Макдоннелл Дуглас DC-X - McDonnell Douglas DC-X

Не путать с Макдоннелл Дуглас DC-10.
"DC-X" и "DC-Y" перенаправляют сюда. Для использования в других целях см. DCX (значения) и DCY (значения).
DC-X
DC-XA.jpg
Концепция многоразовой ракеты-носителя McDonnell Douglas DC-XA (RLV)
ФункцияПрототип ССТО средство передвижения
ПроизводительМакдоннелл Дуглас (Хантингтон-Бич, Калифорния )
Страна происхожденияСоединенные Штаты
Стоимость проекта60 миллионов долларов (1991)
Размер
Высота12 метров (39 футов)
Диаметр4,1 метра (13 футов)
Масса18900 кг (41,700 фунтов)
Этапы1
История запуска
Положение делНа пенсии
Запустить сайтыРакетный полигон Белых Песков
Всего запусков12
Успех (а)8
Отказ (ы)1
Частичный отказ (ы)3
Первый полет18 августа 1993 г.
Последний полет31 июля 1996 г.
Начальная ступень
Диаметр4,1 метра (13 футов)
Пустая масса9100 кг (20100 фунтов)
Масса брутто18900 кг (41,700 фунтов)
ДвигателиЧетыре РЛ-10А-5 ракета на жидком топливе двигатели
четыре газообразных кислорода /газообразный водород двигатели
ТолкатьГлавные ракеты, 60 кН (13000 фунтовж)
Подруливающие устройства, 2,0 кН (440 фунтов-силы)
ТопливоЖидкий кислород и жидкий водород

В DC-X, Короче для Дельта Клиппер или же Экспериментальный Delta Clipper, был беспилотным прототипом многоразовый одноступенчатый на орбиту ракета-носитель построен Макдоннелл Дуглас в сочетании с Министерство обороны США с Организация стратегической оборонной инициативы (SDIO) с 1991 по 1993 годы. С 1994 по 1995 годы испытания продолжались за счет финансирования Гражданского космического агентства США. НАСА.[1] В 1996 году технология DC-X была полностью передана НАСА, которое модернизировало дизайн для повышения производительности, чтобы создать DC-XA.

Фон

По словам писателя Джерри Пурнель: "DC-X был задуман в моей гостиной и продан Национальный космический совет Председатель Дэн Куэйл к Генерал Грэм, Макс Хантер и меня». По словам Макса Хантера, однако, он изо всех сил старался убедить Lockheed Martin ценность этой концепции в течение нескольких лет, прежде чем он вышел в отставку.[2] В 1985 году Хантер написал статью под названием «Возможность», в которой подробно описывалась концепция космического корабля с одноступенчатым выводом на орбиту, построенного с использованием недорогих «готовых» коммерческих деталей и имеющихся в настоящее время технологий.[3] но Lockheed Martin не был достаточно заинтересован в финансировании такой программы.

15 февраля 1989 года Пурнель, Грэм и Хантер смогли организовать встречу с вице-президентом. Дэн Куэйл. Они «продали» идею SDIO, отметив, что космическое оружие система должна будет обслуживаться космическим кораблем, который будет намного надежнее, чем Космический шатл, и предлагайте более низкие затраты на запуск и иметь гораздо лучшие сроки выполнения работ.[нужна цитата ]

Учитывая неопределенность конструкции, основной план состоял в том, чтобы создать намеренно простой испытательный аппарат и «немного полетать, немного сломать», чтобы получить опыт работы с полностью многоразовыми космическими аппаратами с быстрым поворотом. По мере накопления опыта работы с автомобилем, для суборбитальный и орбитальные испытания. Наконец, из этих прототипов будет разработан коммерчески приемлемый автомобиль. В соответствии с общей авиационной терминологией они предложили назвать небольшой прототип DC-X. Икс обозначение ВВС США для "экспериментального". За ним следует "DC-Y", Y обозначение ВВС США для предсерийных испытательных самолетов и прототипов (например, YF-16 ). Наконец, серийная версия будет известна как «DC-1». Название «Delta Clipper» было выбрано в результате аббревиатуры «DC» для обозначения связи с авиалайнерами Douglas «DC Series», начиная с Дуглас DC-2.

Автомобиль вдохновлен дизайнами дальновидных Филипп Боно, который работал в McDonnell Douglas с 1966 по 1988 год и считал одноступенчатые орбитальные лифты вертикального взлета и посадки будущим космических путешествий.[4] Delta Clipper был очень похож на Bono САССТО автомобиль с 1967 года. Боно умер менее чем за три месяца до первого испытательного полета DC-X.[5]

Требование SDIO

SDIO требовалась "суборбитальная восстанавливаемая ракета (SRR), способная поднимать до 3000 фунтов (1361 кг) полезной нагрузки на высоту 1,5 миллиона футов (457 км); возвращаться на стартовую площадку для точной мягкой посадки; с возможностью запустить еще одну миссию в течение трех-семи дней ».[6]:4

Технические характеристики

DC-X Технические характеристики:[7]

  • Высота 12 м, диаметр у основания 4,1 м, коническая форма
  • Масса пустого: 9100 кг. Масса топлива: с полной загрузкой топлива: 18900 кг.
  • Топливо: жидкий кислород и жидкий водород.
  • Силовая установка: четыре RL10 Ракетные двигатели А5 тягой по 6100 кгс каждый. Каждый двигатель дроссельной заслонки от 30% до 100%. Каждый стабилизатор +/- 8 градусов.
  • Управление реакцией: четыре двигателя газообразного кислорода с тягой 440 фунтов и газообразного водорода.
  • Авионика наведения, навигации и управления: Advanced 32 бит, компьютер 4,5 Mips, F-15 Система навигации с кольцевые лазерные гироскопы. F / A-18 акселерометр и пакет гироскопа. Приемник кода P (Y) спутника глобального позиционирования. Система цифровой телеметрии данных. Радарный высотомер.
  • Гидравлическая система: Стандартная гидравлическая система авиационного типа для приведения в действие пяти аэродинамических закрылков и восьми приводов карданного подвеса двигателя (по два на двигатель).
  • Конструкционные материалы: Aeroshell и основной теплозащитный экран: графитовый эпоксидный композит со специальным теплозащитным покрытием на основе силикона; Основные топливные баки: алюминиевый сплав 2219; Основные конструкционные опоры: алюминий; Шасси: сталь и титан

Дизайн

Созданный как прототип в масштабе одной трети размера,[8] DC-X никогда не был разработан для достижения орбитальной высоты или скорости, а вместо этого для демонстрации концепции вертикальный взлет и посадка. Концепция вертикального взлета и посадки была популярна в фантастических фильмах 1950-х годов (Ракетный корабль X-M, Пункт назначения Луна и др.), но не встречающиеся в реальных конструкциях космических аппаратов. Взлетал бы вертикально как стандартный ракеты, но также приземлитесь вертикально носом вверх. Этот дизайн использовал контроль отношения двигатели и ретро ракеты контролировать спуск, позволяя кораблю начинать вход в атмосферу сначала носом, но потом перекатываюсь и касаюсь посадочные стойки у его основания. Корабль можно было заправлять топливом там, где он приземлился, и снова взлетать с того же места - черта, которая обеспечивала беспрецедентное время оборота.

Теоретически было бы проще организовать повторный вход в систему по принципу «сначала база». Базе корабля уже потребуется некоторый уровень тепловой защиты, чтобы выдержать выхлоп двигателя, поэтому добавить дополнительную защиту будет достаточно легко. Что еще более важно, основание аппарата намного больше, чем носовая часть, что приводит к более низким пиковым температурам, поскольку тепловая нагрузка распространяется на большую площадь. Наконец, этот профиль не требует, чтобы космический корабль "переворачивался" для посадки.[нужна цитата ]

Однако военная роль сделала это невозможным. Одним из желаемых требований безопасности для любого космического корабля является возможность "однократного прерывания полета", то есть возвращения для посадки после одного витка. Поскольку типичный низкая околоземная орбита занимает от 90 до 120 минут, за это время Земля повернется на восток примерно на 20-30 градусов; или для запуска с юга Соединенных Штатов - около 1500 миль (2400 км). Если космический корабль запускается на восток, это не представляет проблемы, но для полярные орбиты требуется из военный космический корабль, когда орбита завершится, космический корабль пролетит над точкой, находящейся далеко западнее места запуска. Чтобы приземлиться на стартовой площадке, корабль должен обладать значительной маневренностью на поперечной дальности, которую сложно организовать с большой гладкой поверхностью. Таким образом, в конструкции Delta Clipper использовалась система захода на посадку носом вперед с плоскими сторонами фюзеляжа и большими закрылками для обеспечения необходимой дальности полета. Эксперименты с контролем такого профиля повторного входа никогда не проводились и были основным направлением проекта.[нужна цитата ]

Еще одним направлением проекта DC-X было минимальное обслуживание и наземная поддержка. С этой целью самолет был высокоавтоматизирован, и в его центре управления требовалось всего три человека (два для выполнения полетов и один для наземной поддержки).[нужна цитата ]

Летные испытания

Дельта Клипер Продвинутый
Первый полет
Первая посадка. Желтый выхлоп возникает из-за низких настроек дроссельной заслонки, которая горит при более низких температурах и в результате обычно становится «грязной».

Строительство DC-X началось в 1991 году на заводе McDonnell Douglas в Хантингтон-Бич. Аэрооболочка была изготовлена ​​по индивидуальному заказу Масштабированные композиты, но большая часть космических кораблей была построена из коммерческая готовая части, включая двигатели и системы управления полетом.

Первый полет DC-X продолжался 59 секунд 18 августа 1993 года. Он совершил еще два полета - 11 сентября и 30 сентября, когда финансирование закончилось в результате свертывания программы SDIO. Астронавт Аполлона Пит Конрад несколько полетов находился на наземном управлении.[9] Эти испытания проводились на ракетном полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико.

Однако дальнейшее финансирование было предоставлено НАСА и Агентством перспективных исследовательских проектов (ARPA).[1] и программа испытаний возобновилась 20 июня 1994 года со 136-секундным полетом. Во время следующего полета, 27 июня 1994 года, в полете произошел небольшой взрыв, но самолет успешно выполнил прерывание и автоматический посадку. Испытания возобновились после устранения этого повреждения, и еще три полета были выполнены 16 мая 1995 г., 12 июня и 7 июля. В последнем полете из-за жесткой посадки аэрозольная оболочка треснула. К этому моменту финансирование программы уже было урезано, а на необходимый ремонт средств не было.[10] Рекорд высоты для DC-X составлял 2500 м, установленный во время его последнего полета перед модернизацией до DC-XA 7 июля 1995 года. [10]

DC-XA

НАСА согласилось принять участие в программе после последнего полета DC-X в 1995 году. В отличие от первоначальной концепции демонстратора DC-X, НАСА применило серию крупных обновлений для тестирования новых технологий. В частности, кислородный баллон был заменен на более легкий (сплав 1460, эквивалент сплава 2219). алюминиево-литиевый сплав танк из России и водородный бак новой композитной конструкции. Система управления также была улучшена. Модернизированная машина получила название DC-XA, переименовал Клипер Продвинутый/Клипер Грэм, и возобновил полет в 1996 году.[нужна цитата ]

Первый полет испытательной машины DC-XA был совершен 18 мая 1996 года и привел к небольшому возгоранию, когда намеренная "медленная посадка" привела к перегреву аэрооболочки. Повреждения были быстро устранены, и 7 и 8 июня автомобиль совершил еще два облета, что составило 26 часов. Во втором из этих полетов аппарат установил рекорды высоты и продолжительности полета - 3140 метров (10300 футов) и 142 секунды полета. Его следующий рейс, 7 июля, оказался последним. Во время тестирования один из LOX танки были треснуты. Когда посадочная стойка не выдвигалась из-за отсоединения гидравлической линии, DC-XA упал, и из бака произошла утечка. Обычно структурное повреждение от такого падения представляет собой только неудачу, но LOX из протекающего резервуара вызвал пожар, который сильно сгорел DC-XA, вызвав такие обширные повреждения, что ремонт был непрактичным.[10]

В отчете после аварии Комиссия по бренду НАСА обвинила в аварии сгоревшую полевую бригаду, которая работала при постоянном / отключаемом финансировании и постоянных угрозах полной отмены. Экипаж, многие из которых были первоначально из программы SDIO, также очень критически относился к «пугающему» влиянию НАСА на программу, а также к огромному количеству документов, которые НАСА требовало в рамках режима испытаний.[нужна цитата ]

НАСА неохотно взялось за проект, будучи «пристыженным» его публичным успехом под руководством SDIO. Его постоянный успех стал причиной значительной политической борьбы внутри НАСА из-за его конкуренции с их «доморощенными». Локхид Мартин Х-33 /VentureStar проект. Пит Конрад оценил новый DC-X в 50 миллионов долларов, что по меркам НАСА дешево, но НАСА решило не перестраивать аппарат в свете бюджетных ограничений.[10]

Скорее, НАСА сосредоточило разработку на Локхид Мартин VentureStar который, как казалось, отвечал на некоторые критические замечания в адрес DC-X; в частности, требование о том, что многие инженеры НАСА предпочли посадку VentureStar как самолет, а не вертикальную посадку DC-X. Всего несколько лет спустя повторный провал проекта Venturestar, особенно композитного LH2 (жидкий водород ) танк, что привело к отмене программы.[11]

Стоимость программы

Оригинальный DC-X был построен за 21 месяц и обошелся в 60 миллионов долларов.[12] Это эквивалентно 101 миллиону долларов в современном выражении.[13]

Будущее

Несколько инженеров, которые работали над DC-X, были наняты Blue Origin, и их Новый Шепард Автомобиль был вдохновлен дизайном DC-X.[14] DC-X послужил источником вдохновения для многих элементов Armadillo Aerospace s, Мастен Космические Системы 'песок TGV Ракеты конструкции космических кораблей.[нужна цитата ]

Некоторые инженеры НАСА[ВОЗ? ] считают, что DC-X может стать решением для экипажа Марс посадочный модуль. Был ли разработан корабль типа DC, который работал в качестве SSTO в земных гравитационный колодец даже при минимальной численности экипажа в 4–6 человек, его варианты могут оказаться чрезвычайно подходящими для миссий как на Марс, так и на Луну. Основная операция такого варианта должна быть "обращена вспять"; от взлета и затем посадки до посадки и затем взлета. Тем не менее, если бы это могло быть выполнено на Земле, более слабая гравитация, обнаруженная как на Марсе, так и на Луне, значительно увеличила бы возможности полезной нагрузки, особенно в последнем пункте назначения.[нужна цитата ]

Некоторые люди предложили изменения в конструкции, включая использование комбинации окислитель / топливо, которая не требует относительно обширной наземной поддержки, необходимой для жидкий водород и жидкий кислород который использовал DC-X, и добавив пятую ногу для повышения устойчивости во время и после приземления.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б "ПРОГРАММА ИСПЫТАНИЙ ДЕЛЬТА СТРЕЛЬБА ОТКЛЮЧАЕТСЯ НА СТАРТ". Получено 2012-01-16.
  2. ^ Заявление Макса Хантера, Белые пески, 16 мая 1995 г., беседа с Дэйвом Клинглером
  3. ^ Взлет и падение программы SSTO SDIO: от ракеты-носителя до дельта-клипера ", Эндрю Дж. Бутрика, НАСА
  4. ^ Эрнандес, Грег (1993-05-27). «Филип Боно, конструктор многоразовых ракетных ускорителей, умер в возрасте 72 лет». Лос-Анджелес Таймс. Получено 2020-09-28.
  5. ^ "Описательное руководство по поиску личных документов Филипа Боно" (PDF).
  6. ^ Экологическая оценка (для) программы испытаний одноступенчатой ​​ракетной технологии DC-X Июнь 1992 г. 147 стр.
  7. ^ "DCX". Astronautix.com. Архивировано из оригинал 28 декабря 2012 г.. Получено 4 января, 2013.
  8. ^ Крис Ксенон Хэнсон. "О DC-X". Архивировано из оригинал на 2002-10-23.
  9. ^ Клеркс, Грег: Затерянные в космосе: падение НАСА и мечта о новой космической эре, стр. 104. Секер и Варбург, 2004 г.
  10. ^ а б c d "Экспериментальная часть Delta Clipper: архив летных испытаний". НАСА; Макдоннелл Дуглас. 6 января 1998 г.
  11. ^ "VentureStar компании Lockheed Martin на орбите - компьютерная графика". Май 1996 г.
  12. ^ Джейсон Мур и Ашраф Шейх (декабрь 2003 г.). «Delta Clipper - путь в будущее» (PDF). Техасский университет, Остин. Получено 4 января, 2013.
  13. ^ Федеральный резервный банк Миннеаполиса. «Индекс потребительских цен (оценка) 1800–». Получено 1 января, 2020.
  14. ^ "Скрытая аэрокосмическая компания проливает свет на свою ракетную программу". 2007-01-09. Получено 2018-09-23.

внешняя ссылка