Проект орбитального космолета Rockwell X-30
(4 Голосов)
Освоение Солнечной системы
16.09.2013 18:47
Rockwell X-30 -проект американского орбитального космического корабля

Rockwell X-30 National Aero-Space Plane (NASP) – это основанный на использовании передовых технологий демонстрационный проект одноступенчатого орбитального аэрокосмического аппарата-космолета, часть американского проекта по созданию космического корабля многоразового использования для вывода на орбиту Земли грузов и людей. Проект был свернут в начале 90-х годов 20-го века еще до завершения изготовления прототипа, хотя была проделана большая работа в области разработки конструкции космолета и внедрения передовых материалов. В то время как целью последующих проектов NASP было создание пассажирского лайнера, способного совершать 2-часовой перелет из Вашингтона в Токио, космолет X-30 планировался для использования экипажем из 2 человек и предназначался главным образом для проведения тестовых полетов.

Считается, что концепция NASP возникла из проекта «Copper Canyon» («Медный каньон»), осуществлявшегося в период с 1982 по 1985 годы американским Агентством передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA). Работы по проекту Rockwell X-30 были начаты в 1986 году.

Согласно данным исследований, допустимая скорость летательного аппарата, построенного на базе гиперзвукового самолета, не должна была превышать 8 Махов, так как он должен был нагреваться в результате трения о воздух, что привело бы к значительным потерям энергии в виде тепла. Однако проект показал, что значительную часть этой энергии можно регенерировать, пропуская через обшивку космолета водород, который будет переносить выделяющееся тепло в камеру сгорания: тогда появилось предположение о возможности достижения скорости в 20 Махов. В результате этого появилась программа, основателями которой выступили НАСА и Министерство обороны США.

Компании McDonnell Douglas, Rockwell International и General Dynamics осуществили разработку технологии гиперзвукового одноступенчатого орбитального космолета многоразового использования, а Rocketdyne и Pratt & Whitney разработали двигатели.

В 1990 году эти компании объединились под руководством фирмы Rockwell International с целью создания аэрокосмического аппарата, приемлемого с точки зрения существующих технических и финансовых проблем. Разработка этого аппарата, именно тогда получившего обозначение X-30, продолжалась до 1993 года и была прекращена в связи с сокращением бюджетного финансирования и возникшими техническими проблемами.

Конфигурация космолета отличалась высокой степенью интеграции. Лопатообразная носовая часть фюзеляжа создавала скачок уплотнения для сжатия воздуха перед поступлением в двигатель. Кормовая часть фюзеляжа была интегрирована с соплом для расширения потока выхлопных газов. Между носовой и кормовой частями X-30 располагался гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Однако в то время еще не существовало работоспособного двигателя такого типа.

Аэродинамическая конфигурация была построена по типу волнолёта. Основная часть подъемной силы создавалась за счет скачков уплотнения. Крылья имели форму небольших плавников, обеспечивавших стабилизацию и управляемость космолета. Такая форма была эффективной для полета на высокой скорости, но могла затруднять взлет и полет на малой скорости.

Согласно расчетам, температура на значительной части поверхности обшивки X-30 могла достигать 980 °C и свыше 1650 °C – на передних кромках фюзеляжа и некоторых частей двигателя. В этой связи требовалась разработка супертермостойких и легких материалов, в том числе сплавов титана и алюминия, известных как гамма- и альфа-алюминиды титана, передовых углерод-углеродных композиционных материалов и композиционных материалов с титановой матрицей (TMC), армированных волокнами карбида кремния. Композиционные материалы с титановой матрицей были использованы компанией McDonnell Douglas для создания прототипа носового отсека фюзеляжа, получившего обозначение «Task D» («Задача D»). Экспериментальное изделие «Task D» имело 4 фута в высоту, 8 футов в ширину и 8 футов в длину. Криогенный водородный бак из углеродно-эпоксидного композиционного материала был интегрирован с ним, и весь этот узел, заполненный летучим и легковоспламеняющимся водородом, был успешно испытан при механических нагрузках и температуре 820 °C в 1992 году перед самым свёртыванием программы.

Однако, несмотря на прогресс в области механики конструкций и технологии двигателей, перед НАСА стоял ряд важных задач. Министерство обороны желало получить космолет, рассчитанный на экипаж из 2 человек и небольшой полезный груз. Необходимость создания пилотируемого космического аппарата с приборами, системой контроля влияния окружающей среды и системой безопасности привела к тому, что X-30 намного превзошел требования по габаритам, массе и стоимости, предъявляемые к технологическому прототипу. В результате проект X-30 был закрыт, а на смену ему пришла более скромная программа создания гиперзвукового аэрокосмического аппарата, кульминацией которой стал беспилотный космолет многоразового использования X-43, который, по сути, представляет собой упрощенную беспилотную версию орбитального аэрокосмического аппарата X-30.