Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Проект Х-34

Сначала в рамках проекта Х-34 NASA планировало разработать частично многоразовую двухступенчатую транспортную систему воздушного старта для выведения в космос спутников массой 0,54—1,13 т. Предполагалось, что запуск этой ТКС будет производиться с" борта самолета-носителя. После выхода первой крылатой ступени на суборбитальную траекторию от нее должна отделиться сборка полезного груза с разгонным блоком, который обеспечит его доставку на рабочую орбиту. Полет же первой ступени завершится планирующим спуском в атмосфере с посадкой самолетного типа. Однако из-за разногласий, возникших между разработчиками системы — корпорациями «Orbital Sciences» и «Rockwell», а также увеличения стоимости работ, что не позволило бы обеспечить расчетную стоимость запуска в 4 млн долл., проект был закрыт.

Летом 1996 г. NASA приняло решение о создании в рамках программы Х-34 многоразового экспериментального аппарата для испытаний перспективных технологий в реальных Условиях гиперзвукового полета. Исходный бюджет программы составили 60 млн долл., оставшиеся от предыдущего проекта. В качестве головного разработчика изделия на конкурсной основе вновь была выбрана корпорация «Orbital Sciences».

Согласно условиям заключенного контракта, который позднее был дополнен новыми соглашениями, подрядчик должен был спроектировать и изготовить один технологический и один штатный образец аппарата Х-34. Первый из них, получивший обозначение А-1, предназначался для бросковых испытаний, необходимых для изучения характеристик изделия на завершающем этапе полета и при посадке, второй (А-2) — для осуществления двух демонстрационных полетов со скоростью М=8.

Впоследствии NASA решило расширить круг изучаемых в рамках программы вопросов и заказало корпорации «Orbital Sciences» еще один летный образец аппарата, увеличив при этом число полетов до 27. В результате объем работ по проекту существенно возрос, равно как и его бюджет, увеличившийся до 150 млн долл.

Возможно, данное решение было связано с объединением усилий NASA и Министерства обороны по совместной разработке новейших технологий для перспективных МТКС и гиперзвуковых самолетов. Примерно в одно и то же время (конец 1998 г.) программа Х-34 и проект Х-37 были объединены в одну комплексную программу «Future-Х», выполнявшуюся при активном участии ВВС.

К основным технологиям, которые предполагалось освоить в рамках проекта Х-34, относят новые композиционные материалы, электронное оборудование, систему наведения, а также теплозащитные покрытия, стойкие к воздействию различных атмосферных осадков (дождь, туман) и т.п. Кроме того, при выполнении программы летных испытаний планировалось отработать методы оперативной подготовки изделия к повторному запуску, а также операции аварийного прекращения полета и посадки в сложных метеорологических условиях, например при скорости бокового ветра до 37 км/ч.

Спроектированный по схеме низкоплана аппарат Х-34 имеет следующие характеристики:

— длина— 17,4 м;

— размах крыла — 8,4 м;

— стартовая масса — 21,3 т;

— «сухая» масса— 7,7 т;

— масса полезного груза — 180—453 кг.

Для силовой установки аппарата фирмой «Rocketdyne» был создан кислородно-керосиновый двигатель Fastrac тягой 27,2 т. Этот ЖРД оснащается дешевой, частично многоразовой камерой сгорания. Изготовленная из силиконо-пластинового материала камера должна охлаждаться методом абляции. Первые испытания полномасштабного образца ЖРД, имеющего ресурс семь полетов, были успешно проведены в марте 1999 г. в Центре Стенниса.

Общие затраты на разработку двигателя Fastrac оцениваются в 35 млн долл., а стоимость одного его штатного образца не должна превысить 1,2 млн долл., что примерно на 25% ниже затрат на производство аналогичного по тяге двигателя в традиционном исполнении.

^{Технологическая схема аппарата Х-34: 1 — обшивка носового отсека, 2 — носок, 3 — оборудование гидравлической системы, 4 — баллоны высокого давления, 5 — верхняя панель фюзеляжа, 6 — шпангоуты топливных баков, 7 — цельноповоротный киль, 8 — привод тормозного щитка, 9 — тормозной щиток, 10 — привод руля направления, 11 — рама крепления маршевого ЖРД, 12 — контейнер с тормозным парашютом, 13 — двигатель Fastrac, 14 — подфюзеляжный щиток, 15 — хвостовой Шпангоут, 16 и 17 — баки жидкого кислорода, 18 — бак керосина, 19 — элевоны, 20 — привод элевонов, 21 — главная стойка шасси, 22 — крыло, 23 —- верхняя панель наплыва крыла, 24 — передняя стойка шасси, 25 — обшивка днища, 26 — боковая панель фюзеляжа}

Согласно ранним планам к проведению демонстрационных полетов аппаратов Х-34 намечалось приступить в середине 2001 г. Первый этап летной отработки изделия предусматривал выполнение восьми запусков модели А-2 над территорией базы Эдвардз. При этих испытаниях скорость полета изделия предполагалось постепенно увеличивать с М=2,2 до М=5. Последующие семь запусков модели А-2 планировалось осуществить в Центре Кеннеди. Основной задачей данного этапа определялась отработка методов подготовки изделия к старту в течение суток.

Второй летный образец аппарата Х-34, названный А-3, предназначался для достижения максимально возможных скоростей М=8 на высотах около 75 км. Конструктивной особенностью модели А-3 должен был стать бак жидкого кислорода, изготовленный из композитных материалов, а не из алюминиевого сплава, как на предшествующем изделии. Соответствующий контракт на поставку двух таких баков, один из которых предназначался для наземной отработки, NASA подписало с фирмой «Lockheed Martin Manned Space Systems», изготавливающей подвесной топливный отсек для МТКС «Спейс Шаттл».

Некоторое время специалисты NASA и корпорации «Orbital Sciences» рассматривали вариант комплектации модели А-3 российским двигателем НК-39. Помимо низкой стоимости этот ЖРД обладает хорошими дроссельными характеристиками, что обеспечивает более эффективное управление изделием.

Полет ракетоплана Х-34 должен производиться по следующей схеме: после отделения от самолета-носителя «Тристар» L-1011 на высоте примерно 10,5 км и непродолжительного свободного планирования будет включен маршевый двигатель, рассчитанный на работу в течение 155 с. При завершении гиперзвукового полета и входа в плотные слои атмосферы температура на передних кромках крыла и киля изделия достигнет 1093 °С, а на нижней поверхности фюзеляжа — 760 °С. Заход на посадку будет производиться по сигналам навигационных спутников GPS в сочетании с данными бортовых инерциальных блоков. Посадочная скорость аппарата оценивается в 351 км/ч, длина пробега при раскрытии тормозного парашюта на скорости 297 км/ч составит 2,1 км.

Каждый из образцов аппарата Х-34 рассчитан на 25 полетов, причем средняя продолжительность их предстартовой подготовки не должна превышать 48 ч, а стоимость запуска 500 тыс. долл.

В середине 2000 г. после неудач, связанных с реализацией концепции «Быстрее, лучше, дешевле», проект Х-34, как и многие другие программы NASA, подвергся тщательной аудиторской проверке. На основе выполненных оценок изначально принятый по проекту риск был признан чрезмерно высоким, в связи с чем было рекомендовано рассмотреть пути его снижения. В качестве возможных мероприятий было предложено:

— снижение скорости полета с М=8 до М=2,5;

— сокращение числа полетов с 27 до 6 запусков;

— обеспечение возможности управления аппаратами с Земли;

— установка резервной системы управления и т.п.

Подобные установки предрешили судьбу проекта.

Выполнение этих рекомендаций потребовало бы дополнительно 170 млн долл. Поскольку такие суммы превышали возможности NASA, работы над проектом, затраты на который к тому времени достигли 205 млн долл., были приостановлены.

После изучения мер по экономии средств (например, за счет использования на аппарате двигателя НК-39) корпорация «Orbital Sciences» смогла сократить дефицит до 50 млн долл. (данная сумма позволяла завершить сборку первого летного образца и провести один его испытательный полет).

Как и в случае с программой Х-33, разработчики аппарата Х-34 рассчитывали получить необходимые средства из бюджета программы SLI, а после отказа NASA в финансировании проект был предложен ВВС. Однако и военное ведомство дало отрицательный ответ, причем практически без рассмотрения.

В итоге работы по программе Х-34 были полностью прекращены, а подготовленный к испытаниям и прошедший летную сертификацию аппарат был законсервирован (вкл. 34).

<<<Назад Страница 62 Далее>>>