tierra es su motor, y Bloodhound SSC no es una excepción. En lugar de depender de décadas de antigüedad excedente, Noble y Green se acercaron al gobierno del Reino Unido para ver si Ellos podrían ayudar. “Pensamos que nos habíamos ganado el derecho de hacer esto adecuadamente con la tecnología adecuada “, dijo Noble a los británicos Directormagazine. El Ministerio de Defensa acordó el condicionar que Bloodhound SSC sea un proyecto lo suficientemente emocionante como para reavivar el interés en la ciencia y la tecnología que Apolo o Concorde creado en las décadas de 1960 y 1970. A cambio de inspirar un nueva generación de ingenieros, Bloodhound SSC podría tener un jet EJ200 motor, un tipo más frecuente en el Eurofighter Typhoon.

Prueba estática de sabueso Motor a reacción EJ200 de SSC.

El SSC de empuje necesitaba el empuje combinado de dos motores a reacción Spey para romper la barrera del sonido Para ir un 30 por ciento más rápido, Bloodhound SSC necesitará más potencia de la que puede proporcionar un solo EJ200, con el recalentamiento completo poco más de 20,000 lbf (90 kN), aproximadamente tanto como uno de los dos motores en su predecesor (aunque a la mitad del peso). los El equipo Bloodhound decidió el poder del cohete para el empuje restante. Le preguntamos a Ayers por qué optaron por este enfoque, y él explicó que tenía varias ventajas sobre un par de chorros. Por una cosa, solo necesita una toma de aire, lo que significa un diseño de arrastre más bajo que Empuje los motores gemelos de SSC. Para alcanzar el tipo de objetivo de rendimiento Bloodhound SSC apunta con un par de chorros, requeriría diseñando entradas de aire de geometría variable. Si bien este tipo de solución de ingeniería es utilizada por aviones de combate, agregaría Costo innecesario, complejidad y peso para Bloodhound SSC. Que es Además, un cohete puede proporcionar mucho más empuje para su tamaño y peso que un jet Finalmente, usar el poder del cohete significa ser capaz de acelerar mucho más rápidamente, lo que debería ayudar a limitar la duración de seguimiento necesario

Ron Ayers, diseñador conceptual de Bloodhound SSC. / Bloodhound SSC

Motor a reacción EJ200 de Bloodhound SSC. Mejorana de Stefan / Bloodhound SSC

El motor EJ200 durante una prueba estática. Mejorana de Stefan / sabueso SSC

Una versión temprana del cohete híbrido Bloodhound está a punto de ser probado El motor Cosworth F1 que alimenta la bomba HTP del cohete se puede ver debajo de una capa de polvo a la derecha del tanque. Mejorana de Stefan / Bloodhound SSC

El concepto detrás del grupo de cuatro motores de cohetes híbridos eso se sentará debajo del EJ200 (proporcionando los otros 27,000lbf o 122kN) es particularmente interesante. En general, los cohetes son ya sea de combustible líquido o sólido. El antiguo comercio temperamental propulsores para la capacidad de acelerar su potencia de salida (por controlando la mezcla de ese combustible y oxidante). Combustible sólido los cohetes, como su nombre lo indica, usan un oxidante y combustible combinados en una matriz sólida Esto los hace mucho más estables, pero menos Potente y mucho menos controlable. Una vez encendido, un cohete de combustible sólido se va a quemar hasta que esté listo.

Cohetes de combustible líquido convencionales, como el Dynetics F-1 que reduce el editor de revisión, Lee Hutchinson, a una gelatina temblorosa. muchas tuberías complejas para bombear la mezcla correcta de combustible y oxidante en la cámara de combustión. Esos propulsores pueden ser un dolor para trabajar. El transbordador espacial de oxígeno líquido e hidrógeno necesita almacenamiento criogénico, que es mucho más fácil para la NASA hacer en Centro Espacial Kennedy de lo que sería para el equipo Bloodhound SSC en el remoto desierto de Sudáfrica que planean usar. Y liquido oxígeno e hidrógeno están en el extremo suave. Combustibles hipergólicos y Los oxidantes a base de ácido nítrico fueron amados por el diseñador de cohetes soviético Valentin Glushko por la tentadora cantidad de energía que pudieron liberar sin la necesidad de enfriamiento costoso. Por supuesto, son extremadamente tóxico, altamente corrosivo, y algunos de ellos pueden incendiar arena mojada. No es realmente sorprendente que hayan estado en el corazón de algunas de las fallas más catastróficas de los cohetes.

El grupo de cohetes Bloodhound SSC usará un líquido oxidante: en este caso, peróxido de hidrógeno altamente concentrado (también conocido como peróxido de prueba alta o HTP) y mantener la capacidad de ser estrangulado Un catalizador descompone el HTP en vapor y oxígeno a 1.100 grados Fahrenheit, una temperatura lo suficientemente alta como para encender el combustible, que es un compuesto de caucho sintético. El cohete mantendrá disparando mientras se alimente de oxígeno: siga bombeando HTP y va, deja de bombear en HTP y se detiene. La bomba en sí está adaptada del abortado misil de crucero Blue Steel del Reino Unido, y está diseñado para suministrar al cohete más de 10 galones de HTP por segundo. Eso en sí mismo no es poca cosa, y la potencia auxiliar del automóvil el suministro necesitará al menos 750 CV para impulsar la bomba HTP. Hasta recientemente, el plan de Bloodhound SSC pidió una Cosworth Formula 1 motor como esa fuente de alimentación auxiliar, aunque ahora varias arreglos alternativos están siendo probados.

Prueba estática de sabueso Motor de cohete híbrido de SSC.

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