X-43A Hyper-X
гиперзвуковой летательный аппарат
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.
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.
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.
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.)
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 |
Источники информации:
- NASA PREPARES FOR FIRST SCRAMJET-POWERED HYPERSONIC FLIGHT / NASA Dryden Flight Research Center /
- X-43 Breathes Air Into Hyperplanes / Авиабаза =Kron= /
- InfoArt News Agency