Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Проект Х-37

Проект Х-37 стал третьей составляющей работ, иницииро-Ванных NASA во второй половине 1990-х годов с целью созда-ния МТКС второго поколения. Если в ходе реализации про-гРаммы Х-33 проводилась оценка общей концепции новой транспортной системы и отрабатывались ее основные элементы, а программа Х-34 была направлена на изучение вопросов текущей эксплуатации высокоскоростных аппаратов, то проект Х-37 имеет своей целью создание и проведение натурных испытаний ключевых технологий перспективных ВКС в условиях реального орбитального полета, схода с орбиты и гиперзвукового полета со скоростью от М=25.

Общее число инновационных технологий, готовящихся к испытаниям в рамках программы Х-37, достигает 40 наименований. Среди них называются:

— теплозащитные покрытия различных типов (керамические с термостойкостью до 1650 °С, композитные материалы на базе углерода и карбида кремния для передних кромок и другие);

— двигатели системы управления, работающие на перекиси водорода 90—-98%-ной концентрации;

— облегченное посадочное шасси, рассчитанное на длительное пребывание в космосе;

— модульная конструкция аппарата, позволяющая оперативно проводить замену как конструктивных элементов изделия, так и полезного груза;

— отказоустойчивые бортовые системы, которые должны обеспечить полет изделия в полностью автоматическом режиме; в частности, комбинированная система наведения, система автоматического сближения и стыковки с КА и другие;

— высокоэффективные солнечные батареи;

— антенна Х-диапазона с электроприводом и т.д.

В качестве головного разработчика аппарата Х-37 NASA выбрало компанию «Boeing Phantom Works». Как и в случае с программой Х-33, реализация этого проекта осуществлялась в рамках «Соглашения о сотрудничестве». Поэтому расходы на программу между участниками были распределены примерно поровну — доля федерального ведомства составила 72 млн долл., головной подрядчик, уже истративший на предварительные изыскания 18 млн долл., выделял 75 млн долл., а также принимал обязательства оплачивать все дополнительные издержки.

Кроме того, определенную заинтересованность в программе Х-37 проявили ВВС, проводящие концептуальные исследования по боевым трансатмосферным и орбитальным аппаратам типа SMV. На отработку ряда технологий при испытательных полетах создаваемой модели ВВС выделили 16 млн долл.

В реализации программы Х-37 принимали участие практически все основные подразделения NASA — Центры Маршалла (основной заказчик), Эймса, Кеннеди, Годдарда, Лэнгли и Драйдена. Со стороны ВВС в проекте участвовали Центр летных испытаний FTC, Центр космических и ракетных систем (SMSC) и Исследовательская лаборатория (AFRL).

Аппарат Х-37 создается компанией «Boeing» как увеличенная в масштабе 125% копия экспериментальной модели Х-40А, которая была изготовлена для ВВС. Изделие длиной

8.4 м спроектировано по схеме низкоплана с размахом крыла 4.5 м. Хвостовое оперение состоит из двух килей с углом развала около 90°. В кормовой части на нижней поверхности фюзеляжа расположен балансировочный щиток, а на верхней — профилированный тормозной щиток.

^{Аппарат Х-37 в полете}

На модели предполагается устанавливать всепогодную теплозащиту из плиток размерами 20 х 20 см и гибких панелей. Отдельные элементы аппарата, например рули направления и флапероны, должны полностью изготавливаться из теплостойкого материла — композита углерода и карбида кремния.

Стартовая масса аппарата Х-37 составит около 5,4 т. Возможности по размещению целевого оборудования в отсеке полезного груза длиной 2,1 м и диаметром 1,2 м оцениваются в 226 кг.

Первоначально силовую установку изделия, которая обеспечит его маневрирование на орбите и торможение при возвращении на Землю, намечалось комплектовать двигателем AR2—3, работающим на нетоксичных компонентах топлива: перекиси водорода и керосине JP-8. Однако проблемы, возникшие у компании «Rocketdyne» с созданием этого ЖРД тягой 2,7 т, привели к тому, что на аппарате будет установлен двигатель, использующий азотный тетроксид и монометил гидразин.

Инерциально-спутниковая система ориентации и наведения SIGI (Space Integrated GPS/INS) разработана фирмой «Honeywell». Эта автономная двенадцатиканальная система, использующая данные бортовых инерциальных блоков и сигналы с навигационных спутников GPS, будет проводить расчеты пространственного положения изделия на всех этапах полета. На орбите в качестве исполнительных органов системы управления должны применяться однокомпонентные двигатели, работающие на перекиси водорода.

Основными источниками электроэнергии для бортовых систем являются трехсекционные солнечные батареи, размещаемые в отсеке полезного груза (панели с галлий-арсенидными фотоэлементами разрабатываются по специальному заказу ВВС). Кроме того, в качестве вспомогательных элементов будут использоваться литий-ионные батареи, в штатном режиме предназначенные для работы различных силовых приводов.

Аппарат Х-37 рассчитывается на выполнение нескольких орбитальных полетов с максимальной продолжительностью до трех недель. После выхода на орбиту будет проводиться оценка работоспособности его бортовых систем, выполняться различные эксперименты и типовые операции (раскрытие створок отсека полезного груза, развертывание и последующая сборка радиаторов и панелей солнечных батарей, — см. вкл. 35).

