X — значит эксперимент
АВТОР: STEVEN LERNER · 6 ИЮЛЯ, 2020
Я тут призадумался, чем побаловать «уважаемый публикум» сайта Альфа Центавры. Но тема всплыла как-то сама собой. В предыдущей статье я написал про концепцию боеевых пилотируемых орбитальный космопланов и кто-то решил поставить мне в лыко, что я не упомянул про Х-37В, мини-шаттл министерства обороны США.
Ну, во-первых, это НЕ ПИЛОТИРУЕМЫЙ космоплан, а во-вторых, это не проект какого-то боевого корабля.
А тут мне ещё подвернулся под руку очень хороший видео-обзор от уважаемой мною команды Авиасмотр — не в обиду Альфачам, рекомендую этот канал всем интересующимся авиацией и космонавтикой.
Конечно, они не могли в коротком обзоре зацепить все проекты Х NASA и Пентагона. Есть проекты по космической тематике, которые они не зацепили и я их тут «вкратце» добавлю. Тем более, есть проекты, касающиеся космопланов — тема, которая, как я вижу, многих интересует.
Итак, приступим.
Martin X-23 PRIME (Precision Reentry Including Maneuvering reEntry)
Концепция проекта — исследования концепции Lifting Body для возвращения в атмосферу и маневрирования. Проект середины 60-х годов
Сохранившийся после 3 полета X-23 PRIME в музее ВВС США в Dayton
Построено 3 экземпляра, первый полет 21 декабря 1966 года, последний — 19 апреля 1967 г.
В последней миссии аппарат вышел на орбиту Земли, потом вернулся в атмосферу, совершил несколько маневров с боковым размахом 1143 км.
После возвращения, аппарат был обследован совместной командой Мартин и ВВС США, которые пришли к заключению, что аппарат «ready to fly again»
В обводах просматриваются будущие черты аппаратов типа БОР. Неправда ли?
В дальнейшем, фирма Мариетта продолжила работы по программе Lifting Body
Martin Marietta X-24A — первый полет в 1969 году
Это был четвертый проект в программе исследований несущего фюзеляжа, но 3 предыдущих (NASA M2-F1 в 1964 году, Northrop HL-10 в 1966 году, Northrop M2-F2 тоже в 1966 году и Northrop M2-F3 — был позже, в 1970 году) не относились к программе Х.
На этом «толстячке» была достигнут высота полета 21,8 км и максимальная скорость 1667 км/час. Всего, тремя пилотами-испытателями, было выполнено 28 полетов Х-24А
Martin Marietta X-24В — первый полет в 1973 году.
Х-24В в полете
После завершения испытательных полетов Х-24А, фирма Мартин Мариетта перестроила летный экземпляр в версию Х-24В. Полностью изменили обводы корпуса, днище стало плоским, форма фюзеляжа стала дельтавидной.
Пилот John Manke выполнил на нем первый планирующий полет 1 августа 1973 года и первый полет с двигателем 15 ноября того же года. Всего Х-24В выполнил 36 полетов, в ходе которых достиг высоты 22,59 км и скорости 1873 км/час.
Дальнейшее развитие Х-24 было только в виде предложений, но аппараты не строились. Так Келли Джонсон из Skunk Works фирмы Локхид, предложил Х-24С, на котором он предлагал установить прямоточные реактивные двигатели для достижения гиперзвуковой скорости более Mach 8 и высоты 28-30 км.
Проект Келли Джонсона L-301, он же Х-24С
Rockwell X-30 National Aero-Space Plane (NASP). 1986-1993 гг.
Х-30 стал фактически первым подходом к созданию аэро-космического самолета по схеме одноступенчатого выхода на орбиту (SSTO). Предшественник Скайлона — космоплан с горизонтальным взлетом и посадкой.
Для разгона в атмосфере предусматривалось использование прямоточных двигателей, а вне атмосферы — водород/кислородных ЖРД.
Программу лично поддержал президент Рональд Рейган:
…Восточный экспресс, который будет построен в следующем десятилетии, сможет взлететь из аэропорта Даллес и, разогнавшись до скорости в 25 раз выше скорости звука, выйти на орбиту или совершить полёт в Токио за 2 часа.
Аэродинамическая конфигурация X-30 разработана для обеспечения работы прямоточных двигателей и фактически фюзеляж скомпонован вокруг двигателей. Передняя часть фюзеляжа при полёте создаёт скачок уплотнения для сжатия воздуха перед воздухозаборником. Задняя часть фюзеляжа интегрирована с соплами двигателей и обеспечивает расширение потока выхлопных газов.
Кроме того, аэродинамическая конфигурация должна обеспечить получение подъёмной силы за счёт сжатия воздушного потока. Система скачков уплотнения, создаваемых фюзеляжем, обеспечивает большую часть подъёмной силы. Небольшие крылья X-30 служат в основном для улучшения устойчивости и управления траекторией полёта. Такая конфигурация называется «Compression Lift» и оптимальна для полётов с высокими сверхзвуковыми скоростями, но не очень удобна для взлёта, посадки и дозвукового полёта.
Обшивка большей части конструкции X-30, по расчётам, может нагреваться в полёте до 980 °C , максимальная температура носовой части фюзеляжа, передних кромок крыла и частей двигателя может быть около 1650 °C. Поэтому в конструкции X-30 должны применяться лёгкие жаростойкие материалы, сплавы титана и алюминия, такие как альфа- и гамма-алюминиды титана, углерод-углеродные композиты, титановые композиты с металлической матрицей и кремнийуглеродными волокнами.
Опытный космоплан со всеми надлежащими системами управления и жизнеобеспечения оказался «слишком дорогостоящим» для опытного демонстратора технологий. В результате программа создания X-30 была остановлена.
Тем не менее, проект Х-30 перешел в экспериментальный проект гиперзвукового летательного аппарата Боинг Х-43.
Lockheed Martin X-33. 1996-2001 гг.
Проект уменьшенного прототипа челнока SSTO с вертикальным взлетом Venture Star. Разрабатывался по контракту NASA и фирмы Lockheed Martin
Х-33 в восприятии художника.
Для этого проекта был разработан, создан и испытан линейный клиновоздушный ЖРД Rocketdyne XRS-2200
Испытания XRS-2200
Преимущество такого двигателя в том, что, вне зависимости от наличия, изменения или отсутствия атмосферного давления, его эффективность изменяется мало.
Если при взлете с Земли, струя выхлопных газов ЖРД сжимается с боков атмосферным давлением до формы ровной, как столб, то с высотой, при падающем атмосферном давлении, струя выхлопных газов «расплывается» цветком, снижая эффективную тягу. Этот эффект вы все видите в трансляциях запусков ракет.
У клиновоздушного двигателя, поток рабочего тела ЖРД искусственно направлен от периферии к центру, что резко снижает «разбазаривание» тяги по сторонам. Поэтому, нет необходимости делать сопла отдельно для атмосферных двигателей и увеличенные для вакуумных.
Сравнительные схемы обычного ЖРД с соплом типа колокол и линейного клиновоздушного двигателя
К великому сожалению, к концу 80-х годов прошлого века, NASA окончательно выродилась в чисто бюрократическую контору по «освоению бюджета». Чем дальше, тем больше, чтобы не дай бог не взять на себя какую-то ответственность, NASA стала создавать многообещающие проекты, получать под них бюджетные средства, доводить до порога реализации и закрывать под любыми предлогами.
Так и произошло с проектом Х-33.
Одним из пожеланий NASA к проекту Venture Star было изготовление баков из композитных материалов. Но к концу ХХ столетия технологии изготовления композитов ещё не были отработаны и Локхид согласовал с NASA, что на Х-33, как на технологическом прототипе уменьшенного размера они поставят баки из алюминий-литиевого сплава. В 2001 году, когда сборка Х-33 дошла до 86%, а стартовый комплекс был уже готов на 100%, внезапно, NASA объявила, что не примет аппарат с алюминий-литиевыми баками вместо композитных. И проект закрыли, потратив на него $922 миллиона из фондов NASA + $357 собственных средств фирмы Локхид. Впрочем, Локхиду они потом деньги вернули.
Через 3 года, в 2004-м, Нортроп продемонстрировал инженерам NASA готовность технологий композитных материалов для баков с жидким водородом и кислородом. Тем не менее, без объяснения дальнейших причин, NASA отказалась продолжить проект Х=33 и создать Venture Star.
В 1999 году NASA объявила конкурс на создание беспилотных мини-шаттлов, многоразовых космопланов небольшого размера для выведения на орбиту небольших (до 1,5 т) спутников.
Orbital Sciences X-34
Х-34 компании Орбитал Сайенз.
Фирма Орбитал предложила проект Х-34.
Двигатель Fastrac успешно прошел испытания, показав тягу на уровне моря 27,2 тс. В 2000-м первый испытательный образец для суборбитального полета был построен, к марту 2001-го прошел все необходимые наземные тесты, но NASA провела «финансовый аудит» проекта и закрыла его. а готовый образец был «законсервирован». Вы плакали по поводу Бурана? Посмотрите, NASA умеет не хуже.
Вот так NASA «законсервировала» опытные летные образцы Х-34. В апреле 2020 года обломки фюзеляжа Х-34 обнаружились на свалке возле города Rosamond, Калифорния
Boeing X-37 Orbital Test Vehicle (OTV)
Проект Х-37, пока без индекса «В» и по контракту NASA
Многоразовый беспилотный мини-челнок для испытаний и экспериментов в условиях орбитального полета.
Если все остальные проекты серии Х были экспериментальными летательными аппаратами, на которых отрабатывались технологии полетов и конструкции, то Х-37, как летательный аппарат, экспериментальным не является, но его назначение — эксперименты и испытания технологий, материалов и конструкций в условиях космического пространства. Заказчик — NASA, проектант и производитель — Boeing. Но, поскольку в создании орбитальной платформы для испытаний и экспериментов также выразили ВВС, то часть финансирования шла из военного бюджета. Так масштабированный (80%) испытательный прототип для атмосферных полетов, получивший обозначение Х-40, был профинансирован военным министерством.
X-40 прототип Х-37 для летных испытаний в атмосфере. Как видите, он числился за US Air Force.
Как водится, на финальных этапах создания, NASA, под разными предлогами, стала перекрывать «крантик» финансирования и заморозила проект. Но тут вмешался рассерженный Пентагон и 13 сентября 2004 года проект Х-37 отобрали у NASA, перекинув его в DARPA. Там проект получил индекс «В» и стал называться Х-37В. Конечно, несмотря на принадлежность военному ведомству, этот космоплан никакой системой вооружений не является, никаких бомб, ракет-убийц или боевых лазеров не несет. Как и задумывалось изначально, это просто орбитальная платформа для испытаний и экспериментов. На нем отрабатывают новое оборудование, новейшие материалы и технологии. Этот космоплан умеет хорошо и активно маневрировать, меняя орбиты, что наводит на мысль, что это также и отработка орбитального буксира, аппарата для обслуживания космических аппаратов и тому подобных задач.
Х-37В после приземления. Техники в скафандрах, так как топливо типа гидразина высокотоксичное и даже после приземления могут быть испарения из двигателей.
Всего было построено 2 аппарата, которые успешно завершили уже 5 миссий, сейчас продолжается шестая. Миссии обозначаются как «OTV-» c добавлением порядкового номера полета. Крайняя завершенная миссия OTV-5 началась запуском на Фалькон-9 и завершилась посадкой на мысе Канаверал.
Продолжительность миссии от полета к полету наращивается. Если OTV-1 продолжалась «всего» 224 дня, то OTV-5 продлилась уже 780 суток.
Так как посадка OTV-5 проходила ночью, я предлагаю посмотреть посадку на мысе Канаверал OTV-4
Мыс Канаверал, 7 мая 2017 года. Завершение миссии OTV-4
В 2011-м Боинг предложил вариант Х-37С — пилотируемый 6-местный челнок, увеличенный по сравнению с Х-37В до 180%.
Предложение Х-37С
Предложение не было принято NASA, но, по ходу коммерциализации орбиты, с появлением частных коммерческих орбитальных станций, Боинг может вернуться к этой версии пилотируемых челноков.
NASA X-38 Crew Return Vehicle (CRV)
Это совместный проект NASA, Европейского Космического Агентства, Германского Космического Агентства и Dassault Aviation. Изготовитель прототипа — фирма Берта Рутана Scaled Composites.
Х-38 — атмосферные испытания
Х-38. Сброс!
Crew Return Vehicle (CRV) — это аппарат для возвращения экипажа с орбитальной станции. По замыслу, типа спасательной шлюпки для экипажа МКС. Практически, это развитие проекта Х-24 (смотри выше), бескрылый летательный аппарат с несущим фюзеляжем. Предполагалось, что такие спасательный капсулы будут доставляться на станцию шаттлами и устанавливаться на шлюзах, чтобы в случае аварийной ситуации экипаж мог быстро перейти в них, отстыковаться и безопасно вернуться на Землю.
Как уже повелось, NASA, без видимых причин и объяснений, ссылаясь только на мифическое «урезание бюджета», прикрыла этот проект в 2002 году.
Есть ещё парочка проектов «Х», очень интересных, типа Lockheed Martin X-59 QueSST (прототип сверхзвукового малошумного пассажирского авиалайнера).
Экспериментальный Low-Boom Flight Demonstrator
Но они имеют уже небольшое отношение к космической тематике сайта.
Вобщем, теперь вы точно знаете, что буква Х перед номером проекта, в США, означает эксперимент
