Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с X-33 )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Х-33
2009ВерсияX33.JPG
Смоделированный вид Х-33 в полете
ФункцияДемонстрация технологии многоразового беспилотного космического самолета
ПроизводительЛокхид Мартин
Страна происхожденияСоединенные Штаты
Стоимость проекта922 миллиона долларов НАСА + 357 миллионов долларов Lockheed Martin [1]
Размер
Высота20 м (66 футов) [2]
Масса129 000 кг (285 000 фунтов) [2]
Этапы1
История запуска
СтатусОтменено
Детали двигателя
Двигатели2 линейных аэродинамических шипа XRS-2200 [1]
Толкать1800 кН (410 000 фунтов-силы) [1]
ТопливоLOX / LH2

Lockheed Martin X-33 был необитаемых, к югу от масштаба демонстратор технологий суборбитальный космический самолет разработан в 1990 - х годах под правительством США совместно финансируемая Space Launch Initiative программу. X-33 был демонстратором технологий для орбитального космического самолета VentureStar , который планировалось стать коммерческой многоразовой ракетой-носителем следующего поколения . X-33 должен был провести летные испытания ряда технологий, которые, по мнению НАСА, необходимы для одноступенчатых многоразовых ракет-носителей (SSTO RLV), таких как металлические системы тепловой защиты , композитные криогенные топливные баки дляжидкий водород , аэродинамический двигатель , автономное (без экипажа) управление полетом, быстрое время разворота в полете за счет оптимизированных операций и аэродинамика его подъемного корпуса .

Отказ его 21-метрового размаха крыла и многолепесткового топливного бака из композитного материала во время испытаний под давлением в конечном итоге привел к прекращению федеральной поддержки программы в начале 2001 года. Lockheed Martin провела несвязанные испытания и добилась единственного успеха после череда отказов совсем недавно, в 2009 году, с использованием модели в масштабе 2 метра. [3]

История [ править ]

В 1994 году НАСА инициировало программу многоразовых ракет-носителей (RLV) , которая, среди прочего, привела к разработке X-33 в течение нескольких лет. [4] Другим важным транспортным средством в этой программе был Orbital Sciences X-34 , который был разработан одновременно с X-33 к 1996 году. [4] Цели программы RLV: [4]

  • «Продемонстрировать технологии, ведущие к новому поколению космических ускорителей, способных доставлять полезные нагрузки по значительно более низкой цене»
  • «Обеспечить технологическую базу для разработки передовых коммерческих систем запуска, которые сделают американских производителей аэрокосмической продукции более конкурентоспособными на мировом рынке».

Предложения по Х-33 включали конструкции от: [5]

  • Rockwell
  • Локхид Мартин
  • Макдоннелл Дуглас

Контракт с X-33 был заключен с LM в 1996 году, и в течение 1999 года было потрачено 1 миллиард долларов, из которых около 80 процентов поступило от НАСА, а дополнительные деньги были внесены частными компаниями. [4] Задача состояла в том, чтобы к 1999 году совершить первый полет, а к 2005 году - запустить космический аппарат. [4]

.. построить автомобиль, который требует дней, а не месяцев, чтобы развернуться; десятки, а не тысячи людей для работы; с затратами на запуск, которые составляют десятую часть нынешних. Наша цель - создать многоразовую ракету-носитель, которая сократит стоимость доставки фунта полезной нагрузки на орбиту с 10000 до 1000 долларов.

-  Д. Голдин, администратор НАСА по программе RLV [4]

Было представлено три проектных предложения для X-33, и версия LM победила и получила дальнейшее развитие. [5] Предложение Lockheed Martin было выбрано 2 июля 1996 года. [5] Однако программа X-33 была отменена в начале 2001 года после того, как у проекта возникли проблемы с топливным баком из углеродного композитного водородного топлива. [6] Программой руководил Центр космических полетов им . Маршалла НАСА . [5]

Спустя несколько лет после его отмены проблемы с водородным топливным баком решили авиакосмические компании. [7]

Дизайн и разработка [ править ]

Модель Х-33 готовится к испытаниям в аэродинамической трубе 1997 г.
Испытание системы тепловой защиты Х-33, 1998 г.
Космическое искусство Х-33 на орбите
Еще одна концепция этого в космосе

За счет использования подъемной формы корпуса, композитных многолепестковых баков для жидкого топлива и аэрокосмического двигателя НАСА и Lockheed Martin надеялись испытать в полете летательный аппарат, который продемонстрирует жизнеспособность конструкции с одноступенчатым выводом на орбиту (SSTO). . Космический корабль, способный достичь орбиты за одну ступень, не потребует внешних топливных баков или ускорителей для достижения низкой околоземной орбиты. Отказ от необходимости "постановки" с ракетами-носителями, такими как ракеты "Шаттл" и "Аполлон", приведет к созданию более надежной и безопасной космической ракеты-носителя. В то время как X-33 не приблизился бы к уровню безопасности самолета, X-33 попытался бы продемонстрировать надежность 0,997, или 3 неудачи из 1000 запусков, что было бы на порядок более надежным, чемКосмический шаттл . 15 запланированных экспериментальных полетов X-33 могли только начать эту статистическую оценку.

Стартовый комплекс X-33 уже завершен на базе ВВС Эдвардс .

Беспилотный корабль должен был быть запущен вертикально со специально спроектированного объекта, построенного на базе ВВС Эдвардс [8], и приземлился горизонтально ( VTHL ) на взлетно-посадочной полосе в конце своей миссии. Первоначальные суборбитальные испытательные полеты были запланированы с авиабазы ​​Эдвардс на полигон Дагвей к юго-западу от Солт-Лейк-Сити, штат Юта . После завершения этих испытательных полетов должны были быть проведены дальнейшие летные испытания с авиабазы ​​Эдвардс на авиабазу Мальмстром в Грейт-Фоллс, штат Монтана , для сбора более полных данных о нагреве самолета и работе двигателя на более высоких скоростях и высотах. [ необходима цитата ]

2 июля 1996 года НАСА выбрало Lockheed Martin Skunk Works из Палмдейла, Калифорния , для разработки, сборки и испытаний экспериментального транспортного средства X-33 для программы RLV. Концепция дизайна Lockheed Martin для X-33 была выбрана по сравнению с конкурирующими концепциями от Boeing и McDonnell Douglas . Компания Boeing предложила конструкцию космического шаттла , а Макдоннелл Дуглас предложил конструкцию, основанную на испытательной машине DC-XA с вертикальным взлетом и посадкой ( VTVL ) . [ необходима цитата ]

Беспилотный X-33 должен был совершить 15 суборбитальных прыжков на высоту около 75,8 км. [9] Он должен был быть запущен вертикально, как ракета, и вместо того, чтобы иметь прямую траекторию полета, он должен был лететь по диагонали вверх на половине полета, достигая чрезвычайно больших высот, а затем на остальной части полета планировать обратно на взлетно-посадочную полосу.

X-33 никогда не предназначался для полета выше 100 км и выше половины орбитальной скорости. Если бы какие-либо успешные испытания прошли, потребовалась бы экстраполяция, чтобы применить результаты к предлагаемому орбитальному аппарату. [9]

Решение спроектировать и построить X-33 стало результатом внутреннего исследования НАСА под названием «Доступ в космос». [10] В отличие от других исследований космического транспорта, «Доступ в космос» должен был привести к проектированию и созданию транспортного средства.

Коммерческий космический полет [ править ]

Основываясь на опыте X-33, которым поделились с НАСА, Lockheed Martin надеялась обосновать целесообразность создания полномасштабного RLV SSTO под названием VentureStar , который будет разрабатываться и эксплуатироваться коммерческими средствами. Намерение состояло в том, что вместо того, чтобы управлять космическими транспортными системами, как это было с космическим шаттлом , НАСА вместо этого обратилось бы к частной индустрии для управления многоразовой ракетой-носителем, а НАСА закупило бы услуги по запуску у поставщика коммерческих запусков. Таким образом, X-33 предназначался не только для отработки технологий космических полетов, но и для успешной демонстрации технологий, необходимых для создания коммерческой многоразовой ракеты-носителя. [ необходима цитата ]

VentureStar должен был стать первым коммерческим самолетом, который полетел в космос. VentureStar предназначался для длительных межконтинентальных перелетов и должен был вступить в строй к 2012 году, но этот проект так и не был профинансирован и начат. [ необходима цитата ]

Испытания двигателя Aerospike в Космическом центре Стеннис , 6 августа 2001 г.

Отмена [ править ]

Программа была отменена в феврале 2001 года. [6] Главной причиной этого, как сообщалось, была задержка с заполнением топливных баков. [6]

Конструкция прототипа была собрана примерно на 85% с 96% деталей, а пусковая установка была завершена на 100% [8], когда программа была отменена НАСА в 2001 году после долгой серии технических трудностей, включая нестабильность полета и избыточный вес .

В частности, композитный резервуар для жидкого водородного топлива вышел из строя во время испытаний в ноябре 1999 года. Резервуар был сконструирован из сотовых композитных стенок и внутренних конструкций для уменьшения его веса. Более легкий танк потребовался для корабля, чтобы продемонстрировать необходимые технологии для одноступенчатого вывода на орбиту. Массовая доля судна SSTO, работающего на водородном топливе, требует, чтобы вес транспортного средства без топливасоставлять 10% от полностью заправленного веса. Это позволило бы аппарату летать на низкую околоземную орбиту без необходимости во внешних ускорителях и топливных баках, используемых космическим шаттлом. Но после того, как композитный бак вышел из строя на испытательном стенде во время заправки топливом и испытаний под давлением, НАСА пришло к выводу, что технологии того времени просто не были достаточно продвинутыми для такой конструкции. В то время как сами композитные стенки резервуара были легче, странная форма резервуара с водородом привела к сложным соединениям, увеличившим общую массу композитного резервуара до большей, чем у резервуара на основе алюминия. [11]

Ученые НАСА из Центра космических полетов им. Годдарда обнаружили проблему микротрещин в многодольчатом ядре резервуара с жидким водородом (LH2), что в конечном итоге заставило НАСА отменить программу X-33.

НАСА инвестировало в проект 922 миллиона долларов до его отмены, а Lockheed Martin - еще 357 миллионов долларов. Из-за изменений в бизнесе космических запусков, включая проблемы, с которыми сталкиваются такие компании, как Globalstar , Teledesic и Iridium, и, как следствие, снижение ожидаемого числа запусков коммерческих спутников в год, Lockheed Martin посчитал, что дальнейшая разработка X-33 в частном порядке без государственной поддержки было бы невыгодно. [ необходима цитата ]

Общие характеристики

  • Длина: 69 футов (21 м)
  • Ширина: 77 футов (23 м)
  • Максимальный взлетный вес: 285000 фунтов (129274 кг)
  • Запас топлива: 210000 фунтов (95000 кг)
  • Силовая установка: 2 линейных аэрокосмических ракетных двигателя XRS-2200 с тягой 410 000 фунтов силы (1800 кН) каждый

Представление

  • Максимальная скорость: 9896 миль / ч (15926 км / ч, 8,599 узлов)
  • Максимальная скорость: 13 Маха

Продолжение исследований [ править ]

После отмены в 2001 году инженеры смогли изготовить рабочий резервуар для жидкого кислорода из углеродно-волокнистого композита. [12] Испытания показали, что композиты являются подходящими материалами для резервуаров с жидким кислородом [13]

7 сентября 2004 года инженеры Northrop Grumman и NASA представили резервуар для жидкого водорода, сделанный из композитного материала из углеродного волокна, который продемонстрировал способность к многократным заправкам и моделированию циклов запуска. [7] Northrop Grumman пришел к выводу, что эти успешные испытания позволили разработать и усовершенствовать новые производственные процессы, которые позволят компании строить большие композитные резервуары без автоклава ; а также проектирование и инженерные разработки конформных топливных баков, подходящих для использования на одноступенчатом орбитальном аппарате. [14]

Альтернативные предложения [ править ]

Пять компаний проявили интерес и предложили концепции. Из этих пяти Lockheed Martin, Rockwell и McDonnell Douglas были отобраны для проработки более подробных предложений. [15]

Роквелл [ править ]

Роквелл предложил дизайн, созданный на основе космического челнока . [16] Он использовал бы один главный двигатель космического корабля (SSME) и два двигателя RL-10 -5A. [17] : 49

В последующей полномасштабной системе для выхода на орбиту Rockwell планировал использовать шесть двигателей Rocketdyne RS-2100 . [17] : 49

Макдоннелл Дуглас [ править ]

McDonnell Douglas продемонстрировал конструкцию с использованием жидкостных кислородно-водородных колокольных двигателей, основанную на испытательном автомобиле DC-XA с вертикальным взлетом и посадкой . [6] Он использовал бы один SSME для главной двигательной установки. [17] : 47 [18]

См. Также [ править ]

  • Armadillo Aerospace
  • Голубое происхождение
  • Blue Origin New Shepard
  • Бристольские космопланы
  • Межорбитальные системы
  • Канко-мару
  • Список отмен НАСА
  • Лунный посадочный модуль
  • Мастен Космические Системы
  • Макдоннелл Дуглас DC-X
  • Quad (ракета)
  • Программа испытаний многоразовых транспортных средств от JAXA
  • Скайлон (космический корабль)
  • Выход на пенсию космического челнока
  • Заря

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Марк Уэйд. «Х-33» . Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинального 15 февраля 2017 года . Проверено 25 февраля 2015 года .
  2. ^ a b Wikisource: X-33 Advanced Technology Demonstrator (Демонстратор передовых технологий)
  3. ↑ Дэвид, Леонард (15 октября 2009 г.). «Многоразовый ракетоплан взлетает в испытательном полете» . NBC News . Проверено 27 октября 2009 года .
  4. ^ a b c d e f Многоразовая ракета-носитель
  5. ^ a b c d X-33 Предложения подрядчика по проектированию, сентябрь 2009 г. Показаны все три предложения.
  6. ^ a b c d X-33 Предложение Макдоннелла Дугласа - компьютерная графика, сентябрь 2009 г.
  7. ^ а б Нортроп Грумман. «Northrop Grumman, NASA Complete Testing of Prototype Composite Cryogenic Fuel Tank» , выпуски новостей , 7 сентября 2004 г., по состоянию на 9 января 2017 г.
  8. ^ a b "Стартовый комплекс X-33 (Зона 1-54)" (PDF) . USAF. Архивировано из оригинального (PDF) 05.06.2011 . Проверено 30 июня 2011 .
  9. ^ a b «Заявление о воздействии на окружающую среду, уведомление о намерении 96-118» . НАСА. 7 октября 1996 года. Летные испытания предполагали скорость до 15 Маха и высоту примерно до 75 800 метров ... Программа испытаний была рассчитана на 15 полетов.
  10. ^ "Истоки политики X-33" . НАСА. 23 сентября 1998 г.
  11. ↑ Бергин, Крис (4 января 2006 г.). «X-33 / VentureStar - Что случилось на самом деле» . Космический полет НАСА.
  12. ^ Граф, Нил (2001). «Подшкала испытаний композитного жидкого кислородного баллона» (PDF) . Высокопроизводительные композиты .
  13. ^ Граф, Нил (2001). «Проверка кислородной совместимости композитных материалов» (PDF) . Высокопроизводительные композиты .
  14. ↑ Блэк, Сара (ноябрь 2005 г.). «Обновленная информация о композитных резервуарах для криогенов» . Высокопроизводительные композиты .
  15. ^ X33; Уэйд
  16. ^ Изображение предложения демонстратора технологий Rockwell International X-33
  17. ^ a b c RAND 1995 Project Air Force Workshop по трансатмосферным транспортным средствам - глава 3
  18. ↑ Полный протокол семинара RAND TAV 1995 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Имитация полета X-33 на YouTube
  • X-33 (История), США: НАСА.
  • «X ‐ 33», самолеты X , Федерация американских ученых.
  • Статус программы многоразовых ракет-носителей X-33 (PDF) , США: GAO, август 1999 г..
  • Отмена X-33 (пресс-релиз), НАСА, 1 марта 2001 г.[ постоянная мертвая ссылка ] .
  • Стартовый комплекс X-33 (Зона 1-54) (PDF) , WP AFB: Air Force, заархивировано из оригинала (PDF) 05.06.2011