Boeing X-20 Dyna-Soar («Dynamic Soarer») — программа ВВС США (USAF) по разработке космического самолета , который можно было бы использовать для различных военных задач, включая воздушную разведку , бомбардировку , космическое спасение, обслуживание спутников . и в качестве космического перехватчика для саботажа спутников противника. [1] Программа длилась с 24 октября 1957 года по 10 декабря 1963 года, стоила 660 миллионов долларов США (6,31 миллиарда долларов в текущих долларах [2] ) и была отменена сразу после начала строительства космического корабля.
Другие космические корабли, разрабатывавшиеся в то время, такие как «Меркурий» или «Восток» , представляли собой космические капсулы с баллистическими профилями входа в атмосферу, которые заканчивались приземлением под парашютом. Dyna-Soar больше походила на самолет. Он мог достигать удаленных целей со скоростью межконтинентальной баллистической ракеты , был спроектирован для планирования на Землю, как самолет под управлением пилота, и мог приземляться на аэродроме. Dyna-Soar также может достичь околоземной орбиты, как и обычные космические капсулы с экипажем. [3]
Эти характеристики сделали Dyna-Soar гораздо более продвинутой концепцией, чем другие пилотируемые космические миссии того периода. Исследования космического самолета были реализованы намного позже на других космических кораблях многоразового использования, таких как « Спейс Шаттл» 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 Сенгером и Ирен Бредт в рамках предложения Зильберфогеля 1941 года . Это был проект ракетного бомбардировщика , способного атаковать Нью-Йорк с баз в Германии , а затем долететь и приземлиться где-нибудь в Тихом океане , находящемся под контролем Японской империи . Идея заключалась в том, чтобы использовать крылья транспортного средства для создания подъемной силы и вывода на новую баллистическую траекторию, снова выходя из атмосферы и давая транспортному средству время остыть между пропусками. [6] После войны было продемонстрировано, что тепловая нагрузка во время прыжков была намного выше, чем первоначально рассчитывалось, и могла бы 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 сведения о проекте Зильберфогель. [8] Среди них Вальтер Дорнбергер и Крафт Эрике перешли в Bell Aircraft , где в 1952 году они предложили, по сути, версию Зильберфогеля с вертикальным запуском , известную как «Ракета-бомбардировщик» или «Боми». [9] [10]
Во всех этих исследованиях предлагались различные транспортные средства с ракетными двигателями, которые могли преодолевать огромные расстояния, планируя, после того, как ракетная ступень разгоняла их до высокой скорости и высоты. [11] Ракетный ускоритель выведет корабль на суборбитальную , но внеатмосферную траекторию, что приведет к короткому космическому полету с последующим повторным входом в атмосферу . Вместо полного входа в атмосферу и приземления аппарат будет использовать подъемную силу крыльев, чтобы перенаправить угол планирования вверх, заменяя горизонтальную скорость вертикальной скоростью. Таким образом, аппарат снова «отбросится» обратно в космос. Этот метод пропуска-планирования [12] будет повторяться до тех пор, пока скорость не станет достаточно низкой, чтобы пилоту транспортного средства пришлось выбирать место приземления и вести транспортное средство к приземлению. Такое использование гиперзвуковой атмосферной подъемной силы означало, что транспортное средство могло значительно увеличить дальность полета по баллистической траектории, используя тот же 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 воздушных исследований и разработок ВВС США (ARDC) объединило исследования Hywards, Brass Bell и Robo в Dyna-Soar. проект, или Weapons System 464L, с трехэтапным сокращенным планом разработки. Это предложение объединило существующие предложения по ускоренному планированию в единую машину, предназначенную для выполнения всех задач бомбардировки и разведки, рассмотренных в предыдущих исследованиях, и должно было стать преемником исследовательской программы X -15 . [19]
Тремя этапами программы Dyna-Soar должны были стать исследовательская машина ( Dyna-Soar I ), разведывательная машина ( Dyna-Soar II , ранее Brass Bell) и машина с дополнительными возможностями стратегической бомбардировки ( Dyna-Soar III , ранее Робо). Ожидалось, что первые испытания на планирование Dyna-Soar I будут проведены в 1963 году, а в следующем году последуют полеты с двигателем, достигающие скорости 18 Маха . Роботизированная планирующая ракета должна была быть развернута в 1968 году, а полностью боеспособная система вооружения (Dyna-Soar III) должна была появиться к 1974 году. [20]
В марте 1958 года девять американских аэрокосмических компаний подали тендер на контракт Dyna-Soar. Из них круг предложений сузился до предложений Bell и Boeing. Несмотря на то, что у Белла было преимущество шестилетних проектных исследований, контракт на поставку космического самолета был заключен с Боингом в июне 1959 года (к этому времени их первоначальный дизайн заметно изменился и теперь очень напоминал то, что представил Белл). В конце 1961 года в качестве ракеты-носителя был выбран Титан III . [21] Dyna-Soar должен был быть запущен с базы ВВС на мысе Канаверал , Флорида.
