Проект гиперзвукового аппарата NASA-USAF X-24C (США)

Когда посреди 1960-х программка ракетоплана X-15 пошла на убыль, NASA и ВВС США рассматривали последующие за ней проекты самолетов для исследовательских работ на гиперзвуковых скоростях. Военные имели в заделе значимый объем скрытых работ, а Центр Лэнгли NASA проводил две штатские программки - исследование аппарата HYFAC на скорость М=12 (это заглавие расшифровывалось как Hypersonic Research Facility - средство для проведения гиперзвуковых исследовательских работ), и аппарата HSRA на скорость М=8 (соответственно - High Speed Research Aircraft, скоростной исследовательский самолет). ВВС намеревались выстроить испытательные аппараты для полетов в спектре скоростей М от 5 и дальше. Период времени с конца 1960-х до середины 1970-х годов характеризовался активным поиском новых аэродинамических схем и силовых установок для сверхскоростных - гиперзвуковых и галлактических - полетов. Летные опыты, проведенные при помощи АНК, дозволили изучить только ограниченный крут заморочек, связанных с разработкой схожих аппаратов. Потому NASA и ВВС вместе с ведущими аэрокосмическим корпорациями США рассматривали проекты экспериментального гиперзвукового ЛА, который дозволил бы провести натурные тесты образцов движков и компонент конструкции. Необходимость таких исследовательских работ обосновывалась последующим образом. Во-1-х, числилась целесообразной разработка гиперзвукового транспортного самолета, более действенного, чем британско-французский самолет Concorde. Во-2-х, военные проявляли энтузиазм к гиперзвуковому перехватчику. В-3-х, не снимался с повестки денька поиск рационального средства для разгона будущих ВКС. Оценки проявили выгоды обобщения подхода к решению заморочек гиперзвукового полета, по последней мере, на ранешних стадиях исследовательских работ. Работы NASA, обхватывающие спектр чисел М=4-12, дозволили заключить, что гипотетичный гиперзвуковой самолет, способный перевозить 300 пассажиров на расстояние 10200-11100 км, мог бы заинтриговать авиакомпании, специализирующиеся далекими перевозками. ВВС, со собственной стороны, сделали вывод, что перехватчик, рассчитанный на число М=5, был бы действенным орудием. Спецы обеих организаций решили, что теоретические исследования и наземные опыты подготовили базу для сотворения демо самолета, тесты которого будут провоцировать последующие исследования и привлекут внимание заинтересованных кругов. В мае 1974 г была организована исследовательская группа, которая предложила выстроить многоцелевой экспериментальный аппарат для проверки технических решений и испытаний разных систем, нужных для разработки как пассажирского самолета, так и перехватчика. Исследовательский центр NASA имени Лэнгли в сентябре 1975 г. выдал запросы на предложения по разработке конфигурации аппарата X-24C с несущим корпусом, созданного для исследования сверхскоростных режимов полета. Запросы получили компании Fairchild, General Dynamics, Grumman, Lockheed, Martin-Marietta, McDonnell-Douglas и Rockwell. Объединенная группа профессионалов NASA и ВВС окончила оценку аппарата, предоставляющего потенциальную возможность демонстрации в полете прямоточного мотора со сверхзвуковым горением (ПВРДсг либо ГПВРД - гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный движок) и других систем. Предполагалось, что X-24C будет иметь за кабиной летчика грузовой отсек длиной 3,05 м. Выступающие части корпуса и кили производились съемными, они могли иметь либо активное остывание, либо «горячую» конструкцию. Носовая и хвостовая части аппарата были спроектированы с учетом установки ПВРДсг, обеспечивающего полет с крейсерским числом М>6 в течение 40 сек. Разгон аппарата до скорости, на которой запускалась «прямоточка», планировалось производить ракетными движками. С целью удешевления предполагалось очень использовать уже готовые технические решения, узлы и оборудование. К примеру, в качестве разгонного планировалось применить измененный движок XLR-99 конторы Thiokol с тягой 27,67 тс от ракетоплана X-15, либо маршевый ЖРД LR-105 конторы Rocketdyne тягой 36,3 тс от ракеты Atlas D. Для аппарата X-24C были определены три группы тестов: 1) Исследования аэродинамики, стойкости, маневренности и маневренности, измерения ИК-излучения и отражения радиолокационных сигналов, тесты специального оборудования и индикаторов. 2) Исследования многообещающих воздушно-реактивных движков, сначала турбопрямоточных (ТПД) и ПВРДсг; в разработке последних учавствовали конторы General Electric, Marquardt, Garrett AiResearch и др. Движки различных типов могли испытываться в том числе и в составе единой ДУ, зачем мотогондола, расположенная под фюзеляжем, должна была включать по последней мере три модуля. 3) Опыты, направленные на решение проблемы кинетического нагрева конструкции. Программка X-24C должна была соединить усилия по проектам гиперзвуковых ракетных самолетов (продолжение X-15) и скоростных испытаний аппаратов с несущим корпусом X-24). Предполагалось достигнуть скорости М=8 и делать гиперзвуковые маневры при миссиях большой дальности. Создатели рассматривали экспериментальный АНК как укрупненное развитие аппарата X-24B. Удлиненная носовая часть треугольной формы должна была создавать предварительное поджатие воздушного потока на входе в воздухопоглотители гондол. Согласно расчетам, X-24C мог совершать полет с крейсерским числом М=6 в течение 40 сек после трехминутной работы маршевого ЖРД. Еще в 1974 г. модель X-24C была продута в 16-футовой околозвуковой АДТ Центра технических разработок ВВС имени Арнольда, и к июлю 1974 г NASA и ВВС избрали конфигурацию АНК для последующих исследовательских работ. Она была синтезирована в Лаборатории FDL с внедрением опыта АНК X-24B, проектов «Model 176» компании McDonnell Aircraft и FDL-5 MA компании Lockheed, также других американских аэрокосмических компаний. Начало разработки «Model 176» относится к концу 1950-х. Оно стало результатом сотрудничества Роберта Мейзека (Robert V. Masek) из McDonnell и Альфреда Дрейпера (Alfred Draper) из Лаборатории динамики полета. В итоге исследовательских работ появилась конфигурация FDL-7 MC, которая и легла в базу многих проектов американских АНК. Сначала она еще имела фонарь пилота, но вариант FDL-7 C/D формировался уже из плоских поверхностей, и выступающий фонарь кабины был удален. (Все главные свойства FDL-7 при всем этом сохранялись.) «Model 176» имела параболическую в плане носовую часть. Гиперзвуковой планер «Model 176» предполагалось использовать для снабжения пилотируемой орбитальной лаборатории MOL: один аппарат был должен повсевременно находиться в состыкованном со станцией состоянии и служить спасательной шлюпкой. Он мог вмещать до 13 человек. В этом проекте АНК был многоразовым компонентом полутораступенчатой ракетно-космической системы. Подвесные баки, смонтированные вокруг фронтальной части ЛА, снабжали его топливом до скорости, соответственной числу М=6-7. После их сброса аппарат летел далее, расходуя горючее из внутрифюзеляжных баков. Лаборатория динамики полета сделала масштабный (1:2) макет «Model 176». Продувки этой конфигурации в АДТ проявили нужную устойчивость и маневренность в спектре скоростей от М=22 до посадочной. Проект был готов к 1964 г. Не считая снабжения орбитальной станции, «Model 176» была способна делать гиперзвуковые полеты миссии по просьбе и достигать хоть какой части земного шара наименее чем через полчаса после пуска, ворачиваясь на базу вылета либо на всякую другую авиабазу на местности США. Но «Model 176» была только «конфигурацией №4», одной из практически полутора 10-ов исследовавшихся в FDL. Предлагались два варианта X-24C: с комбинированной ДУ (разгонный ЖРД и маршевый СПВРД) и с единственным ракетным движком. Потом было определено, что гиперзвуковой исследовательский аппарат в конфигурации с теплопоглощающей конструкцией, имеющий предельную массу при запуске 31.75 т и снаряженный главным ракетным движком LR-105 и 12 малыми маршевыми движками LR-101, обладает наибольшей экономической продуктивностью из всех предлагаемых вариантов. Но желания побыстрее выстроить реальный ЛА не наблюдалось... Летом 1976 г. ВВС и NASA объявили о намерении начать в последнее время новейшую программку экспериментального гиперзвукового ЛА (издержки оценивались в 205,6 млн $). По сопоставлению с X-24C он стал больше и труднее, и начальный проект уступил место программке «Национальная гиперзвуковая летающая лаборатория» NHFRF (National Hypersonic Flight Research Facility).

Источник: dogswar.ru