Локхид Мартин Х-33
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( май 2011 г. ) |
 Художественная версия Х-33 на орбите. | |
| Функция | беспилотного многоразового космического самолета Демонстратор технологий |
|---|---|
| Производитель | Локхид Мартин |
| Страна происхождения | Соединенные Штаты |
| Стоимость проекта | 922 миллиона долларов NASA + 357 миллионов долларов Lockheed Martin [ 1 ] |
| Размер | |
| Высота | 20 м (66 футов) [ 2 ] |
| Масса | 129 000 кг (285 000 фунтов) [ 2 ] |
| Этапы | 1 |
| История запуска | |
| Статус | Отменено |
| Детали двигателя | |
| Питаться от | 2 XRS-2200 линейных аэрошипа [ 1 ] |
| Максимальная тяга | 1800 кН (410 000 фунтов силы) [ 1 ] |
| Порох | ЛОКС / ЛХ2 |
Lockheed Martin X-33 представлял собой предлагаемый беспилотный суборбитальный космический самолет -демонстратор технологий , который разрабатывался в течение периода 1990-х годов. X-33 был демонстратором технологий орбитального космического самолета VentureStar , который должен был стать коммерческой многоразовой ракетой-носителем следующего поколения . X-33 будет проводить летные испытания ряда технологий, которые, по мнению НАСА, необходимы для одноступенчатых ракет-носителей многоразового использования (SSTO RLV), таких как металлические системы тепловой защиты , композитные криогенные топливные баки для жидкого водорода , аэроспайк. двигатель , автономное (беспилотное) управление полетом, быстрое время выполнения полета за счет оптимизации операций и несущего корпуса аэродинамику . [ 3 ]
Неисправности его 21-метрового размаха крыла и многолопастного топливного бака из композитного материала во время испытаний под давлением в конечном итоге привели к прекращению федеральной поддержки программы в начале 2001 года. Lockheed Martin провела несвязанные испытания и добилась единственного успеха после череда неудач совсем недавно, в 2009 году, с использованием модели двухметрового масштаба. [ 4 ]
История
[ редактировать ]В 1994 году НАСА инициировало программу многоразовой ракеты-носителя (RLV). После фазы I программы разработки предложений от Rockwell International , McDonnell Douglas и Lockheed Martin, контракт на фазу II по разработке X-33 в качестве демонстрационной машины был заключен с Lockheed Martin в 1996 году. [ 5 ] В то же время Orbital Sciences получила контракт на разработку X-34 , гиперзвукового исследовательского корабля воздушного базирования. [ 5 ]
Целями программы RLV были: [ 5 ]
- «Продемонстрировать технологии, ведущие к созданию космического ускорителя нового поколения, способного доставлять полезную нагрузку со значительно меньшими затратами».
- «Обеспечить технологическую базу для разработки передовых коммерческих систем запуска, которые сделают американских аэрокосмических производителей более конкурентоспособными на мировом рынке».
В течение 1999 года было потрачено 1 миллиард долларов, из которых около 80 процентов поступило от НАСА, а дополнительные деньги внесли партнеры по отрасли. [ 5 ] Целью было совершить первый полет к марту 1999 года, а VentureStar , действующий космический корабль многоразового использования, полететь в 2006 году. [ 5 ]
.. построить автомобиль, на развертывание которого уходят дни, а не месяцы; десятки, а не тысячи людей будут работать; с затратами на запуск, которые составляют десятую часть того, что они есть сейчас. Наша цель — многоразовая ракета-носитель, которая сократит стоимость доставки фунта полезной нагрузки на орбиту с 10 000 до 1 000 долларов.
- Д. Голдин, администратор НАСА по программе RLV. [ 5 ]
Отмена
[ редактировать ]Программа была отменена в феврале 2001 года. [ 6 ]
Конструкция прототипа была собрана примерно на 85% из 96% деталей, а стартовая установка - на 100%. [ 7 ] завершено, когда программа была отменена НАСА в 2001 году после долгой серии технических трудностей, включая нестабильность полета и избыточный вес .
В частности, композитный топливный бак с жидким водородом вышел из строя во время испытаний в ноябре 1999 года. Бак был построен из сотовых композитных стенок и внутренних конструкций для уменьшения его веса. Кораблю требовался более легкий танк для демонстрации необходимых технологий для одноступенчатых операций по выводу на орбиту. корабля SSTO, работающего на водороде, Массовая доля требует, чтобы вес корабля без топлива составлял 10% от веса полностью заправленного топлива. Это позволит аппарату летать на низкую околоземную орбиту без необходимости использования внешних ускорителей и топливных баков, используемых в космическом шаттле. Но после того, как композитный бак вышел из строя на испытательном стенде во время заправки и испытаний под давлением, НАСА пришло к выводу, что технологии того времени просто недостаточно развиты для такой конструкции. Хотя сами стенки композитного бака были легче, форма водородного бака, необходимая для размещения внутри аэродинамической формы, привела к появлению сложных соединений, увеличивающих общую массу композитного бака до уровня, превышающего массу бака на основе алюминия, и слишком тяжелого для транспортного средства SSTO. [ 8 ]
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 столкнулись такие компании, как Globalstar , Teledesic и Iridium, и связанное с этим снижение ожидаемого количества запусков коммерческих спутников в год, компания Lockheed Martin пришла к выводу, что продолжение разработки X-33 в частном порядке без государственной поддержки было бы нерентабельно. [ нужна ссылка ]
В 2004 году компания Northrop Grumman успешно построила и испытала простой цилиндрический композитный криогенный водородный резервуар в рамках ранних работ по программе Constellation . [ 9 ]
Проектирование и разработка
[ редактировать ]
Используя форму несущего корпуса, композитные многолопастные баки с жидким топливом и аэроспайковый двигатель, НАСА и Lockheed Martin надеялись испытать летательный аппарат, который продемонстрировал бы жизнеспособность конструкции одноступенчатого вывода на орбиту (SSTO). . Космическому кораблю, способному достичь орбиты за одну ступень, не потребуются внешние топливные баки или ускорители для достижения низкой околоземной орбиты . Отказ от необходимости «подготовки» ракет-носителей, таких как ракеты «Шаттл» и «Аполлон», приведет к созданию более надежной и безопасной космической ракеты-носителя. Хотя X-33 и не приблизится к безопасности самолета, X-33 попытается продемонстрировать надежность 0,997, или 3 неудачи на 1000 запусков, что будет на порядок надежнее, чем космический шаттл . 15 запланированных экспериментальных полетов X-33 могли только положить начало этой статистической оценке.
Беспилотный корабль должен был запускаться вертикально со специально спроектированного объекта, построенного на базе ВВС Эдвардс. [ 7 ] и приземлился горизонтально ( VTHL ) на взлетно-посадочной полосе в конце своей миссии. Первые суборбитальные испытательные полеты были запланированы с авиабазы Эдвардс на полигон Дагуэй 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-Фолс, штат Монтана , чтобы собрать более полные данные о нагреве самолета и характеристиках двигателей на более высоких скоростях и высотах. [ нужна ссылка ]
2 июля 1996 года НАСА выбрало компанию Lockheed Martin Skunk Works из Палмдейла, Калифорния , для проектирования, строительства и испытаний экспериментальной машины X-33 для программы RLV. Концепция дизайна Lockheed Martin для X-33 была выбрана среди конкурирующих концепций Rockwell International и McDonnell Douglas . Роквелл предложил конструкцию, основанную на космическом шаттле , а Макдоннелл Дуглас предложил конструкцию, основанную на испытательном корабле вертикального взлета и посадки ( VTVL ) DC-XA . [ нужна ссылка ]
Беспилотный X-33 должен был совершить 15 суборбитальных прыжков на высоту около 75,8 км. [ 10 ] Его нужно было запускать вертикально, как ракету, и вместо того, чтобы иметь прямую траекторию полета, половину полета он должен был лететь по диагонали вверх, достигая чрезвычайно больших высот, а затем на протяжении оставшейся части полета планировать обратно на взлетно-посадочную полосу.
X-33 никогда не предназначался для полетов на высоте более 100 км или на скорости, превышающей половину орбитальной скорости. Если бы какие-либо успешные испытания имели место, потребовалась бы экстраполяция для применения результатов к предлагаемому орбитальному аппарату. [ 10 ]
Решение спроектировать и построить X-33 возникло на основе внутреннего исследования НАСА под названием «Доступ в космос». [ 11 ] В отличие от других исследований космического транспорта, «Доступ в космос» должен был привести к проектированию и созданию транспортного средства.
Коммерческий космический полет
[ редактировать ]Основываясь на опыте X-33, которым поделились с НАСА, компания Lockheed Martin надеялась обосновать экономическое обоснование полномасштабного РЛВ SSTO под названием VentureStar , который будет разрабатываться и эксплуатироваться коммерческими средствами. Намерение заключалось в том, что вместо того, чтобы использовать космические транспортные системы, как это было в случае со « Спейс Шаттл» , НАСА вместо этого обратилось бы к частной промышленности для эксплуатации многоразовой ракеты-носителя, а НАСА закупило бы услуги запуска у поставщика коммерческих запусков. Таким образом, X-33 был не только оттачиванием технологий космических полетов, но и успешной демонстрацией технологий, необходимых для создания коммерческой многоразовой ракеты-носителя. [ нужна ссылка ]
VentureStar должен был стать первым коммерческим самолетом, полетевшим в космос. VentureStar предназначался для длительных межконтинентальных перелетов и должен был быть введен в эксплуатацию к 2012 году, но этот проект так и не получил финансирования и не был начат. [ нужна ссылка ]
Общие характеристики
- Длина: 69 футов (21 м)
- Ширина: 77 футов (23 м)
- Максимальный взлетный вес: 285 000 фунтов (129 274 кг)
- Запас топлива: 210 000 фунтов (95 000 кг)
- Силовая установка: 2 линейных аэроспайковых ракетных двигателя XRS-2200 с тягой 410 000 фунтов силы (1800 кН) каждый.
Производительность
- Максимальная скорость: 9896 миль в час (15926 км/ч, 8599 узлов)
- Максимальная скорость: 13 Маха
Продолжение исследований
[ редактировать ]После списания в 2001 году инженеры смогли сделать работающий кислородно-кислородный бак из углепластикового композита. [ 12 ] Испытания показали, что композиты могут быть пригодными материалами для резервуаров с жидким кислородом. [ 13 ]
7 сентября 2004 года компания Northrop Grumman и инженеры НАСА представили резервуар с жидким водородом, изготовленный из композитного материала из углеродного волокна, который продемонстрировал способность к повторным заправкам топливом и моделированию циклов запуска. [ 14 ] Компания Northrop Grumman пришла к выводу, что эти успешные испытания позволили разработать и усовершенствовать новые производственные процессы, которые позволят компании изготавливать большие композитные резервуары без автоклава ; а также проектирование и разработка конформных топливных баков, подходящих для использования на одноступенчатом орбитальном аппарате. [ 15 ]
Альтернативные предложения
[ редактировать ]Пять компаний выразили заинтересованность и предложили концепции. Из этих пяти компаний Lockheed Martin, Rockwell и McDonnell Douglas были выбраны для разработки более детальных предложений. [ 16 ]
Роквелл
[ редактировать ]Роквелл предложил конструкцию, основанную на космическом шаттле . [ 17 ] Он должен был использовать один главный двигатель космического корабля "Шаттл" (SSME) и два двигателя РЛ- 10-5А. [ 18 ] : 49
В последующей полномасштабной системе выхода на орбиту Роквелл планировал использовать шесть двигателей Rocketdyne RS-2100 . [ 18 ] : 49
Макдоннелл Дуглас
[ редактировать ]Компания McDonnell Douglas представила конструкцию с использованием колоколообразных двигателей на жидком кислороде и водороде, основанную на с вертикальным взлетом и посадкой испытательном автомобиле DC-XA . [ 6 ] В качестве главной двигательной установки следовало бы использовать один SSME. [ 18 ] : 47 [ 19 ]
См. также
[ редактировать ]- Армадилло Аэроспейс
- Голубое происхождение
- Синий Происхождение Новый Шепард
- Бристольские космические самолеты
- Межорбитальные системы
- Канко-мару
- Список отмен НАСА
- Лунный посадочный модуль
- Мастен Спейс Системс
- Макдоннелл Дуглас DC-X
- Четверной (ракета)
- Программа испытаний многоразовых транспортных средств JAXA
- Скайлон (космический корабль)
- Выход на пенсию космического корабля "Шаттл"
- Zarya
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Марк Уэйд. «Х-33» . Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 15 февраля 2017 года . Проверено 25 февраля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Wikisource: Демонстратор передовых технологий X-33
- ^ Коннер, Монро (30 марта 2016 г.). «Локхид Мартин Х-33» . НАСА . Проверено 9 апреля 2023 г.
- ^ Дэвид, Леонард (15 октября 2009 г.). «Многоразовый ракетоплан совершает испытательный полет» . Новости Эн-Би-Си. Архивировано из оригинала 24 декабря 2019 года . Проверено 27 октября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж «Многоразовая ракета-носитель» . Спинофф НАСА . Архивировано из оригинала 24 февраля 2013 года.
- ^ Jump up to: а б «Предложение X-33 от Макдоннелла Дугласа — компьютерная графика» . ДВИДС .
- ^ Jump up to: а б «Стартовый комплекс X-33 (Зона 1-54)» (PDF) . ВВС США. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 года . Проверено 30 июня 2011 г.
- ^ Бергин, Крис (4 января 2006 г.). «X-33/VentureStar — Что произошло на самом деле» . Космический полет НАСА.
- ^ « Нортроп Грумман, НАСА завершило испытания прототипа композитного криогенного топливного бака » . 7 сентября 2004 г. Архивировано из оригинала 10 января 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «Заявление о воздействии на окружающую среду, Уведомление о намерениях 96-118» . НАСА. 7 октября 1996 года. Архивировано из оригинала 3 декабря 2008 года . Проверено 30 января 2008 г.
Летные испытания предполагали скорость до 15 Маха и высоту примерно до 75 800 метров... Программа испытаний была рассчитана в общей сложности на 15 полетов.
- ^ «Политические истоки X-33» . НАСА. 23 сентября 1998 года. Архивировано из оригинала 22 октября 2014 года . Проверено 16 февраля 2011 г.
- ^ Граф, Нил (2001). «Испытание подмасштабных композитных баллонов с жидким кислородом» (PDF) . Высокопроизводительные композиты .
- ^ Граф, Нил (2001). «Испытание композитных материалов на кислородную совместимость» (PDF) . Высокопроизводительные композиты .
- ^ Нортроп Грумман. «Нортроп Грумман, НАСА завершает испытания прототипа композитного криогенного топливного бака» , пресс-релизы , 7 сентября 2004 г., по состоянию на 9 января 2017 г.
- ^ Блэк, Сара (ноябрь 2005 г.). «Новая информация о композитных резервуарах для криогенов» . Высокопроизводительные композиты .
- ^ «Х-33» . www.astronautix.com . Архивировано из оригинала 28 декабря 2016 года.
- ^ предложения демонстратора технологий Rockwell International X-33 Изображение
- ^ Jump up to: а б с «Семинар ВВС проекта RAND 1995 года по заатмосферным транспортным средствам - глава 3» (PDF) .
- ^ Полные материалы семинара RAND TAV 1995 г.
https://www.youtube.com/watch?v=
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Имитация полета X-33 на YouTube
- X-33 (История), США: НАСА, заархивировано из оригинала 1 мая 2021 года , получено 11 сентября 2007 года .
- «Х-33», X-самолеты , Федерация американских учёных .
- Статус программы многоразовой ракеты-носителя X-33 (PDF) , США: GAO, август 1999 г., заархивировано из оригинала (PDF) 8 февраля 2012 г. , получено 11 сентября 2007 г.
- Отмена X-33 (пресс-релиз), НАСА, 1 марта 2001 г., заархивировано из оригинала 13 декабря 2015 г.
- Стартовый комплекс X-33 (Зона 1-54) (PDF) , WP AFB: ВВС, заархивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 г.