Общий дизайн X-20 Dyna-Soar был намечен в марте 1960 года. Он имел треугольную форму с низким крылом и законцовками крыла для управления, а не с более традиционным хвостовым оперением. Каркас корабля должен был быть изготовлен из суперсплава René 41 , как и верхние панели. Нижняя поверхность должна была быть изготовлена из листов молибдена, помещенных поверх изолированного Рене 41, а носовой обтекатель должен был быть изготовлен из графита с стержнями из диоксида циркония . [22]
В связи с изменением требований было рассмотрено несколько версий Dyna-Soar, имеющих одинаковую базовую форму и компоновку. Спереди сидел одинокий пилот, сзади располагался отсек для оборудования. В этом отсеке размещалось оборудование для сбора данных, вооружение, разведывательное оборудование или средняя палуба для четырех человек в случае космического корабля-челнока X-20X . Верхняя ступень Martin Marietta Transtage , прикрепленная к кормовой части корабля, позволит совершать орбитальные маневры и прервать запуск перед сбросом перед спуском в атмосферу. Во время падения в атмосфере окно в передней части корабля защищал непрозрачный тепловой экран из тугоплавкого металла . Этот тепловой экран затем будет сброшен после аэроторможения , чтобы пилот мог видеть и безопасно приземлиться. [23]
Рисунок в журнале Space/Aeronautics, сделанный до отмены проекта, изображает корабль, скользящий по атмосфере для изменения наклонения орбиты . Затем он запустит свою ракету, чтобы вернуться на орбиту. Это была бы уникальная способность для космического корабля, поскольку законы небесной механики обычно подразумевают, что смена плана требует огромных затрат энергии. Предполагалось, что Dyna-Soar сможет использовать эту возможность для сближения со спутниками, даже если цель совершает маневры уклонения.
В отличие от более позднего космического челнока, у Dyna-Soar не было колес на трехколесной ходовой части , поскольку резиновые шины могли загореться при входе в атмосферу. Вместо этого компания Goodyear разработала выдвижные полозья с проволочными щетками, изготовленные из того же сплава René 41, что и планер. [24]
В апреле 1960 года семь астронавтов были тайно выбраны для участия в программе Dyna-Soar: [25]
Нил Армстронг и Билл Дана покинули программу в середине 1962 года. 19 сентября 1962 года Альберт Крюс был добавлен к программе Dyna-Soar, и публике были объявлены имена шести оставшихся астронавтов Dyna-Soar. [26]
К концу 1962 года Dyna-Soar получил обозначение X-20, ракета-носитель (которая будет использоваться в испытаниях на падение Dyna Soar I) успешно запустилась, и ВВС США провели церемонию открытия X-20 в Лас-Вегасе. . [27] [28]
К августу 1963 года компания Minneapolis-Honeywell Regulator Company (позже Honeywell Corporation ) завершила летные испытания инерциальной подсистемы наведения для проекта X-20 на базе ВВС Эглин во Флориде с использованием самолета NF-101B Voodoo .
Boeing B-52C-40-BO Stratofortress 53-0399 [30] был отнесен к программе воздушного десантирования Х-20, аналогичной схеме запуска Х-15 . Когда X-20 был отменен, он использовался для других испытаний на падение с воздуха, включая испытания спасательной капсулы B-1A . [31]
Помимо проблем с финансированием, которые часто сопровождают исследовательские усилия, программа Dyna-Soar страдала от двух основных проблем: неуверенности в отношении ракеты-носителя, которая будет использоваться для отправки корабля на орбиту, и отсутствия четкой цели проекта.
Для вывода Dyna-Soar на орбиту было предложено множество различных ракет-носителей.
Первоначальное предложение ВВС США предлагало двигатели LOX /JP-4, фтор-аммиачные, фтор-гидразиновые или RMI (X-15), но компания Boeing, главный подрядчик, отдала предпочтение комбинации « Атлас - Кентавр» . В конце концов, в ноябре 1959 года ВВС предложили Титан , [27] : 18 , как предложил неудавшийся конкурент Мартин, но Титан I не был достаточно мощным, чтобы вывести на орбиту пятитонный Х-20.
_(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 были предложены с различными комбинациями верхней ступени и ракеты-носителя. В декабре 1961 года был выбран Титан IIIC, [27] : 19 ), но колебания по поводу системы запуска задержали реализацию проекта и усложнили планирование.
Первоначальное намерение Dyna-Soar, изложенное в предложении Weapons System 464L, предусматривало проект, сочетающий авиационные исследования с разработкой системы вооружения. Многие задавались вопросом, следует ли ВВС США иметь пилотируемую космическую программу, когда это было основной сферой деятельности НАСА. В ВВС часто подчеркивали, что, в отличие от программ НАСА, Dyna-Soar допускает контролируемый 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, является ли «Джемини» или « Дайна-Соар» более подходящим подходом к созданию системы космического оружия. В середине марта 1963 года, получив исследование, министр Макнамара «заявил, что ВВС уделяли слишком много внимания управляемому входу в атмосферу, хотя у них не было никаких реальных целей для орбитального полета». [32] Это было воспринято как изменение предыдущей позиции Госсекретаря по программе Dyna-Soar.
Dyna-Soar также была дорогостоящей программой, которая не могла запустить миссию с экипажем не раньше середины 1960-х годов. Эта высокая стоимость и сомнительная полезность затруднили ВВС США обоснование 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 — Пилотируемой орбитальной лаборатории , дочерней компании Gemini. . Эта программа также была в конечном итоге отменена.
Еще одна «черная» программа, ISINGLASS , которая должна была запускаться с воздуха с бомбардировщика B-52, была оценена и проведена часть работ по двигателю, но в конечном итоге также была отменена. [33]
Несмотря на отмену X-20, сопутствующие исследования космических самолетов повлияли на гораздо более крупный «Спейс Шаттл» . В окончательной конструкции также использовались треугольные крылья для управляемых приземлений. Более поздний и гораздо меньший по размеру советский БОР-4 по философии конструкции был ближе 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 полетов. и космический полет. [35] Предложенный ЕКА пилотируемый космический корабль «Гермес» был внешне похож на X-20, но не был его производным .
Общие характеристики
Производительность
Связанные разработки
Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи
