Логотип программы

X-43A Hyper-X
гиперзвуковой летательный аппарат

    Моделирование обтекания X-43A После отмены в ноябре 1984 г. программы NASP, которая предусматривала создание трансатмосферного аппарата X-30, встал вопрос о продолжении гиперзвуковых исследований. Новая программа Hyper-X должна была развить технологии NASP, продемонстрировав работу гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД) в полете.
    24 марта 1997 г. NASA заключает контракт с компанией MicroCraft Inc. (Tullahoma, Tennessee) на создание трех экспериментальных беспилотных гиперзвуковых аппаратов X-43A. Они должны были совершить полеты со скоростью М=7-10. Создание трех модифицированных ускорителей Pegasus было поручено Orbital Sciences Corp. (Chandler, Ariz). Субподрядчиками выступили Boeing (носитель NB-52B, системы управления полетом и теплозащита), GASL Inc. (Ronkonkoma, N.Y.) - ГПВРД и топливные системы, а также Accurate Automation (Chattanooga, Tenn). Стоимость программы оценивается в 185 миллионов долларов.Таким X-43A должен быть в полете
    X-43A должен превзойти ракетоплан X-15, развивший в 1967 г. скорость М=6,7, не только по скорости. Создание этого летательного аппарата стало результатом 20-ти лет исследований в области сверхзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей, способных разгонять самолеты до гиперзвуковых скоростей. Основное преимущество ГПВРД перед ЖРД - использование в качестве окислителя атмосферного воздуха, что позволяет значительно увеличить время работы двигателя. 11 августа 1998 г. ГПВРД, созданный General Applied Sciences Laboratory (GASL), был доставлен в NASA для проведения наземных испытаний в Langley. Двигатель длиной около 75 см использует в качестве топлива газообразный водород.
    X-43 - это беспилотный самолет длиной 3,66 м и весом около 1270 кг. В качестве ускорителя используется твердотопливная ракета Pegasus, стартующая с NB-52B. Программой испытаний намечалось выполнить 2 полета со скоростью М=7, и третий со скоростью М=10.Траектория полета Hiper-X
    Летные испытания проходили в летном исследовательском центре Dryden (Edwards, California). В январе 2001 г. второй X-43A был доставлен на базу ВВС Эдвардс. 18 апреля представители аэрокосмического агентства США NASA провели презентацию Hiper-X. 28 апреля состоялась "репетиция" - NB-52 c подвешенными ускорителем Pegasus и X-43A совершил почти 2-х часовой полет.
    Первый свободный испытательный полет ГЛА был намечен на середину мая 2001 г., но затем его перенесли на начало июня, что объяснялось необходимостью более тщательно подготовиться к этим испытаниям.. Планировалось, что на высоте 7,5 км будет произведен пуск ракеты "Пегас", которая должна обеспечить разгон до М=7. На высоте 30 км X-43A отделится, запустит ГПВРД и в течении 10 с выполнит полет в соответствии с программой, после чего упадет в Тихий океан. Поскольку спасение экспериментального аппарата не предусмотрено, каждый из 3-х ГЛА выполнит лишь один полет.B-52 с X-43A и Pegasus под крылом
    Первый пуск опытного беспилотного образца самолета X-43A состоялся в намеченный срок - 2 июня 2001 г. Однако специалисты NASA вынуждены были уничтожить X-43A и ракету после того, как она вышла из-под контроля. Камеры, установленные на борту двух истребителей F-18, зафиксировали неполадки в системе наведения ракеты Pegasus спустя несколько секунд после того, как ее выпустил B-52. После обнаружения неисправностей ракета, а вместе с ней и образец X-43A были уничтожены. Обломки упали в Тихий океан.
    Первые успешные испытания X-43A были проведены 27 марта 2004 года. Удалось достичь скорости в М=7. 15 ноября X-43A устанавливает новый мировой рекорд скорости для аппаратов этого класса, пролетев 800 километров над островом Святого Николая в Тихом океане со скоростью М=10 (ок. 11000 км/ч).
    На создание и испытания двигателя и несущего его аппарата, спроектированных по программе HyperX, за 7 лет было потрачено свыше четверти миллиарда долларов.
    Анализ результатов летных испытаний подтвердил соответствие характеристик отдельных фаз полета расчетным данным и результатам наземных испытаний. Объем и качество информации многократно превосходят все, что можно получить в АДТ и на стендах. Утверждается, что в полете доказана возможность эффективной работы ГПВРД на водородном топливе при М=9.86 на высоте около 32 220 м. Тяга оказалась на 2% выше ожидаемой. Водород массой 1.36 кг хранится на борту в двух емкостях объемом по 0.015 м3. Результаты испытаний расцениваются как успех всей методологии проектирования, производства и организации (первых в мире) летных испытаний ГЛА с ГПВРД. Наряду с этим отмечается ряд неудачных и неясных моментов. В ходе последнего, третьего, полета в течение 13 с непосредственно перед отделением ускорителя перестала поступать телеметрическая информация на пульт управления, а также в систему слежения на авиационной базе Ванденберг. Двигатель работал не более 10 с, так как не была решена проблема охлаждения конструкции.
    Через 22 с после отделения работа двигателя закончилась, воздухозаборник был перекрыт. Начались сильная раскачка ГЛА по крену и колебания по тангажу, при этом давление в канале СУ превысило номинально допустимые величины, что означает непредусмотренное поступление воздуха в канал при закрытом воздухозаборнике. В качестве другого возмущающего воздействия указывается воспламенение силана на 90-й секунде после расцепки. Отмечены нежелательные перекрестные связи между телеметрическими каналами: превышение допустимого уровня сигнала из-за аномального давления в канале СУ ведет к ошибочному срабатыванию других каналов, в том числе передающих команды на рули. Зафиксировано некоторое запаздывание при выходе ГЛА на угол атаки, соответствующий запуску ГПВРД. Особенностью данной компоновки является большой центровочный балласт в передней части ГЛА — 363-417 кг, т. е. 29-32% его массы.
    Следующим этапом исследований должна была стать программа наземных и летных испытаний - Advanced Space Transportation Program, проводимая Центром космических полетов имени Маршалла (Huntsville, Ala.)Пассажирский Hiper-X
    Предполагалось, что Hiper-X должен послужить базой для гиперзвуковых аппаратов различного назначения - от ударных самолетов до аэрокосмических систем выведения на орбиту. К 2016 г. планировалось создание ударно-разведывательного гиперзвукового самолета, позднее - транспортного. К 2030-2040 гг. Boeing планирует создание пассажирского гиперзвукового лайнера. Пассажирский «Хайпер-Икс» будет в два раза меньше аэробуса и у него не будет иллюминаторов - их 250 пассажирам заменят в салоне настенные экраны, на которых будут показывать видеозапись панорамы облаков.
    Чтобы защитить пассажиров от перегрузок, возникающих при ускорении, для них сделают специальный салон с искусственно созданным высоким давлением.

Описание
Разработчик MicroCraft Inc.
Обозначение X-43A
Тип Экспериментальный ГЛА
Экипаж, чел. -
Геометрические и массовые характеристики
Длина самолета, м 3,66
Размах крыла, м 1,5
Высота, м 0,6
Стартовый вес, кг 1270
Силовая установка
Число двигателей 1
Двигатель ГПВРД
Тяга двигателя, кН
Расчетные летные данные
Максимальная скорость полета на высоте, км/ч (М=) 7700-11000 (7-10)
Потолок, км 30

Схема X-43AСхема X-43A с ускорителем Pegasus

Подготовка X-43AМонтаж X-43A на ускорителе PegasusПод крылом NB-52Bпервый полет B-52 с X-43A

Источники информации:

Рейтинг@Mail.ru Топ-100