stringtranslate.com

Капрал ВАК

Директор Лаборатории реактивного движения Фрэнк Малина с ракетой WAC Corporal (без твердотопливных ускорителей)

WAC Corporal была первой ракетой-зондом, разработанной в США, и первым транспортным средством, достигшим гиперзвуковых скоростей. [1] Это было ответвление программы Corporal , которая была начата в результате партнерства между артиллерийским корпусом армии США и Калифорнийским технологическим институтом (названным «ORDCIT») в июне 1944 года с конечной целью разработки военной баллистической ракеты. . [2]

История развития

Калифорнийский технологический институт в 1930-х годах воспитывал группу инженеров-ракетчиков в своей Лаборатории аэронавтики Гуггенхайма (GALCIT), в которую входили Фрэнк Малина , Джек Парсонс и Эдвард Форман . [3] Они стали известны как «отряд самоубийц», потому что многие из их ранних экспериментов в Лаборатории провалились. [4] [3] Некоторые из энтузиастов GALCIT основали бизнес по производству ракетных двигателей под названием Aerojet . [5]

В первые годы Второй мировой войны компания GALCIT занималась разработкой твердотопливных и жидкостных ускорителей реактивного взлета (JATO), чтобы улучшить взлетные характеристики самолетов. [6] Поскольку группа экспериментировала с ракетами в течение нескольких лет до войны, армия выбрала их для разработки баллистических ракет.

Первая ракета, разработанная группой для армии, получила обозначение XFS10S100-A, также известное как рядовой , что было первым армейским званием . [7] Второй проект ORDCIT, получивший название «Капрал», названный в честь следующего армейского звания, первоначально назывался XF30L 20,000. [8] Проект «Капрал» предусматривал жидкостную ракету диаметром 30 дюймов (760 мм) и мощностью 20 000 фунтов силы (89 кН). [8] Корпус связи установил требование, чтобы зондирующая ракета могла нести 25 фунтов (11 кг) инструментов на высоту 100 000 футов (30 км) или выше. [9] Это было объединено с требованием Ракетного научно-исследовательского отдела артиллерийского корпуса на испытательную машину. [9] Фрэнк Джозеф Малина из Лаборатории реактивного движения (JPL) предложил разработать зондирующую ракету на жидком топливе для удовлетворения этого запроса, тем самым обеспечив практический шаг в разработке на пути к совершенной ракете «Капрал». [10] [11]

Теоретическая работа, заложившая основу для капрала WAC, была заложена в статье 1943 года «Обзор и предварительный анализ ракетных снарядов большой дальности» Малины и Сюэ-Шен Цзянь . [12] [13] Проектирование было начато Фрэнком Малиной и Гомером Джо Стюартом, чтобы удовлетворить запрос Корпуса связи с их исследованием «Соображения о возможности разработки высотной ракеты на 100 000 футов». [14] Окончательная проектная работа была выполнена группой людей, специализирующихся в определенных областях, и потребовала значительных усилий для получения результатов теоретическими средствами (относительно новый метод для американской ракетной техники). [15] Ключевыми ответственными лицами были М. М. Миллс (ракета-носитель), П. Дж. Микс (зондирующая ракета), В. А. Сэндберг и У. Б. Барри (пусковая установка и носовая часть WAC), С. Дж. Голдберг (полевые испытания) и Х. Дж. Стюарт (внешняя баллистика) и Дж. Эммерсон. (фотография). [16]

В качестве силовой установки был выбран жидкостный двигатель 38ALDW-1500 Aerojet, который разрабатывался как система JATO для летающих лодок ВМФ. [17] [18] 38ALDW-1500 был модифицирован для использования гиперголического топлива с красной дымящей азотной кислотой в качестве окислителя и фурфуриловым спиртом в качестве топлива. [19] [20] WAC Corporal должен был использовать ускоритель, заимствованный из ракеты класса «воздух-земля» Tiny Tim, чтобы набрать достаточную скорость вдоль пусковой башни для трех хвостовых килей капрала, чтобы обеспечить пассивную устойчивость. [21] [15] Несмотря на акцент на теоретическом подходе, было сочтено необходимым эмпирически доказать аэродинамику капрала, особенно трехкилевую конфигурацию, поэтому твердотопливная модель в масштабе одной пятой под названием Baby WAC была испытана на масштабном самолете. вниз пусковая установка в июле 1945 года. [22] [23] Было запущено четыре Baby WAC. [24]

Конструкция WAC Corporal была новаторской в ​​том смысле, что основная конструкция, содержащая баки с окислителем, топливом и воздухом для наддува, имела монококовую конструкцию и имела только три стабилизирующих ребра, а не четыре, которые предпочитала армия. [22] Поскольку WAC Corporal задумывался как ракета, зондирующая атмосферу, для частичного использования вблизи населенных пунктов, она была снабжена парашютной системой восстановления самой ракеты, а также отдельной системой для восстановления полезной нагрузки радиозонда Корпуса связи . [25] [26]

Производством WAC Corporal занималась компания Douglas Aircraft Corporation , критические детали поставляла JPL, а двигатели - Aerojet. [27]

Тестирование

Программа испытаний WAC Corporal началась на полигоне Уайт-Сэндс в конце сентября 1945 года с серии испытаний ускорителей с использованием манекенов верхних ступеней. [28] [29] Это были первые ракеты, запущенные в Уайт-Сэндс. Они были запущены с ракеты, которая впоследствии стала LC-33, которая также была стартовой площадкой для многих других ранних ракет, таких как Фау -2 , Викинг и Гермес . [30] [31] В ходе этих первых запусков проверялась не только ракета-носитель, но и пусковая установка и средства управления огнем, а также практиковалась работа радаров и операторов. [16] В октябре состоялось два запуска WAC Corporal с одной третью топливной загрузки, за которыми последовало шесть полетов с полной заправкой. Некоторые из этих полетов достигли высоты примерно 235 000 футов (72 км). [29] [32] Производительность варьировалась из-за нескольких факторов, в том числе изменения полной массы от 683 до 704 фунтов (от 310 до 319 кг), а массы пустого - от 289 до 310 фунтов (от 131 до 141 кг). [21]

Миссии, выполненные во время первой серии WAC Corporal, были:

Радиолокационное слежение было трудным, поскольку на высоте более 90 000 футов (27 км) отраженный сигнал радара был слишком мал, чтобы его можно было обнаружить, а сигналы радиозондов не принимались. [33] Ни одна из предыдущих американских ракет на жидком топливе не превышала даже крошечной части высот, которые регулярно достигал капрал WAC. [34] [35] 9 ноября 1945 года было решено изменить конструкцию WAC Corporal, чтобы улучшить ее для еще одной серии полетов. [36] Эта модернизированная ракета сначала называлась «Сержант» в соответствии со схемой наименования JPL , но вскоре была переименована в WAC Corporal B. [37] Название «Сержант» позже использовалось для твердотопливной ракеты, разработанной для армии США в Лаборатория реактивного движения. [38] Проектирование WAC Corporal B было начато в марте 1946 года под руководством П. Дж. Микса в качестве координатора проекта и значительно отличалось в деталях, хотя его основная форма осталась прежней. Он был на 4 дюйма (10 см) длиннее, весил на 100 фунтов (45 кг) меньше и содержал на 40 фунтов (18 кг) меньше топлива. [39] Были упрощены конструкции системы наддува топлива и топливных клапанов. [40] У него был более короткий двигатель с переработанными форсунками и весил 12 фунтов (5,4 кг), а не более длинный 50-фунтовый (23 кг) двигатель WAC Corporal A. [39] [41] В радикально переработанном корпусе ракеты использовались отдельные резервуары из разнородных материалов. [42] [40] Были поставлены более крупные и легкие плавники, что оказалось проблематичным во время первого полета капрала B WAC 6 декабря 1946 года. [40] [29]

Полеты во время второй серии полетов WAC Corporal были:

Программа WAC Corporal оказалась чрезвычайно успешной программой испытаний. Последние 6 летавших WAC Corporal B использовались в программе «Бампер» в качестве второй ступени на трофейных ракетах Фау-2 в первых экспериментах по воздушному освещению и постановочных экспериментах. [43] [44] Для Bumper WAC Corporal был модифицирован для обеспечения устойчивости на скорости более 5 Маха за счет увеличения количества плавников до четырех и увеличения их размера. [45] [46] WAC Corporal пришлось модифицировать так, чтобы зажигание двигателя инициировалось интегрирующим акселерометром ступени Фау-2 непосредственно перед выключением двигателя Фау-2. [47] WAC Corporal стабилизировался вращением с помощью двух твердотопливных ракет, размещенных между окислителем и топливными баками. [48] ​​Бампер/WAC ​​имел грузоподъемность 50 фунтов и нес доплеровский передатчик/приемник, который передавал температуру носового обтекателя, а также информацию о скорости. [49] Из Уайт-Сэндс было совершено шесть бамперных рейсов , первые два из которых перевозили твердотопливные манекены WAC. [50] Шестой рейс потерпел неудачу на Фау-2. [50] Бампер 7 и 8, последние два полета программы Бампер, были первыми запусками с нового совместного полигона дальнего действия в Какао-Бич, Флорида , который позже будет известен как мыс Канаверал . Причиной этого шага было намерение использовать пониженную траекторию для достижения скорости около 7 Маха от 120 000 до 150 000 футов (от 37 до 46 км). Это повлечет за собой полеты на дальность более 250 миль (400 км), что выйдет за пределы Уайт-Сэндс. [51]

Полеты WAC/Bumper были:

Капрал WAC Бампера 7, последний из когда-либо летавших, достиг 9 Маха, самой высокой скорости, когда-либо достигнутой снарядом в атмосфере на тот момент. [52]

Результат и наследие

Капрал WAC на выставке в музее ракетного полигона Уайт-Сэндс
Капрал WAC на выставке в Национальном музее авиации и космонавтики

WAC Corporal оказался в прямой конкуренции в своей предназначенной роли: V-2 предлагал гораздо большую полезную нагрузку, которая стала доступна в программе Hermes под управлением General Electric в апреле 1946 года. [53] Он также конкурировал с Aerobee, прямой потомок «Капрала», который прошел испытания в конце 1947 года и вступил в полную боевую готовность весной 1948 года. [54] [55] Еще одним конкурентом была ракета-зонд Нептуна, позже известная как «Викинг». [56] Фау-2 мог поднять 2200 фунтов (1000 кг) на высоту 128 миль (206 км), Aerobee - около 150 фунтов (68 кг) на высоту более 70 миль (110 км), а Viking - 500 фунтов (230 кг) на высоту более 70 миль (110 км). 100 миль (160 км). Все три из них имели лучшие характеристики, чем полезная нагрузка капрала массой 25 фунтов (11 кг). По соотношению фунтов к высоте на доллар «Капрал» также проиграл соревнованию: каждый WAC Corporal B стоил 8000 долларов США (что эквивалентно 104 800 долларов США в 2022 году), по 320 долларов за фунт до апогея, в то время как каждый Фау-2, собранный из трофейных деталей, стоил около 30 000 долларов (14 долларов за фунт), а Aerobee стоил 18 500 долларов (123 доллара за фунт). [57]

Хотя капрал WAC вскоре был заменен в своей предполагаемой роли зондирующей ракеты, его наследие сохранялось надолго. Его двигатель 38ALDW-1500 был прямым предшественником A21AL-2600 от Nike Ajax и 45AL-2600 от Aerobee и был развит в серию AJ10 , которая включает двигатель AJ10-37 на втором этапе первого в мире специального запуска спутника. автомобиль, Авангард. [17] [58] [59] Другие члены серии AJ10 включают AJ10-101, который приводил в действие верхнюю ступень Able на различных ракетах-носителях, служебную двигательную установку AJ10-137 на космическом корабле «Аполлон» и AJ10-190, который выполнял роль системы орбитального маневрирования космического корабля "Шаттл" . [60] [58] [61] Капралы WAC выставлены в Национальном музее авиации и космонавтики и в Музее ракетного полигона Уайт-Сэндс .

Имя

Утверждается, что аббревиатура «WAC» в слове «WAC Corporal» означает несколько разных фраз. Некоторые историки Уайт-Сэндс (Кеннеди, ДеВоркин, Эклз) утверждали, что это означает «Без контроля отношения». [62] [63] [64] В «Бампер 8: 50-летие первого запуска на мысе Канаверал, устная история группы» Уильям Пикеринг приписал это «Женскому армейскому корпусу». [65]

Самые ранние публичные сообщения о назначении WAC представляют собой серию статей Aviation Week , которые, похоже, подтверждают, что «Женский армейский корпус» является производным от аббревиатуры. В выпуске журнала Aviation Week от 18 марта 1946 года отмечалось: «[под забавным кодовым обозначением «WAC Corporal» проект был инициирован в 1944 году...» В журнале Aviation Week от 1 июня 1946 года появилась статья описывает, как WAC Corporal «запускается с треугольной 100-футовой пусковой башни, а затем идет своим собственным веселым путем», и утверждает, что «[эти] характеристики предполагают некоторые из причин женского названия «WAC». «Капрал» исходит из того факта, что некоторые армейские ракеты имеют знакомые звания».

Технические характеристики

Викискладе есть медиафайлы, связанные с капралом WAC .

Габаритные размеры ВАК Капрал А

Бустер «Крошечный Тим»

WAC Капрал-супервайзер

Примечания

  1. ^ "Звучащие ракеты НАСА, 1958-1968: Историческое резюме, Глава 2" . НАСА. 1971.
  2. ^ Брэгг 1961, с. 7.
  3. ^ аб Франк. Дж. Малина: пионер астронавтики, посвятивший себя международному сотрудничеству и мирному использованию космического пространства . 57-й Международный астронавтический конгресс. 2006. doi :10.2514/6.IAC-06-HL4.01.стр.11
  4. ^ Лэндис 2005.
  5. ^ Кеннеди 2009, с. 7.
  6. ^ Саттон 2006, стр. 360–367.
  7. ^ Кеннеди 2009, с. 14.
  8. ^ аб Зибит 1999, с. 11.
  9. ^ Аб Брэгг 1961, с. 42.
  10. ^ Брэгг 1961, с. 43.
  11. ^ Зибит 1999, с. 3.
  12. ^ Зибит 1999, с. 6.
  13. ↑ Исследовательский проект реактивного движения авиакорпуса США GALCIT Project, № 1, 1939-1946: Мемуары, Очерки по истории ракетной техники и космонавтики, Том II, Материалы третьего-шестого исторических симпозиумов Международной академии наук. Космонавтика, 1969-1972, стр. 356.
  14. ^ Малина 1972, с. 359.
  15. ^ аб Зибит 1999, с. 16.
  16. ^ аб Малина 1972, с. 364.
  17. ^ аб Саттон 2006, стр. 371.
  18. ^ Саттон 2006, с. 361.
  19. ^ Брэгг 1961, с. 44.
  20. ^ Малина 1972, с. 360.
  21. ^ Аб Брэгг 1961, с. 50.
  22. ^ аб Малина 1972, с. 361.
  23. ^ Брэгг 1961, с. 55.
  24. ^ Брэгг 1961, с. 56.
  25. ^ Малина 1972, с. 367.
  26. ^ Брэгг 1961, с. 53.
  27. ^ Кеннеди 2009, с. 29.
  28. ^ Брэгг 1961, с. 56-57.
  29. ^ abcd Кеннеди 2009, с. 161.
  30. ^ Эклз 2013, с. 178.
  31. ^ Кеннеди 2009, с. 58.
  32. ^ Малина 1972, стр. 365–367.
  33. ^ Брэгг 1961, с. 59.
  34. ^ Ракеты, Роберт Х. Годдард, Американское ракетное общество, 29 West 39th Street, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 1946 г.
  35. ^ Роберт Х. Годдард «Годы Розуэлла», Национальный музей авиации и космонавтики, Смитсоновский институт, Вашингтон, округ Колумбия, 1973 г.
  36. ^ Малина 1972, с. 369.
  37. ↑ Исследования армейских боеприпасов упоминаются как опровержение требований AAF, Aviation News, 8 июля 1946 г., стр. 8
  38. ^ Малина 1972, с. 368.
  39. ^ Аб Брэгг 1961, с. 61.
  40. ^ abc Брэгг 1961, с. 63.
  41. ^ Кеннеди 2009, с. 40.
  42. ^ Кеннеди 2009, с. 41.
  43. ^ Брэгг 1961, с. 76.
  44. ^ Кеннеди 2009, с. 160.
  45. ^ Брэгг 1961, стр. 78, 92.
  46. ^ Кеннеди 2009, с. 50.
  47. ^ Брэгг 1961, с. 92.
  48. ^ Брэгг 1961, с. 98.
  49. ^ Брэгг 1961, с. 102.
  50. ^ Аб Брэгг 1961, с. 105.
  51. ^ Кеннеди 2009, с. 51.
  52. ^ Брэгг 1961, с. 107.
  53. ^ ДеВоркин 1992.
  54. ^ Розен 1955, с. 25.
  55. ^ Кеннеди 2009, с. 106.
  56. ^ Розен 1955, с. 27.
  57. ^ ДеВоркин 1992, с. 171.
  58. ^ аб Саттон 2006, стр. 372.
  59. ^ Грин и Ломаск 1970, с. 50, 87.
  60. ^ Саттон 2006, с. 376.
  61. ^ Саттон 2006, с. 375.
  62. ^ Кеннеди 2009, с. 15.
  63. ^ ДеВоркин 1992, с. 169.
  64. ^ Эклз 2013, с. 165.
  65. ^ НАСА (2001). «Бампер 8: 50-летие первого запуска на мысе Канаверал, групповая устная история, Космический центр Кеннеди, состоялось 24 июля 2000 г.» (PDF) . п. 13. Архивировано из оригинала (PDF) 29 сентября 2006 г.

Рекомендации

дальнейшее чтение

Внешние ссылки