Передача телеметрической информации о проводимых в космосе экспериментах должна ретранслироваться на Землю спутником TDRS. Центр управления полетом будет оборудован на предприятии компании «Boeing» в Хантцнгтон-Бич (шт. Калифорния).

Важнейшими этапами испытаний изделия станут сход с орбиты, выполнение активных маневров в верхних слоях атмосферы и планирование к месту посадки на базе Эдвардз. Для отработки техники автоматического полета и приземления изделия, а также для тренировки персонала наземных служб весной 2001 г. на базе была проведена серия бросковых испытаний опытной модели Х-40А.

Следующим этапом подготовки к орбитальным полетам должны были стать аналогичные испытания самого аппарата Х-37.

Однако летом 2001 г., когда было изготовлено около 65% узлов аппарата Х-37 и компания «Boeing» готовилась приступить к сборке модели, работы по программе прекратились. В связи с высокой сложностью проекта предусмотренный ранее бюджет был практически полностью исчерпан — NASA выплатило 90% своей доли средств, а расходы компании «Boeing» достигли 67 млн долл.

Возможным вариантом разрешения возникших проблем до некоторого момента считалось расширение участия в проекте военного ведомства. Поэтому еще весной 2001 г. корпорация «Boeing» предложила ВВС профинансировать изготовление и летные испытания аппарата Х-37 из бюджета программы SMV. Однако после анализа сложившейся ситуации ВВС определили, что ожидаемые результаты не оправдают вложенные средства. При этом было отмечено, что некоторые характеристики аппарата Х-37, в первую очередь массо-во-энергетические и длительность орбитального полета, не соответствуют требованиям, предъявляемым к воздушно-кос-мическому самолету SMV.

Данное решение ВВС было неодобрительно воспринято многими влиятельными конгрессменами, считающими, что подобные разработки вполне могут иметь двойное применение.

Аппарат Х-37 является единственной опытной моделью, которая позволит в натурных условиях испытать ключевые технологии перспективных ВКС, а также получить практические Данные об условиях их полета и маневренности на высоких гиперзвуковых скоростях (при спуске корабля системы «Спейс Шаттл» многие из экспериментов, предусмотренные программой полета данного изделия, нельзя проводить по соображениям безопасности). Кроме того, модель оснащается многими средствами для отработки различных орбитальных операций.

Учитывая подобные обстоятельства, конгрессмены в законодательном порядке разрешили NASA для завершения проекта Х-37 использовать средства из бюджета программы SLI. В результате в ноябре 2002 г. компания «Boeing» получила дополнительный контракт стоимостью 301 млн долл.

В соответствии с новыми договоренностями бросковые испытания аппарата в атмосфере должны были состояться летом 2004 г., а орбитальный-полет — в 2006 г. При этом в целях снижения технического риска было предложено изготовить две модели аппарата Х-37: одну — ALTV (Approach and Landing Test Vehicle) — для проведения пяти бросковых испытаний в атмосфере, а другую для космических запусков. Кроме того, вероятно по согласованию с военными специалистами, NASA решило увеличить длительность пребывания штатной модели на орбите до девяти месяцев, что и отразилось в ее названии — LDOV (Long-Duration Orbital Vehicle — «Орбитальный аппарат для продолжительного полета»).

К концу 2003 г. постройка модели ALTV была практически завершена. Для ее испытаний по обыкновению предполагалось использовать самолет В-52.

Выведение в космос штатного аппарата Х-37 первоначально намечалось осуществить с помощью МТКС «Спейс Шаттл», и все связанные с этим расходы NASA принимало на себя. Однако загруженность данной системы вынудила отказаться от этого варианта. Использование же для запуска изделия коммерческих ракет «Дельта-2» или «Атлас-5» стоимостью 70—100 млн долл. существенно увеличивало затраты на программу.

Ожидаемые расходы (около 500 млн долл.) превысили бюджет проекта. Поэтому в конце 2003 г. NASA приказало компании «Boeing» прекратить работы по аппарату LDOV и ограничиться лишь сборкой модели ALTV для бросковых испытаний, сроки которых также были перенесены на неопределенное время.

Помимо дефицита средств и медленного хода работ по программе в принятии этого решения не последнюю роль опять сыграла политика. В преддверии президентских выборов, намеченных на осень 2004 г., NASA активно занималось подготовкой новой космической политики. Итогом этой работы стала широкомасштабная программа освоения космоса с участием человека.

В связи жесткими финансовыми ограничениями часть проектов NASA, напрямую не связанных с новыми задачами, была закрыта, а часть передана военным организациям. Аппарат Х-37 разделил участь последних. Фактически программа сменила своего владельца еще летом 2004 г., но по соображениям секретности только несколько месяцев спустя этот факт был признан официально и был назван новый заказчик — Управление DARPA. При этом согласно подписанному с NASA меморандуму все подразделения агентства, участвовавшие в работах, остаются платными техническими консультантами проекта.

Обновленные задачи программы Х-37 пока не публикуются. Но в середине 2005 г. Управление DARPA готовится провести серию бросковых испытаний модели ALTV массой 3,2 т. Важным нововведением в летную отработку этого изделия станет использование высотного самолета «White Knight», разработанного компанией «Scaled Composites» для запусков ракетоплана «SpaceShipOne» (см. Часть 3).

<<<Назад Страница 63 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz