Boeing X-20 Dyna-Soar («Dynamic Soarer») — программа Военно-воздушных сил США (USAF) по разработке космического самолета , который мог бы использоваться для различных военных миссий, включая воздушную разведку , бомбардировку , спасение в космосе, обслуживание спутников и в качестве космического перехватчика для саботажа вражеских спутников. [1] Программа длилась с 24 октября 1957 года по 10 декабря 1963 года, стоила 660 миллионов долларов США (6,57 миллиарда долларов США по текущему курсу [2] ) и была отменена сразу после начала строительства космического корабля.
Другие космические аппараты, разрабатывавшиеся в то время, такие как Mercury или Vostok , были космическими капсулами с баллистическими профилями возвращения, которые заканчивались посадкой на парашюте. Dyna-Soar был больше похож на самолет. Он мог путешествовать к удаленным целям со скоростью межконтинентальной баллистической ракеты , был разработан для планирования к Земле как самолет под управлением пилота и мог приземляться на аэродроме. Dyna-Soar также мог достигать околоземной орбиты, как обычные пилотируемые космические капсулы. [3]
Эти характеристики сделали Dyna-Soar гораздо более продвинутой концепцией, чем другие пилотируемые космические миссии того периода. Исследования в области космоплана были реализованы гораздо позже в других многоразовых космических кораблях, таких как Space Shuttle 1981–2011 годов [4] [5] и более поздние космические корабли Boeing X-40 и X-37B .
Концепция, лежащая в основе X-20, была разработана в Германии во время Второй мировой войны Ойгеном Зенгером и Ирен Бредт в рамках предложения Silbervogel 1941 года . Это был проект бомбардировщика с ракетным двигателем, способного атаковать Нью-Йорк с баз в Германии , а затем лететь для посадки где-нибудь в Тихом океане, удерживаемом Японской империей . Идея заключалась в том, чтобы использовать крылья транспортного средства для создания подъемной силы и подтягивания на новую баллистическую траекторию, снова выходя из атмосферы и давая транспортному средству время остыть между скачками. [6] После войны было продемонстрировано, что тепловая нагрузка во время скачков была намного выше, чем первоначально рассчитывалось, и могла расплавить космический корабль. [7]
После войны многие немецкие ученые были доставлены в Соединенные Штаты в рамках операции «Скрепка» Управления стратегических служб , привезя с собой подробные знания о проекте Silbervogel. [8] Среди них Вальтер Дорнбергер и Крафт Эрике перешли в Bell Aircraft , где в 1952 году они предложили то, что по сути было вертикальной версией Silbervogel , известной как «бомбардировочная ракета» или «BoMi». [9] [10]
Все эти исследования предлагали различные ракетные транспортные средства, которые могли бы преодолевать огромные расстояния, планируя после разгона до высокой скорости и высоты с помощью ракетной ступени. [11] Ракетный ускоритель вывел бы транспортное средство на суборбитальную , но внеатмосферную траекторию, что привело бы к короткому космическому полету с последующим повторным входом в атмосферу . Вместо полного входа в атмосферу и посадки транспортное средство использовало бы подъемную силу своих крыльев, чтобы перенаправить угол своего скольжения вверх, обменивая горизонтальную скорость на вертикальную. Таким образом, транспортное средство снова «отскакивало» бы обратно в космос. Этот метод скачка-скольжения [12] повторялся бы до тех пор, пока скорость не стала бы достаточно низкой, чтобы пилоту транспортного средства нужно было выбрать место посадки и спланировать транспортное средство на посадку. Такое использование гиперзвуковой атмосферной подъемной силы означало, что транспортное средство могло бы значительно увеличить свой диапазон по баллистической траектории, используя тот же самый ракетный ускоритель. [11]
Интерес к BoMi был настолько велик, что к 1956 году он превратился в три отдельные программы:
Через несколько дней после запуска Спутника 1 4 октября 1957 года, 10 октября [18] или 24 октября [19] , Командование исследований и разработок ВВС США ( ARDC) объединило исследования Hywards, Brass Bell и Robo в проект Dyna-Soar или Weapons System 464L с трехэтапным сокращенным планом разработки. Предложение объединило существующие предложения по ракетно-планирующему самолету в единое транспортное средство, предназначенное для выполнения всех задач бомбардировки и разведки, рассмотренных в более ранних исследованиях, и должно было стать преемником исследовательской программы X-15 . [19]
Три этапа программы Dyna-Soar должны были быть исследовательским аппаратом ( Dyna-Soar I ), разведывательным аппаратом ( Dyna-Soar II , ранее Brass Bell) и аппаратом, который добавлял возможности стратегической бомбардировки ( Dyna-Soar III , ранее Robo). Первые планирующие испытания Dyna-Soar I должны были быть проведены в 1963 году, за которыми последовали бы полеты с двигателем, достигающие скорости 18 Махов , в следующем году. Роботизированная планирующая ракета должна была быть развернута в 1968 году, а полностью работоспособная система оружия (Dyna-Soar III) ожидалась к 1974 году. [20]
В марте 1958 года девять американских аэрокосмических компаний подали заявку на контракт Dyna-Soar. Из них поле было сужено до предложений Bell и Boeing. Несмотря на то, что у Bell было преимущество в виде шести лет проектных исследований, контракт на космоплан был присужден Boeing в июне 1959 года (к тому времени их первоначальный проект заметно изменился и теперь очень напоминал то, что представила Bell). В конце 1961 года в качестве ракеты-носителя был выбран Titan III . [21] Dyna-Soar должен был быть запущен с авиабазы Кейп-Канаверал , Флорида.
Общий дизайн X-20 Dyna-Soar был обрисован в общих чертах в марте 1960 года. Он имел низкорасположенное дельтовидное крыло с винглетами для управления вместо более традиционного хвоста. Каркас самолета должен был быть изготовлен из суперсплава René 41 , как и панели верхней поверхности. Нижняя поверхность должна была быть изготовлена из молибденовых листов, размещенных над изолированным René 41, в то время как носовой обтекатель должен был быть изготовлен из графита со стержнями из циркония . [22]
Из-за меняющихся требований рассматривалось несколько версий Dyna-Soar, все они имели одинаковую базовую форму и компоновку. Один пилот сидел спереди, а отсек для оборудования располагался сзади. Этот отсек содержал оборудование для сбора данных, оружие, разведывательное оборудование или четырехместную среднюю палубу в случае космического корабля-шаттла X-20X . Верхняя ступень Martin Marietta Transtage, прикрепленная к кормовой части корабля, позволяла бы совершать орбитальные маневры и имела бы возможность прерывания запуска перед сбросом перед спуском в атмосферу. Во время падения через атмосферу непрозрачный тепловой экран из тугоплавкого металла защищал бы окно в передней части корабля. Этот тепловой экран затем сбрасывался бы после аэродинамического торможения , чтобы пилот мог видеть и безопасно приземлиться. [23]
Рисунок в журнале Space/Aeronautics , сделанный до отмены проекта, изображает корабль, пролетающий сквозь атмосферу для изменения наклона орбиты . Затем он запускает ракету, чтобы возобновить орбиту. Это была бы уникальная возможность для космического корабля, поскольку законы небесной механики обычно подразумевают, что изменение плоскости требует огромных затрат энергии. Dyna-Soar, как предполагалось, сможет использовать эту возможность для сближения со спутниками, даже если цель совершает маневры уклонения.
В отличие от более позднего Space Shuttle, Dyna-Soar не имел колес на трехколесном шасси , так как резиновые шины могли бы загореться во время входа в атмосферу. Вместо этого Goodyear разработала выдвижные проволочно-щеточные полозья, сделанные из того же сплава René 41, что и планер. [24]
В апреле 1960 года для программы Dyna-Soar были тайно отобраны семь астронавтов: [25]
Нил Армстронг и Билл Дана покинули программу в середине 1962 года. 19 сентября 1962 года Альберт Крюс был добавлен в программу Dyna-Soar, а имена шести оставшихся астронавтов Dyna-Soar были объявлены публике. [26]
К концу 1962 года Dyna-Soar получил обозначение X-20, ускоритель (который должен был использоваться в испытаниях Dyna Soar I) успешно стартовал, и ВВС США провели церемонию открытия X-20 в Лас-Вегасе . [27] [28]
Компания Minneapolis-Honeywell Regulator Company (позднее Honeywell Corporation ) завершила летные испытания подсистемы инерциального наведения для проекта X-20 на авиабазе Эглин , штат Флорида, с использованием NF-101B Voodoo к августу 1963 года. [29]
Boeing B-52C-40-BO Stratofortress 53-0399 [30] был назначен на программу десантирования X-20, аналогичного профилю запуска X-15 . Когда X-20 был отменен, он использовался для других испытаний десантирования, включая испытание спасательной капсулы B-1A . [31]
Помимо проблем с финансированием, которые часто сопутствуют исследовательским работам, программа Dyna-Soar страдала от двух основных проблем: неопределенности относительно ускорителя, который будет использоваться для вывода корабля на орбиту, и отсутствия четкой цели проекта.
Для вывода Dyna-Soar на орбиту предлагалось множество различных ускорителей.
Первоначальное предложение ВВС США предполагало двигатели LOX /JP-4, фтор-аммиак, фтор-гидразин или RMI (X-15), но Boeing, главный подрядчик, отдал предпочтение комбинации Atlas - Centaur . В конце концов, в ноябре 1959 года ВВС оговорили Titan , [27] : 18, как предлагал неудачливый конкурент Martin, но Titan I был недостаточно мощным, чтобы вывести пятитонный X-20 на орбиту.
_(21396347034).jpg/1280px-330-PSA-279-62_(USAF_167026)_(21396347034).jpg)
Ракеты -носители Titan II и Titan III могли вывести Dyna-Soar на околоземную орбиту, как и Saturn C-1 (позже переименованный в Saturn I ), и все они предлагались с различными комбинациями верхней ступени и ракеты-носителя. В декабре 1961 года был выбран Titan IIIC, [27] : 19 ), но колебания по поводу системы запуска задержали проект и усложнили планирование.
Первоначальное намерение Dyna-Soar, изложенное в предложении Weapons System 464L, призывало к проекту, объединяющему авиационные исследования с разработкой систем вооружения. Многие сомневались, следует ли ВВС США иметь пилотируемую космическую программу, когда это была основная сфера деятельности NASA. ВВС часто подчеркивали, что, в отличие от программ NASA, Dyna-Soar допускает управляемый вход в атмосферу, и именно на это были направлены основные усилия в программе X-20.
19 января 1963 года министр обороны Роберт Макнамара поручил ВВС США провести исследование, чтобы определить, какой подход к космической системе оружия — Gemini или Dyna-Soar — является более осуществимым. В середине марта 1963 года, получив исследование, министр Макнамара «заявил, что ВВС уделяют слишком много внимания управляемому возвращению, когда у них нет никаких реальных целей для орбитального полета». [32] Это было расценено как отмена прежней позиции министра по программе Dyna-Soar.
Dyna-Soar также была дорогой программой, которая не могла запустить пилотируемую миссию до середины 1960-х годов. Эта высокая стоимость и сомнительная полезность затруднили для ВВС США оправдание программы.
В конце концов, программа X-20 Dyna-Soar была отменена 10 декабря 1963 года. [4] В день отмены X-20 ВВС США объявили о другой программе, Manned Orbiting Laboratory , ответвлении от Gemini. Эта программа также была в конечном итоге отменена.
Другая черная программа, ISINGLASS , которая должна была запускаться с воздуха с бомбардировщика B-52, была оценена, и были выполнены некоторые работы по двигателю, но в конечном итоге также была отменена. [33]
Несмотря на отмену X-20, сопутствующие исследования космических самолетов повлияли на гораздо более крупный Space Shuttle . Окончательный проект также использовал дельтавидные крылья для управляемой посадки. Более поздний и гораздо меньший советский BOR-4 был ближе по философии дизайна к Dyna-Soar, [34] в то время как исследовательские самолеты NASA Martin X-23 PRIME и Martin Marietta X-24A / HL-10 также исследовали аспекты суборбитальных и космических полетов. [35] Предложенный ESA пилотируемый космический корабль Hermes был внешне похож на X-20, но не производным от него .
Общая характеристика
Производительность
Сопутствующее развитие
Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи
