X-20 Dyna Soar

X-20 Dyna-Soar (от Dynamic Soaring) — «Дайна-Сор» (игра слов: произносится так же, как и англ. dinosaur — динозавр) — американская программа создания пилотируемого космического перехватчика-разведчика-бомбардировщика X-20. Разработка велась с 24 октября 1957 по 10 декабря 1963. Заказчик программы — ВВС США; разработчик — Boeing. Генеральный конструктор — вице-президент корпорации Bell Aircraft Вальтер Дорнбергер (за участие в этом проекте получил прозвище «отец динозавра»).

Программа создана в результате объединения проектов «Brass Bell», «RoBo» и «HYWARDS» в единую программу и насчитывала три стадии — атмосферные тесты, суборбитальные запуски и орбитальные полёты. За основу разработки была взята концепция немецкого орбитального бомбардировщика Ойгена Зенгера военных времён.

Общее описание и схемы полёта

Аппарат был выполнен по аэродинамической схеме орбитального самолета и являлся многоразовым. Выведение Х-20 на орбиту предполагалось различными модификациями ракеты-носителя «Титан». Разрабатывались различные модификации аппарата — орбитальный бомбардировщик, фоторазведчик, существовал вариант для инспекции и перехвата спутников противника на орбите. В зависимости от варианта исполнения, используемой ракеты-носителя и задачи миссии профиль полёта мог быть следующим:

1. Низкоорбитальный одновитковый полёт по схеме «разгон—планирование» (англ. boost-glide). В этом случае аппарат, выйдя на очень низкую орбиту Земли (высота порядка 160 км) со скоростью чуть ниже первой космической — порядка 7,35 км/с, затем совершал бы неглубокий «нырок» в атмосферу (до высоты порядка 60—70 км, минимальная около 45), в нижней точке которого производил бомбометание по наземной цели или фоторазведку; затем, обладая достаточным аэродинамическим качеством и подъемной силой, снова выходил в космос (потеряв часть скорости за счёт аэродинамического торможения) на меньшую высоту; пролетев некоторое расстояние в космическом пространстве, снова совершал погружение в атмосферу и так далее, по траектории с затухающей амплитудой, вплоть до обычной самолетной посадки на аэродроме (посадочный пробег — около 900 м). Дальность такого полёта была в пределах одного витка вокруг Земли. Тормозная двигательная установка и маршевый двигатель в этом варианте отсутствовали.
2. Орбитальный многовитковый полёт на любое число витков, необходимое для выполнения задачи перехвата спутников противника, их инспекции или уничтожения. В этом случае Х-20 (модификация Х-20А) выводился бы на орбиту с первой космической скоростью, был дооснащён разгонным блоком с ЖРД (третья ступень ракеты «Титан-3», Martin Trans-Stage) для выполнения орбитальных маневров в широком диапазоне высот и выдачи тормозного импульса на спуск. На орбите аппарат оставался состыкованным с третьей ступенью носителя, что давало ему чрезвычайно широкие энергетические возможности для орбитального маневрирования — запас топлива в ступени после выхода на орбиту был порядка шести тонн, позволяя изменение характеристической скорости (дельта V) порядка 2 км/с. При этом продолжительность автономного орбитального полёта могла составлять несколько суток. Предполагалась установка систем радарного/оптического обнаружения цели и бортового вооружения.

Существенно, что в ходе погружения в атмосферу аппарат мог совершить боковой аэродинамический манёвр, изменяя таким образом наклонение орбиты, после чего двигатели снова разгоняли его, выводя на орбиту. Этот манёвр, называемый «синергическим», позволял изменить наклонение орбиты на 20,3 градуса против 15,8 градусов для чисто ракетного манёвра, что давало немалые преимущества для военных миссий, делая траекторию аппарата труднопредсказуемой (в отличие от спутников) и давая возможность зайти на цель с различных курсов.

Конструкция

Компоновка системы содержала ряд интересных технических решений.

Конструкция аппарата была выполнена по «горячей схеме» с радиационным охлаждением (сброс тепла излучением), из чрезвычайно тугоплавких металлов и сплавов (молибден, цирконий, сплав рений-ниобий Rene 41), без использования абляционных или теплопоглощающих керамических покрытий (в отличие от плиток теплозащиты «Спейс Шаттла»), остекление пилотской кабины было закрыто сбрасываемым после прохождения плотных слоёв атмосферы щитком. Этот щиток закрывал остекление и вид вперед в течение выведения в космос и всех орбитальных операций: для обзора пилот использовал боковые иллюминаторы. Для управления аппаратом на заатмосферном участке траектории использовались двигатели системы ориентации, в атмосфере — аэродинамические поверхности, подобные самолетным. Органы управления в пилотской кабине — боковая ручка (крен-тангаж) и педали (рыскание). В кабине было установлено катапультируемое через верхний люк кресло для спасения пилота на дозвуковых скоростях полёта — менее 1000 км/ч.

Управление аппаратом на всех участках полёта (включая и довыведение на орбиту ступенью TranStage с контролем работы двигателя) осуществлялось вручную пилотом, автоматическое управление отсутствовало.

В качестве посадочного шасси из-за высоких температурных нагрузок использовались разработанные фирмой Goodyear полозья с гибкими металлическими щётками.

Ход разработок и закрытие проекта

Было изготовлено несколько массогабаритных макетов аппарата и проведены широкие научно-технические исследования. О масштабе проекта говорит то, что был набран отряд пилотов-астронавтов по программе Х-20 (7 человек, в него входил и Нил Армстронг, позднее командир «Аполлон-11»). Государственные стендовые испытания двигательной установки и орбитальной ступени проходили в инженерном центре под командованием генерал-майора Троупа Миллера, при авиабазе «Арнольд», в штате Теннесси. Проведено более восьми тысяч часов тренировок на тренажерах и самолёте-аналоге Х-20. Первый пилотируемый полёт корабля Dyna Soar-3 на один виток предполагался в июле 1966 года, пилот — Jim Wood, первый многовитковый полёт — в 1969 году. Изучалась возможность стыковки Х-20 с будущей военной орбитальной станцией MOL.

Однако вследствие различных причин, как объективных технического и инженерного, так и сугубо внутренних, военно-политического и финансового характера (в частности, изменение приоритетов в пилотируемой программе НАСА и ВВС, к ведению которого относился проект), программа была свёрнута. Свою негативную роль в судьбе проекта сыграл и тогдашний государственный секретарь по вопросам национальной безопасности США Роберт Макнамара, фактически лично закрывший программу в декабре 1963 года. Выбор дальнейшего развития космонавтики был сделан в пользу программ Джемини и MOL.

К концу 1963 года на программу Х-20 было потрачено 410 млн долларов США.

Задействованные структуры

В разработке и производстве основных узлов и агрегатов и вспомогательного оборудования для Х-20 были задействованы следующие структуры:

• Контрольно-проверочная аппаратура летательного аппарата и наземного оборудования — Martin Co., Rias Div., Балтимор, Мэриленд;

Технические характеристики

Основные характеристики Х-20 (без ступени TransStage):

• Длина — 10,77 м.
• Размах крыльев — 6,35 м.
• Максимальный взлётный вес — 5,165 тонн.
• Полезная нагрузка — 450 кг.
• Объём кабины — 3,50 кубических метров.
• Экипаж — 1 человек (в перспективе — до четырёх).

См. также

• Aerospaceplane — проект Военно-воздушных сил США разрабатывавшийся с 1958 по 1963 годы.
• North American X-15
• «Спираль»
• Northrop HL-10
• Экспериментальные аппараты с несущим корпусом
• Ту-136

Литература

• [www.buran.ru/htm/space_wings.htm Лукашевич В. П., Афанасьев А. Б. Космические крылья — М.: ЛенТа Странствий, 2009, 496с.- ил.]
  • Гл. 7 Ниобиевый динозавр (с.127-152)

