Rockwell X-30 - Rockwell X-30
| X-30 NASP | |
|---|---|
|
|
| Koncepcja artysty dotycząca wejścia X-30 na orbitę | |
| Rola | Samolot kosmiczny jednostopniowy na orbitę (SSTO) |
| Producent | Rockwell International |
| Status | Anulowany w 1993 r. |
| Główny użytkownik | NASA |
Rockwell X-30 była zaawansowana technologia demonstrator Projekt dla Narodowego Aero-samolot kosmiczny (NASP), część projektu Stanów Zjednoczonych do stworzenia pojedynczej scen na orbicie (SSTO) statków kosmicznych i Spaceliner pasażera. Rozpoczęty w 1986 r., został odwołany na początku lat 90., zanim ukończono prototyp, chociaż ukończono wiele prac rozwojowych nad zaawansowanymi materiałami i projektowaniem lotniczym. Podczas gdy celem przyszłego NASP był liniowiec pasażerski („Orient Express”) zdolny do dwugodzinnych lotów z Waszyngtonu do Tokio , X-30 był planowany na załogę dwuosobową i zorientowany na testy.
Rozwój
Uważa się, że koncepcja NASP wywodzi się z projektu „Miedziany Kanion” Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA) z lat 1982-1985. W orędziu o stanie Unii z 1986 r. prezydent Ronald Reagan wezwał do „nowego orientu”. Ekspres, który do końca następnej dekady mógłby wystartować z lotniska Dulles , przyspieszyć nawet 25-krotnie szybciej niż dźwięk , osiągnąć niską orbitę okołoziemską lub polecieć do Tokio w ciągu dwóch godzin”.
Badania sugerowały maksymalną prędkość Mach 8 dla samolotów opartych na scramjet , ponieważ pojazd generowałby ciepło w wyniku kompresji adiabatycznej , co wymagałoby znacznego zużycia energii. Projekt wykazał, że większość tej energii można odzyskać, przepuszczając wodór przez skórę i przenosząc ciepło do komory spalania: wtedy Mach 20 wydawał się możliwy. Rezultatem był program finansowany przez NASA i Departament Obrony Stanów Zjednoczonych (finansowanie zostało w przybliżeniu równo podzielone między NASA, DARPA, Siły Powietrzne USA , Biuro Inicjatywy Obrony Strategicznej (SDIO) i Marynarkę Wojenną USA ).
W kwietniu 1986 r. McDonnell Douglas , Rockwell International i General Dynamics otrzymały kontrakty (każdy o wartości nieprzekraczającej 35 milionów dolarów) na opracowanie technologii naddźwiękowego pojazdu/płatowca z powietrzem SSTO. Rocketdyne i Pratt & Whitney otrzymali kontrakty o wartości 175 mln USD na opracowanie silników/napędu. Wykonawcy płatowców rywalizowaliby, a dwóch lub trzech zostałoby wyeliminowanych po roku. Plan zakładał, że 42 miesiące później (koniec 1989 r.) zostaną przyznane kontrakty na budowę pojazdu demonstracyjnego.
W 1990 roku firmy połączyły się pod kierownictwem Rockwell International, aby rozwijać rzemiosło, radzić sobie z przeszkodami technicznymi i budżetowymi. Rozpoczął się rozwój X-30, jak go wtedy nazywano.
Pomimo postępu w niezbędnej technologii strukturalnej i napędowej, NASA miała do rozwiązania poważne problemy. Departament Obrony chciał, aby przewoził dwuosobową załogę i niewielki ładunek. Wymogi bycia pojazdem przystosowanym do potrzeb człowieka , z oprzyrządowaniem, systemami kontroli środowiska i wyposażeniem bezpieczeństwa sprawiły, że X-30 był większy, cięższy i droższy niż jest to wymagane w przypadku demonstratora technologii. Program X-30 został zakończony z powodu cięć budżetowych i problemów technicznych w 1993 roku.
Dziedzictwo
Skromniejszy program hipersoniczny zakończył się bezzałogowym X-43 „Hyper-X”.
Szczegółowa makieta X-30 w skali 1/3 (50 stóp) została zbudowana przez studentów inżynierii z laboratorium badawczego Raspet Flight Research Lab na Uniwersytecie Stanowym Mississippi w Starkville w stanie Mississippi . Jest on wystawiany w kampusie Aviation Challenge amerykańskiego centrum kosmicznego i rakietowego w Huntsville w stanie Alabama .
Projekt
Pierwotna koncepcja dotyczyła stożkowego nosa, który ewoluował (po 1987?) do płaskiego kształtu łopaty.
W konfiguracji X-30 zintegrowany silnik i kadłub. Przedni kadłub w kształcie łopaty generował falę uderzeniową, aby sprężyć powietrze przed wejściem do silnika. Tylny kadłub tworzył zintegrowaną dyszę rozszerzającą wydech. Silnik pomiędzy nimi był scramjetem . W tamtym czasie żaden silnik scramjet nie był bliski sprawności.
Konfiguracja aerodynamiczna była przykładem waveridera . Większa część siły nośnej została wygenerowana przez kadłub przez windę kompresyjną . „Skrzydła” były małymi płetwami zapewniającymi trym i kontrolę. Ta konfiguracja była skuteczna w locie z dużą prędkością, ale utrudniłaby start, lądowanie i lot z małą prędkością.
Oczekiwano, że temperatury na płatowcu wyniosą 980 ° C (1800 ° F) na dużej części powierzchni, z maksimum ponad 1650 ° C (3000 ° F) na krawędziach natarcia i częściach silnika. Wymagało to opracowania lekkich materiałów odpornych na wysokie temperatury, w tym stopów tytanu i aluminium znanych jako aluminid tytanu gamma i alfa , zaawansowanych kompozytów węglowo-węglowych oraz kompozytu tytanowo- metalowego (TMC) z włóknami z węglika krzemu . Kompozyty z osnową tytanową zostały wykorzystane przez McDonnell Douglas do stworzenia reprezentatywnej sekcji kadłuba o nazwie „Zadanie D”. Artykuł testowy z zadania D miał cztery stopy wysokości, osiem stóp szerokości i osiem stóp długości. Węgla epoksydowo / zbiornik kriogeniczny wodoru zintegrowany z części kadłuba oraz cały zespół, łącznie z lotnych i łatwopalnych wodoru, został z powodzeniem przetestowane z obciążeń mechanicznych, a temperatura wynosi 820 ° C (1500 ° F) w 1992 roku, przed odwołania programu.
Specyfikacje (X-30 zgodnie z projektem)
Ogólna charakterystyka
- Długość: 160 stóp 0 cali (48,768 m)
- Rozpiętość skrzydeł: 74 stopy 0 cali (22,5552 m)
- Waga brutto: 300 000 funtów (136 077 kg)
- Silnik: 1 × scramjet
Występ
- Propelenty: powietrze / błoto pośniegowe LH2
Dziedzictwo projektowe i materiałowe
Zobacz też
Samoloty o porównywalnej roli, konfiguracji i epoce
- NASA X-43 (zasadniczo pomniejszony model)
- Tupolew Tu-2000
- HOTOL – brytyjski projekt samolotu kosmicznego z lat 80.