|
|
X-20 Dyna Soar, США
|
После Второй Мировой войны, доктор (Генерал-майор) Уолтер Дорнбергер, прежний директор Немецкого нучно-испытательного центра Peenemunde, и доктор Краффт Эрике, его сподвижник по Peenemunde, эмигрировали в Соединенные Штаты, чтобы войти в состав персонала фирмы Бэлл Эйркрафт. Во время работы на фирме Белл они разработали проект аппарата, подобного антиподному бомбардировщику Зенгера, и в начале 1952 г. даже съездили во Францию, тщетно пытаясь убедить Эугена Зенгера и Ирэн Бредт прибыть в Соединенные Штаты, чтобы присоединиться к фирме Бэлл.
Ранние проекты фирмы Бэлл были простыми вариантами бомбардировщика Silverbird Зенгера-Бредт, но прямые крылья с клиновидным профилем вскоре уступили дельтовидному в плане крылу, более типичному для более поздних концепций. Компания уделила много внимания проблемам входа в атмосферу, особенно в области теплозащиты, где исследованиям Бэлл подверглись схемы с активной теплозащитой (например, путем циркуляции жидкости) и пассивной теплозащитой (такой как радиационные, теплопоглощающие и абляционные покрытия).
17 апреля 1952 г., Бэлл предложил построить для ВВС пилотируемый бомбардировщик-ракету, названный сокращенно BoMi (Bomber-Missile). Bo-Mi был двухступенчатым аппаратом, имеющий в своем составе стартовый ускоритель с пятью двигателями и дельтовидным крылом, и планирующую крылатую ракету с тремя двигателями и крылом, имеющим в плане двойную дельту. При старте в течение двух минут использовались двигатели ускорителя, затем планирующая ракета отделялась, используя свои двигатели. Стартовый ускоритель планировал бы обратно к месту старта для посадки на взлетно-посадочную полосу и последующего многократного использования. В момент прохождения точки максимального аэродинамического давления (q), планирующая ракета уменьшала тягу двух из двигателей, чтобы ослабить нагрузку от скоростного напора. Первая ступень (стартовый ускоритель) имела длину почти 120 футов (36,6 м) и размах крыла 60 футов (18,3 м), и несла экипаж из двух человек Большинство конструкции должно было быть создано из различных алюминиевых сплавов, и крыло "горячей конструкции" с титановыми передними кромкам. Вторая ступень (планирующая ракета) была 60 футов (18,3 м) в длину с крылом 35 футов (10,7 м) в размахе и несла одного пилота и полезную нагрузку - ядерное оружие массой 4 000 фунтов (1814 кг). Она должна была быть изготовлена полностью из титановых сплавов и использовать новую систему охлаждения излучением. Проектная стартовая масса аппарата BoMi, включая боевую нагрузку, должна была составлять 800 000 фунтов (362880 кг). Компоненты ракетного топлива, предусматриваемые для обеих ступеней были несимметричный диметилгидразин (UDMH) и четырехокись азота (N2О4). В течение мая 1952, Бэлл запросил $ 398,459 для начала работ по анализу реализуемости проекта концепции.
Проект BoMi представлял собой суборбитальный аппарат для полета на дальность 3,000 мили, способный развивать скорость около М=4.0 на высоте 100.000 футов (около 30,5 км). Был также предложен орбитальный вариант, имеющий нижнюю ступень длиной 144 футов (43,92 м), полностью изготовленную из титана. Вторая ступень длиной 75,6 футов (22,78 м) с полезной нагрузкой 14,000 фунтов (6350 кг) должна была быть покрыта графитово-эпоксидным абляционным тепловым экраном на сотовой подложке. Рассчитывалось, что абляционное покрытие могло восстанавливаться после каждого полета, для возобновления свойств теплового экрана, но это было одно из наиболее рисковых решений в разработке аппарата. Он мог нести в заднем отсеке типа А-5 Vigilante две ядерные бомбы на специальных узлах подвески. Компоненты ракетного топлива для орбитального варианта были заменены на жидкий кислород (LО2) и жидкий водород (LH2), которые обеспечивают несколько более высокий удельный импульс за счет значительно увеличенной сложности и объема.
| Начальный обзор проекта BoMi был завершен 10 апреля 1953, в результате было подчеркнуто несколько серьезных дефектов. Наиболее важным из них было то, что трудности с охлаждением были восприняты неадекватно, и что показатели аэродинамического качества были указаны фирмой Бэлл безнадежно оптимистично. ARDC также подчеркнул, что предложение Бэлл дублировало в отдельных частях проекты МБР "Атлас" и разведывательного спутника Feedback (Так как оба этих проекта были строго засекречены, маловероятно, что фирма Бэлл сознавала, что они дублировали продолжающееся исследование. В любом случае, предложение фирмы Бэлл было уникально). Однако, к 1 апреля 1954 г. ВВС в заключение выделили фирме Бэлл $ 220,000 по контракту на один год для исследования Системы Оружия MX-2276, основанной на концепции РАКЕТОПЛАН. MX-2276 должен был быть способен к выполнению разведка и бомбометания, имея при этом максимальную скорость 15,000 миль/час на высоте 79 км и проектную дальность в диапазоне около 10,600 миль. Официальный срок контракта истек в мае 1955 г., но компания Бэлл продолжила исследования на собственные средства и к 1 декабря 1955 г. большая часть суммы $ 420,000 была использована на различные варианты BoMi и исследования MX-2276. ВВС также запросили, чтобы компания Boeing включила изучение концепции РАКЕТОПЛАНА в исследования по Проекту MX-2145, который был инициализирован в Мае 1953, чтобы исследовать возможные модификации бомбардировщика Convair B-58 Hustler (Шустрила). Ограниченное исследование компании Boeing показало, что будет гораздо проще разработать аппарат, который может облетать Землю по орбите вместо того чтобы возвращаться назад после атаки цели. Компания Boeing также подчеркнула трудности в проектировании конструкции, которая могла выдерживать нагрев до критического состояния и аэродинамические напряжения, ожидаемые при таком полете, но рекомендовала продолжить исследования из-за большого военного потенциала системы. Хотя инженеры компании Бэлл не могли этого знать, но система BoMi оказала значительное влияние на будущие концепции космического корабля Шаттл. |
|
4 января 1955 г. ВВС выдали требования SR-12 к аппарату для разведки дальностью полета 3,000 миль на высоте более 100,000 фунтов (30,5 км). WADC приняли требования SR-12 и использовали их, чтобы установить рабочие требования к Системе 118P. Несколько подрядчиков вскоре выразили некоторый интерес к Системе, включая фирму Бэлл, которая получила контракт стоимостью $ 125,000, заключенный 21 сентября 1955 г., чтобы исследовать применение технологий, разрабатываемых для BoMi, к Системе 118P (С бюрократической точки зрения это финансирование можно трактовать как расширение контракта в рамках исследования MX-2276).
Проект компании Бэлл включил двухступенчатую ракету, которая разгоняла планер на высоту 165,000 футов (50,3 м) при скорости, соответствующей М=15.0. Это предложение компании Бэлл предусматривало разбиение работ по проекту Системы 118P на три стадии. Первая фаза рассматривала аппарат дальностью 5,000 миль, второй - дальностью 10,000 миль и в последней фазе разрабатывался аппарат с глобальной (орбитальной) дальностью. Это предложение было принято ВВС, и детальное предложение, касающееся этих требований, было представлено компанией Бэлл 1 декабря 1955 г.
Усилия по ВоМi и Системе 118Р были объединены 20 марта 1956 и ВВС присудили компании Бэлл контракт стоимостью $ 746,000 (позже увеличенной до $ 1.2 миллионов) на Систему Разведки 459L, также известный как проект Brass Bell (Медный колокольчик). Это было прямым ответом к общим требованиям к эксплуатации системы (GOR-12), которые были выданы 12 мая 1955 г. как развитие требований SR-12. Это требование определило новую пилотируемую высотную платформу для разведки, которая должна была поступить на вооружение ВВС в третьем квартале 1959 г.
В течение ноября 1956 г. ВВС запросили NASA сделать обзор продолжающихся исследований РАКЕТОПЛАНА компаний Бэлл и Boeing, и Хью Драйден сформировал управляющий комитет в рамках NASA, чтобы оценить усилия и рекомендовать подходы к исследованиям гиперзвукового и орбитального полета.
В декабре 1956 г. был предложен аппарат Brass Bell, предусматривающий его запуск с помощью двухступенчатой МБР "Атлас" до скорости 12,000 миль/час на высоту 170,000 футов (51,8 км). Ожидалось получение дальности 6,300 миль. Инженеры Бэлл рассуждали, что путем добавления еще одной ступени дальность полета Brass Bell может быть увеличена до 11,500 миль с максимальной скоростью полета 15,000 миль/час, хотя фактически эта возможность рассматривались лишь в немногих исследованиях.
В то время как ВВС были заняты оценкой большинства работ компании Бэлл по увеличению дальности разрабатываемой по концепции РАКЕТОПЛАНА разведывательной системы, они не отказывались от применения концепции к бомбардировочной платформе. 19 декабря 1955 г. ВВС попросили, чтобы аэрокосмическая промышленность провела анализ и определила задачи к эскизному проекту пилотируемого гиперзвукового бомбардировщика. Шесть компаний, включая Boeing, Convair, Douglas, McDonnel (McDonnell Aircraft Company и Douglas Aircraft Company слились в одну 28 апреля 1967 г., образовав корпорацию McDonnell Douglas), North American и Republic, ответили на запрос и предприняли компанию финансируемых исследований. 12 июня 1956 г. были выпущены требования SR-126 для формального исследования ракетного бомбардировщика, названного логически RoBo; три подрядчика - Convair, Douglas и North American - получили средства на исследования общей суммой $ 860,000, которые были проведены в декабре 1956 г. Цель исследований состояла в том, чтобы определить выполнимость большой пилотируемой гиперзвуковой бомбардировочной системы, и одной из технологий, которые исследовались - РАКЕТОПЛАН, подобный BoMi и Brass Bell. Ожидаемая полезная нагрузка такого бомбардировщика варьировалась от 1,500 до 25,000 фунтов (от 680 до 11,340 кг). В качестве вторичной задачи аппарату была определена возможность проведения разведывательных операций. Подрядчики продолжили исследовать концепцию за счет собственных средств, и к концу 1957 г. все стороны израсходовали в сумме $ 3.2 миллиона.
HYWARDS
В поддержку проектов RoBo и Brass Bell, ВВС инициализировал программу исследования, названную Система Изучения Гиперзвукового Оружия (HYWARDS). Программа была формализована в требованиях SR-131, выпущенных ARDC 6 ноября 1956, и HYWARDS получила непосредственное обозначение: Система 455L. Назначением программы было получение научно-исследовательских данных по аэродинамике, конструкции, человеческом факторе и других проблемах, связанных с высокоскоростным (М15.0) полетом в атмосфере и возвращением из космоса. Аппарат HYWARDS должен был также служить в качестве испытательного стенда при разработке подсистем, которые будут использованы в будущих системах типа РАКЕТОПЛАНА.
Для аппарата типа HYWARDS были отобраны четыре наиболее подходящих двигателя: первый, разработки Белл, работал на экзотическим топливе фтор-аммиак, развивая тягу 35,000 фунтов (15,876 кгс); второй, тягой 55,500 фунтов (25,175 кгс) - маршевый двигатель МБР "Атлас"; затем двигатель МБР "Титан" тягой 60,000 фунтов (27,216 кгс); четвертый двигатель - XLR-99, развивающий тягу 57,000 фунтов (25,855 кгс), используемый на самолете X-15. Ожидалось, что один из этих двигателей сможет разогнать HYWARDS до скорости 8,200 миль/час и поднять на высоту 360,000 футов (110 км). Для начальных полетов аппарат должен был запускаться в воздухе подобно X-15, в то время как во время более поздних полетов предполагался вертикальный запуск, используя соответственно модифицированную МБР в качестве стартового ускорителя. Теоретически, если это требовалось, пилотируемый аппарат мог быть модифицирован для достижения орбитальной скорости позже в программе испытаний.
Две различных группы NASA, одна из НИЦ имени Лэнгли и другая из НИЦ имени Эймса, проводили исследования возможных конфигураций аппарата HYWARDS. Группу Лэнгли возглавлял Джон Бекер, который в значительной степени отвечал за форму исследовательского аппарата X-15. Последний отчет Лэнгли, выпущенный 17 января 1957 г., содержал удивительное открытие, состоящее в том, что проектная скорость HYWARDS могла быть увеличена до М=18.
Анализ указывал, что это была скорость, на которой аппараты типа Boost-Glade приближаются к своим максимальным температурным условиям, так как быстрый подъем на высоту, необходимую для полета на скоростях М>18, вызывал снижение теплообмена (скоростей нагрева), а теплообмен в космосе сам по себе был незначителен. Анализ нагрева, проведенный Питером Ф. Кориценски и Бекером, показал основные преимущества конфигурации, имеющей плоскую нижнюю поверхность и дельтовидное крыло, с фюзеляжем, размещенным в относительной прохладной верхней области, огражденной крылом. Эта конфигурация с плоским дном имела наименьшую возможную критическую область нагрева для данной нагрузки на крыло. Таким образом фактически необходимое количество теплозащиты уменьшалось, были ли это абляционные покрытия, горячая конструкция или другие методы. В этом отношении, конфигурация значительно отличалась от более ранних проектов фирмы Белл, которые использовали среднее расположение крыла. Впервые было доказано, что аэродинамические конструктивные решения могли значительно уменьшить нагрев и нагрузки на конструкцию, связанные со гиперзвуковым полетом. Эта идея имела значительное воздействие на конструкцию аппарата Dyna-Soar.
| Исследовательская группа во главе с Альфредом Еггерсом и H. "Харви" Джулианом из Аэронавигационной Лаборатории имени Эймса, также разработала аппарат HYWARDS, являющийся по существу продуктом ранее разработанного в лаборатории Эймса аппарата-демонстратора на скорость М=10. В предложениях называлась максимальная скорость М=10, но аппарат лаборатории Эймса имел дальность полета только 2,000 миль по сравнению с 3,200 милями аппарата центра Лэнгли. Чтобы достигнуть высокого аэродинамического качества, равного 1,71, проект лаборатории Эймса использовал преимущества подъемной силы, создаваемой за счет интерференции, когда область давления от фюзеляжа распространяется на крыло. К сожалению, в этой концепции весь фюзеляж, требующий специального охлаждения, располагался в области горячего потока. Дополнительная масса, требуемая для сохранения каркаса холодным, быстро перевешивала преимущество от наличия более высокой аэродинамического качества. |
|
|
Обзор программы RoBo проводился 20 июня 1957 г. Подрядчики представили свои предложения. Компании Бэлл и Дуглас выбрали трехступенчатый аппарат типа РАКЕТОПЛАНА, тогда как предложенный фирмой Convair в основном был подобным аппаратом с третьей ступенью, оснащенной комбинированной двигательной установкой с ракетным и турбореактивным двигателями. Компания North American предложила обычный двухступенчатый аппарат, Boeing предпочел беспилотный РАКЕТОПЛАН, упоминаемый как "планирующая ракета", а фирма Republic хотела построить малый беспилотный аппарат, значительно напоминающий XF-103, оснащенный гиперзвуковым маршевым прямоточным двигателем и стартующий с помощью неизвестного трехступенчатого стартового ускорителя. После полного обзора этих предложений, должностные лица Военно-Воздушных сил решили, что концепция РАКЕТОПЛАНА была вполне жизнеспособной и может быть рассмотрена в качестве системы оружия, которую можно принять на вооружение в 1970-х годах. Было много нерешенных вопросов в части двигательных установок, поскольку к этому времени не имелось никаких крупных пилотируемых ракет (МБР "Атлас" и "Титан" были позже приспособлены в качестве носителей космических кораблей "Меркурий" и "Джемини" разработки NASA, наряду с "Сатурн-1" и "Сатурн-5", которые предлагались в качестве носителей для большинства орбитальных проектов этого времени), кроме того, не была разработана подходящая система жизнеобеспечения пилота. Далее исследование заключило, что экспериментальный аппарат может совершить первый полет к 1965 г., а полностью готовая система типа RoBo могла появиться к 1974 г., что было весьма оптимистичным план для такого перспективного проекта. |
| Краффт Эрике и Уолтер Дорнбергер
сотрудничали в 1957 г. при разработке
пассажирского варианта BoMi. Аппарат должен был
быть способен к выполнению полета дальностью 3.000
миль за 75 минут, тогда как самолет Боинг-707
только-только начал поступать в эксплуатацию. В конце 1957 Эрике и Дорнбергер в Бэлл начали сотрудничество в разработке двухступенчатого пассажирского варианта бомбардировщика BoMi. Ступени системы должны были соединяться по типу piggyback (вторая ступень стояла "на спине" первой). Первая ступень имела пять ракетных двигателей, и пассажирская вторая ступень имела три двигателя. Первоначально, каждая ступень рассматривалась как аппарат с прямым (нестреловидным) крылом, но в конечном счете обе ступени были оснащены дельтовидным крылом. Ожидалось, что аппарат будет стартовать вертикально при помощи двигателей обеих ступеней, работающих совместно 130 секунд, затем первая степень отделялась и планировала обратно, чтобы совершить посадку. Пассажирская ступень продолжила бы полет на дальность 3,000 миль в течение примерно 75 минут на высоте 150,000 футов (около 46 км). Хотя в начале различные авиакомпании проявили некоторый интерес к проекту, однако ни одна из них не пожелала вложить большие средства в разработку столь радикальной и неопробованной концепции, особенно когда возможность полета с помощью реактивных двигателей была им еще не доказаны хорошо. |
|
 Рисунок: Credit: © Dennis R.Jenkins (from book "SPACE SHUTTLE: The Hystory of Developing the National Space Transportation System" by Dennis R.Jenkins, 1996) |
Тем не менее, в марте 1960 г. фирма Бэлл Эйркрафт объявила о планах создания гиперзвуковой пассажирской транспортной системы, основанной на результатах работ Дорнбергера и Эрике. Ожидалось, что система могла быть введена в действие в середине 1980-х годов. Первая ступень представляла собой обычный самолет с дельтовидным крылом, оснащенный шестью мощными воздушно-реактивными двигателями. Эти двигатели должны били функционировать в трех различных режимах: как обычный турбореактивный двигатель до высоты 50,000 футов (15,25 км); в переходной фазе - как комбинированный турбопрямоточный двигатель и, в конченом счете, как чисто прямоточный двигатель на высоте 120,000 футов (36,6 км) и при скорости Мах>5.2. Суборбитальный воздушно-космический аппарат, представляющий собой видоизмененный проект Dyna-Soar, предложенный фирмой Бэлл, включал в этот момент двигатели и разгонялся по рельсовым направляющим, проложенным в верхней части нижней ступени. Воздушно-космический аппарат имел бы максимальную высоту полета 210,000 футов (64 км) и скорость примерно 15,000 миль/час. Вспомогательные турбореактивные двигатели позволяли маневрировать перед посадкой, которая могла быть выполнена в любом обычном аэропорту. Эта концепция умерла прежде, чем началась какая-либо серьезная конструкторская работа. |
Возврат на Обтекаемый крылатый космический корабль под названием "DYNA-SOAR"
|
Наш ответ на заокеанский вызов: советский проект авиационно-космической системы "Спираль" |
 |
Семь иллюстраций стартующего американского космоплана "Dyna-Soar",
разрабатывавшегося в первой половине 1960-х годов; изображен вариант на РН "Titan-IIIC".
Иллюстрации создавались для оформления книги
"Космические крылья", с использованием
3D-модели
Александра Шлядинского в обработке Владимира Некрасова: |
 |
Три иллюстрации стартующего американского космоплана "Dyna-Soar",
разрабатывавшегося в первой половине 1960-х годов; изображен вариант на РН "Titan-IIIC".
Иллюстрации создавались для оформления книги
"Космические крылья", с использованием
3D-модели
Александра Шлядинского в обработке Владимира Некрасова: |
Эти и другие иллюстрации программы "Dyna-Soar" можно посмотреть в нашем фотоархиве, но лучше - в книге "Космические крылья":
Самый
подробный рассказ о судьбе проекта "Dyna-Soar"
(из всех русскоязычных публикаций) вы найдете в
нашей книге (см. обложку слева)
"Космические крылья" , в
издательстве "ЛенТа странствий". Помимо
X-20 "Dyna-Soar"
"BRASS BELL", "RoBo",
" HYWARDS", в книге детально
рассказывается и о других авиационно-космических системах: на сегодняшний день - это не только самое полное повествование о
"Спирали", ЭПОСе, БОРах, крылатых ракетах "Буря" и "Буран",
ракетопланах Челомея, Мясищева и Туполева, но и энциклопедический рассказ о десятках зарубежных проектов. Вот
как об этом сказано в аннотации книги:
"Книга посвящена этапу возникновения и развития крылатых
ракетно-космических систем, которые рождались на "стыке трех стихий" - авиации,
ракетной техники и космонавтики, и вобрали в себя не только конструктивные
особенности данных видов техники, но и весь ворох сопровождающих их технических
и военно-политических проблем.
Подробно излагается история создания воздушно космических аппаратов мира - от
первых самолетов с ракетными двигателями времен II Мировой войны до начала
реализации программ Space Shuttle (США) и "Энергия-Буран" (СССР).
Книга, рассчитанная на широкий круг читателей, интересующихся историей авиации и
космонавтики, особенностями конструкции и неожиданными поворотами судьбы первых
проектов авиационно-космических систем, содержит на 496 страницах около 700
иллюстраций, значительная часть которых публикуется впервые."
Содействие в подготовке публикации оказали такие предприятия
авиационно-космического комплекса России, как
НПО "Молния",
НПО машиностроения, ФГУП РСК "МиГ",
ЛИИ имени М.М.Громова, ЦАГИ, а также музей Морского космического флота.
Вступительная статья написана генералом
В.Е.Гудилиным, легендарной личностью нашей космонавтики.
Получить более полное представление о
книге, ее цене и возможностях приобретения можно
на
странице нашего интернет-магазина. Там же можно познакомиться с ее содержанием,
внутренним оформлением, посмотреть отдельные страницы,
выходные данные издания, прочитать вступительную статью
Владимира Гудилина
и
предисловие авторов.
При создании этой страницы был использован перевод главы из Второй части книги "SPACE SHUTTLE: The Hystory of Developing the National Space Transportation System" by Dennis R.Jenkins, 1996, любезно предоставленный Игорем Афанасьевым (Перевод © И.Афанасьев, 1996)
| Переход на: |
Web-master: ©Вадим Лукашевич 1998-2010
E-mail: buran@buran.ru
Copyright©
Александр Шлядинский, Владимир Некрасов,