Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с DC-XA )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с McDonnell Douglas 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)
ФункцияОпытный образец автомобиля ССТО
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 (41700 фунтов)
Этапы1
История запуска
СтатусНа пенсии
Сайты запускаРакетный 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.
Первая ступень
Диаметр4,1 метра (13 футов)
Пустая масса9100 кг (20100 фунтов)
Масса брутто18900 кг (41700 фунтов)
ДвигателиЧетыре RL-10A-5 на жидком топливе ракетных двигателей
четыре газообразного кислорода / газообразного водорода подруливающие
ТолкатьОсновные ракеты, 60 кН (13000 фунтов е )
движители, 2,0 кН (440 фунт - сила)
ТопливоЖидкий кислород и жидкий водород

DC-X , короткий для Delta Clipper или Delta Clipper Экспериментального , был необитаемый прототипом многоразового одноступенчатый-на орбиту ракеты - носителем , построенный McDonnell Douglas в сочетании с Департамент обороны США «ы стратегической оборонной инициативой по организации ( 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 усовершенствовало конструкцию для повышения производительности, чтобы создать DC-XA .

Фон [ править ]

По словам писателя Джерри Пурнелля : «DC-X был задуман в моей гостиной и продан председателю Национального космического совета Дэну Куэйлу генералом Грэмом , Максом Хантером и мной». Однако, по словам Макса Хантера, он упорно пытался убедить Lockheed Martin в ценности концепции в течение нескольких лет, прежде чем уйти на пенсию. [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 частей и доступных 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 Дэном Куэйлом. [4] Они «продали» идею SDIO, отметив, что любая система космического оружия должна обслуживаться космическим кораблем, который был бы намного более надежным, чем космический шаттл , и предлагал более низкие затраты на запуск и имел гораздо лучшее время выполнения работ. [ необходима цитата ]

Учитывая неопределенности 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 кораблями с быстрым разворотом. По мере накопления опыта с аппаратом будет построен более крупный прототип для суборбитальных и орбитальных испытаний. Наконец, из этих прототипов будет разработан коммерчески приемлемый автомобиль. В соответствии с общей терминологией самолетов, они предложили называть небольшой прототип DC-X, X - обозначение ВВС США для "экспериментального". После этого будет следовать "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 авиалайнером Douglas «DC Series», начиная с Douglas DC-2 .

Автомобиль вдохновлен конструкциями инженера McDonnell Douglas Филиппа Боно , который рассматривал одноступенчатые орбитальные лифты вертикального взлета и посадки как будущее космических путешествий. [5] Delta Clipper был очень похож на автомобиль Боно SASSTO 1967 года. Боно умер менее чем за три месяца до первого испытательного полета DC-X. [6]

Требование SDIO [ править ]

SDIO требовалась «суборбитальная восстанавливаемая ракета (SRR), способная поднимать до 3000 фунтов (1361 кг) полезного груза 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 ». [7] : 4

Спецификация [ править ]

DC-X Технические характеристики: [8]

  • Высота 12 м, диаметр у основания 4,1 м, коническая форма
  • Масса пустого: 9100 кг. Топливная масса: с полной загрузкой топлива: 18900 кг.
  • Топливо: жидкий кислород и жидкий водород.
  • Силовая установка: четыре ракетных двигателя RL10 A5 тягой по 6 100 кгс каждый. Каждый двигатель дроссельной заслонки от 30% до 100%. Каждый подвес +/- 8 градусов.
  • Управление реакцией: четыре двигателя газообразного кислорода с тягой 440 фунтов, газообразных водородных двигателей.
  • Авионика наведения, навигации и управления: усовершенствованный 32-битный компьютер, 4,5 Mips, система навигации F-15 с кольцевыми лазерными гироскопами . Комплект акселерометра и гироскопа F / A-18 . Приемник кода P (Y) спутника глобального позиционирования. Система цифровой телеметрии данных. Радиолокационный высотомер.
  • Гидравлическая система: Стандартная гидравлическая система авиационного типа для привода 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 [ править ]

Построенный как прототип в масштабе одной трети [9], DC-X никогда не проектировался для достижения орбитальной высоты или скорости, а вместо этого для демонстрации концепции вертикального взлета и посадки . Концепция вертикального взлета и посадки была популярна в научно-фантастических фильмах 1950-х годов ( Rocketship XM , Destination Moon и др.), Но не использовалась в реальных конструкциях космических аппаратов. Он будет взлетать вертикально, как стандартные ракеты , но также приземляется вертикально носом вверх. В этой конструкции использовались двигатели управления ориентацией и ретро-ракеты для управления спуском, что позволяло аппарату начать вход в атмосферу.сначала носом, но затем перекатывайтесь и приземляйтесь на опорные 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. [ необходима цитата ]

Однако военная роль сделала это невозможным. Одним из желаемых требований безопасности для любого космического корабля является возможность «однократного прерывания полета», то есть вернуться для посадки после одного витка. Поскольку типичная низкая околоземная орбита занимает от 90 до 120 минут, Земля за это время повернется на восток примерно на 20-30 градусов; или для запуска с юга Соединенных Штатов - около 1 500 миль (2400 км). Если космический корабль запускается на восток, это не представляет проблемы, но для полярных орбит, необходимых для военных космических кораблей., когда орбита завершится, космический аппарат пролетит над точкой далеко западнее места запуска. Чтобы приземлиться обратно на стартовую площадку, корабль должен обладать значительной маневренностью на поперечной дальности, которую сложно организовать с большой гладкой поверхностью. Таким образом, в конструкции Delta Clipper был использован вход в носовую часть 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. [ необходима цитата ]

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

Летные испытания [ править ]

Усовершенствованный Delta Clipper
Первый полет
Первая посадка. Желтый выхлоп возникает из-за низких настроек дроссельной заслонки, которая горит при более низких температурах и, как правило, становится «грязной».
Основная статья: Список запусков McDonnell Douglas DC-X

Строительство DC-X началось в 1991 году на заводе McDonnell Douglas в Хантингтон-Бич. [10] Аэрооболочка была изготовлена ​​на заказ компанией Scaled Composites , но большая часть космических кораблей была построена из готовых коммерческих деталей, включая двигатели и системы управления полетом.

DC-X первый полет продолжительностью 59 секунд 18 августа 1993 года; [4] утверждалось, что это была первая вертикальная посадка ракеты на Землю. [11] Он совершил еще два полета - 11 сентября и 30 сентября, когда финансирование закончилось как побочный эффект сворачивания программы SDIO; кроме того, недоброжелатели сочли программу надуманной. [12] Астронавт Аполлона Пит Конрад находился у наземного управления во время некоторых полетов. [13] 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 с 136-секундного полета. Во время следующего полета, 27 июня 1994 года, в полете произошел небольшой взрыв, но самолет успешно выполнил аварийное завершение полета и совершил автопосадку. Испытания возобновились после того, как это повреждение было устранено, и еще три полета были выполнены 16 мая 1995 г., 12 июня и 7 июля. В последнем полете жесткая посадка треснула оболочку. К этому моменту финансирование программы уже было урезано, а на необходимый ремонт средств не было. [14] Рекорд высоты для DC-X составлял 2500 м, установленный во время его последнего полета перед обновлением до DC-XA 7 июля 1995 года. [14]

DC-XA [ править ]

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 легкий (сплав 1460, эквивалент сплава 2219) баллон из алюминиево-литиевого сплава из России, а баллон с водородом - на композитный графит-эпоксид. [15] Также была улучшена система управления. Модернизированный автомобиль получил название DC-XA , переименован в Clipper Advanced / Clipper Graham и возобновил полеты в 1996 году [4].

Первый полет испытательной машины DC-XA был совершен 18 мая 1996 года и привел к небольшому возгоранию, когда преднамеренная "медленная посадка" привела к перегреву аэрооболочки. Повреждения были быстро устранены, и 7 и 8 июня автомобиль совершил еще два облета, что составило 26 часов. [4] Во втором из этих полетов аппарат установил рекорды высоты и продолжительности полета - 3140 метров (10300 футов) и 142 секунды полетного времени. Его следующий полет, 7 июля, оказался последним. Во время испытаний один из резервуаров LOX был треснут. [ необходима цитата ]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, в результате которого сильно сгорел DC-XA [16], вызвав такие обширные повреждения, что ремонт был непрактичным. [14]

В отчете после аварии Комиссия по бренду НАСА обвинила в аварии сгоревшую полевую бригаду, которая работала при постоянном / отключенном 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 и к огромному количеству документов, которые НАСА требовало как часть режима испытаний. [ необходима цитата ]

НАСА неохотно взялось за проект, будучи «пристыженным» его публичным успехом под руководством SDIO. [ необходима цитата ] Его постоянный успех стал причиной значительной политической борьбы внутри НАСА из-за того, что оно конкурировало с их «доморощенным» проектом Lockheed Martin X-33 / VentureStar . Пит Конрад оценил новый DC-X в 50 миллионов долларов, дешево по стандартам НАСА, но НАСА решило не перестраивать аппарат в свете бюджетных ограничений. [14] Вместо этого НАСА сосредоточило разработку на Lockheed Martin VentureStar.который, по его мнению, ответил на некоторые критические замечания в адрес DC-X, в частности на посадку VentureStar, напоминающую самолет, которую многие инженеры НАСА предпочли вертикальной посадке DC-X. Всего несколько лет спустя повторная неудача проекта Venturestar, особенно композитного резервуара LH2 ( жидкий водород ), привела к отмене программы. [17]

Стоимость программы [ править ]

Оригинальный DC-X был построен за 21 месяц и обошелся в 60 миллионов долларов. [18] Это эквивалентно 101 миллиону долларов в современном выражении. [19]

Будущее [ править ]

Несколько инженеров, которые работали над DC-X, были наняты Blue Origin , а их автомобиль New Shepard был вдохновлен дизайном DC-X. [20] DC-X послужил источником вдохновения для многих элементов конструкции космических кораблей Armadillo Aerospace , [4] Masten Space Systems , [4] и TGV Rockets . [ необходима цитата ]

Некоторые инженеры НАСА [ кто? ] считают, что DC-X может стать решением для посадочного модуля на Марс с экипажем . Если бы был разработан корабль типа DC, который работал бы в качестве SSTO в гравитационном колодце Земли , даже при минимальной численности экипажа в 4–6 человек, его варианты могли бы оказаться чрезвычайно пригодными для миссий как на Марс, так и на Луну. Базовая 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. [ необходима цитата ]

Некоторые люди предложили изменения в конструкции, включая использование комбинации окислитель / топливо, которая не требует относительно обширной наземной поддержки, необходимой для жидкого водорода и жидкого кислорода, которые использовались DC-X, и добавление пятой опоры для повышения устойчивости во время и после приземления. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Lockheed Martin X-33  - демонстратор технологий многоразового космического самолета без экипажа для VentureStar
  • Blue Origin New Shepard
  • Quad (ракета)  - демонстратор технологии VTVL
  • Заря  - советский орбитальный аппарат конструкции
  • Программа разработки многоразовой системы запуска SpaceX
  • КОРОНА
  • Project Morpheus  - испытательный аппарат НАСА для вертикальной посадки и взлета, который продолжит разработку посадочных устройств ALHAT и Quad
  • Испытания многоразовых транспортных средств  - японский проект по испытаниям многоразовых ракет
  • Канко-мару  - дизайн японского орбитального корабля

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Программа испытаний Delta Clipper отключена до начала полета» . Макдоннелл Дуглас через НАСА. 20 июня 1994 . Проверено 21 декабря 2020 года .
  2. ↑ Заявление Макса Хантера, Белые пески, 16 мая 1995 г. в беседе с Дэйвом Клинглером.
  3. ^ Взлет и падение программы SSTO SDIO, от X-Rocket до Delta Clipper ", Эндрю Дж. Бутрика, НАСА
  4. ^ Б с д е е Лернер, Престон (август 2010). «Черный день на Белых песках» . Журнал Air & Space . Смитсоновский институт . Проверено 20 декабря 2020 .
  5. ^ Эрнандес, Грег (1993-05-27). «Филип Боно, конструктор многоразовых ракетных ускорителей, умер в возрасте 72 лет» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 28 сентября 2020 .
  6. ^ "Описательное руководство по поиску личных документов Филипа Боно" (PDF) .
  7. ^ Экологическая оценка (для) программы испытаний одноступенчатой ​​ракетной технологии DC-X, июнь 1992 г. 147 страниц
  8. ^ "DCX" . Astronautix.com. Архивировано из оригинального 28 декабря 2012 года . Проверено 4 января 2013 года .
  9. ^ Крис Ксенон Хэнсон. «Про DC-X» . Архивировано из оригинала на 2002-10-23.
  10. ↑ Маклафлин, Хейли Роуз (29 октября 2019 г.). «DC-X: ракета НАСА, вдохновившая SpaceX и Blue Origin» . Откройте для себя . Издательство Калмбах . Проверено 21 декабря 2020 года .
  11. ^ "Ракета имеет хороший испытательный полет" . Тампа Бэй Таймс . Тампа. 20 августа 1993 . Проверено 21 декабря 2020 года .
  12. ^ Бердик, Алан (7 ноября 1993). "Пирог в небе?" . Нью-Йорк Таймс . Нью-Йорк. п. 6-46 . Проверено 21 декабря 2020 года .
  13. ^ Klerkx, Грег: Затерянные в космосе: Падение НАСА и мечта о новой космической эры , страница 104. Секер & Warburg, 2004
  14. ^ a b c d "Экспериментальная часть Delta Clipper: архив летных испытаний" . НАСА; Макдоннелл Дуглас. 6 января 1998 г.
  15. ^ "Будет ли Delta Clipper затопить шаттл?" . Блумберг . 8 июля 1996 . Проверено 21 декабря 2020 года .
  16. ↑ Норрис, Гай (6 августа 1996). «Полет Клипера закончился катастрофой» . FlightGlobal . Проверено 20 декабря 2020 .
  17. ^ "VentureStar Локхид Мартин в Орбите - Компьютерная графика" . Май 1996 г.
  18. ↑ Джейсон Мур и Ашраф Шейх (декабрь 2003 г.). «Delta Clipper - путь в будущее» (PDF) . Техасский университет, Остин . Проверено 4 января 2013 года .
  19. ^ Федеральный резервный банк Миннеаполиса. «Индекс потребительских цен (оценка) 1800–» . Проверено 1 января 2020 года .
  20. ^ "Секретная аэрокосмическая компания проливает свет на свою ракетную программу" . 2007-01-09 . Проверено 23 сентября 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Страница DC-X на Astronautix.com
  • DC-X факт листы и DC-X испытательные полеты на nasa.gov
  • Страница DC-X на GlobalSecurity.org
  • О DCX - включает учетную запись от первого лица и видео
  • Путешествие в космос - объясняет программы X и SSTO.
  • Рождение DC-X - продажа DC-X Дэну Куэйлу
  • Ресурсы DCX и ссылки с сайта hobbyspace.com
  • Экологическая оценка (для) программы испытаний одноступенчатой ​​ракетной технологии DC-X, июнь 1992 г. 147 страниц