Ссылки

• www.buran.ru/htm/dynasoar.htm
• www.astronautix.com/craft/dynasoar.htm

Отрывок, характеризующий X-20 Dyna Soar

Князь Андрей в своем полковничьем, белом (по кавалерии) мундире, в чулках и башмаках, оживленный и веселый, стоял в первых рядах круга, недалеко от Ростовых. Барон Фиргоф говорил с ним о завтрашнем, предполагаемом первом заседании государственного совета. Князь Андрей, как человек близкий Сперанскому и участвующий в работах законодательной комиссии, мог дать верные сведения о заседании завтрашнего дня, о котором ходили различные толки. Но он не слушал того, что ему говорил Фиргоф, и глядел то на государя, то на сбиравшихся танцовать кавалеров, не решавшихся вступить в круг.
Князь Андрей наблюдал этих робевших при государе кавалеров и дам, замиравших от желания быть приглашенными.
Пьер подошел к князю Андрею и схватил его за руку.
– Вы всегда танцуете. Тут есть моя protegee [любимица], Ростова молодая, пригласите ее, – сказал он.
– Где? – спросил Болконский. – Виноват, – сказал он, обращаясь к барону, – этот разговор мы в другом месте доведем до конца, а на бале надо танцовать. – Он вышел вперед, по направлению, которое ему указывал Пьер. Отчаянное, замирающее лицо Наташи бросилось в глаза князю Андрею. Он узнал ее, угадал ее чувство, понял, что она была начинающая, вспомнил ее разговор на окне и с веселым выражением лица подошел к графине Ростовой.
– Позвольте вас познакомить с моей дочерью, – сказала графиня, краснея.
– Я имею удовольствие быть знакомым, ежели графиня помнит меня, – сказал князь Андрей с учтивым и низким поклоном, совершенно противоречащим замечаниям Перонской о его грубости, подходя к Наташе, и занося руку, чтобы обнять ее талию еще прежде, чем он договорил приглашение на танец. Он предложил тур вальса. То замирающее выражение лица Наташи, готовое на отчаяние и на восторг, вдруг осветилось счастливой, благодарной, детской улыбкой.
«Давно я ждала тебя», как будто сказала эта испуганная и счастливая девочка, своей проявившейся из за готовых слез улыбкой, поднимая свою руку на плечо князя Андрея. Они были вторая пара, вошедшая в круг. Князь Андрей был одним из лучших танцоров своего времени. Наташа танцовала превосходно. Ножки ее в бальных атласных башмачках быстро, легко и независимо от нее делали свое дело, а лицо ее сияло восторгом счастия. Ее оголенные шея и руки были худы и некрасивы. В сравнении с плечами Элен, ее плечи были худы, грудь неопределенна, руки тонки; но на Элен был уже как будто лак от всех тысяч взглядов, скользивших по ее телу, а Наташа казалась девочкой, которую в первый раз оголили, и которой бы очень стыдно это было, ежели бы ее не уверили, что это так необходимо надо.
Князь Андрей любил танцовать, и желая поскорее отделаться от политических и умных разговоров, с которыми все обращались к нему, и желая поскорее разорвать этот досадный ему круг смущения, образовавшегося от присутствия государя, пошел танцовать и выбрал Наташу, потому что на нее указал ему Пьер и потому, что она первая из хорошеньких женщин попала ему на глаза; но едва он обнял этот тонкий, подвижной стан, и она зашевелилась так близко от него и улыбнулась так близко ему, вино ее прелести ударило ему в голову: он почувствовал себя ожившим и помолодевшим, когда, переводя дыханье и оставив ее, остановился и стал глядеть на танцующих.


После князя Андрея к Наташе подошел Борис, приглашая ее на танцы, подошел и тот танцор адъютант, начавший бал, и еще молодые люди, и Наташа, передавая своих излишних кавалеров Соне, счастливая и раскрасневшаяся, не переставала танцовать целый вечер. Она ничего не заметила и не видала из того, что занимало всех на этом бале. Она не только не заметила, как государь долго говорил с французским посланником, как он особенно милостиво говорил с такой то дамой, как принц такой то и такой то сделали и сказали то то, как Элен имела большой успех и удостоилась особенного внимания такого то; она не видала даже государя и заметила, что он уехал только потому, что после его отъезда бал более оживился. Один из веселых котильонов, перед ужином, князь Андрей опять танцовал с Наташей. Он напомнил ей о их первом свиданьи в отрадненской аллее и о том, как она не могла заснуть в лунную ночь, и как он невольно слышал ее. Наташа покраснела при этом напоминании и старалась оправдаться, как будто было что то стыдное в том чувстве, в котором невольно подслушал ее князь Андрей.
Князь Андрей, как все люди, выросшие в свете, любил встречать в свете то, что не имело на себе общего светского отпечатка. И такова была Наташа, с ее удивлением, радостью и робостью и даже ошибками во французском языке. Он особенно нежно и бережно обращался и говорил с нею. Сидя подле нее, разговаривая с ней о самых простых и ничтожных предметах, князь Андрей любовался на радостный блеск ее глаз и улыбки, относившейся не к говоренным речам, а к ее внутреннему счастию. В то время, как Наташу выбирали и она с улыбкой вставала и танцовала по зале, князь Андрей любовался в особенности на ее робкую грацию. В середине котильона Наташа, окончив фигуру, еще тяжело дыша, подходила к своему месту. Новый кавалер опять пригласил ее. Она устала и запыхалась, и видимо подумала отказаться, но тотчас опять весело подняла руку на плечо кавалера и улыбнулась князю Андрею.
«Я бы рада была отдохнуть и посидеть с вами, я устала; но вы видите, как меня выбирают, и я этому рада, и я счастлива, и я всех люблю, и мы с вами всё это понимаем», и еще многое и многое сказала эта улыбка. Когда кавалер оставил ее, Наташа побежала через залу, чтобы взять двух дам для фигур.
«Ежели она подойдет прежде к своей кузине, а потом к другой даме, то она будет моей женой», сказал совершенно неожиданно сам себе князь Андрей, глядя на нее. Она подошла прежде к кузине.
«Какой вздор иногда приходит в голову! подумал князь Андрей; но верно только то, что эта девушка так мила, так особенна, что она не протанцует здесь месяца и выйдет замуж… Это здесь редкость», думал он, когда Наташа, поправляя откинувшуюся у корсажа розу, усаживалась подле него.
В конце котильона старый граф подошел в своем синем фраке к танцующим. Он пригласил к себе князя Андрея и спросил у дочери, весело ли ей? Наташа не ответила и только улыбнулась такой улыбкой, которая с упреком говорила: «как можно было спрашивать об этом?»
– Так весело, как никогда в жизни! – сказала она, и князь Андрей заметил, как быстро поднялись было ее худые руки, чтобы обнять отца и тотчас же опустились. Наташа была так счастлива, как никогда еще в жизни. Она была на той высшей ступени счастия, когда человек делается вполне доверчив и не верит в возможность зла, несчастия и горя.

Пьер на этом бале в первый раз почувствовал себя оскорбленным тем положением, которое занимала его жена в высших сферах. Он был угрюм и рассеян. Поперек лба его была широкая складка, и он, стоя у окна, смотрел через очки, никого не видя.
Наташа, направляясь к ужину, прошла мимо его.
Мрачное, несчастное лицо Пьера поразило ее. Она остановилась против него. Ей хотелось помочь ему, передать ему излишек своего счастия.
– Как весело, граф, – сказала она, – не правда ли?
Пьер рассеянно улыбнулся, очевидно не понимая того, что ему говорили.
– Да, я очень рад, – сказал он.
«Как могут они быть недовольны чем то, думала Наташа. Особенно такой хороший, как этот Безухов?» На глаза Наташи все бывшие на бале были одинаково добрые, милые, прекрасные люди, любящие друг друга: никто не мог обидеть друг друга, и потому все должны были быть счастливы.


На другой день князь Андрей вспомнил вчерашний бал, но не на долго остановился на нем мыслями. «Да, очень блестящий был бал. И еще… да, Ростова очень мила. Что то в ней есть свежее, особенное, не петербургское, отличающее ее». Вот всё, что он думал о вчерашнем бале, и напившись чаю, сел за работу.
Но от усталости или бессонницы (день был нехороший для занятий, и князь Андрей ничего не мог делать) он всё критиковал сам свою работу, как это часто с ним бывало, и рад был, когда услыхал, что кто то приехал.
Приехавший был Бицкий, служивший в различных комиссиях, бывавший во всех обществах Петербурга, страстный поклонник новых идей и Сперанского и озабоченный вестовщик Петербурга, один из тех людей, которые выбирают направление как платье – по моде, но которые по этому то кажутся самыми горячими партизанами направлений. Он озабоченно, едва успев снять шляпу, вбежал к князю Андрею и тотчас же начал говорить. Он только что узнал подробности заседания государственного совета нынешнего утра, открытого государем, и с восторгом рассказывал о том. Речь государя была необычайна. Это была одна из тех речей, которые произносятся только конституционными монархами. «Государь прямо сказал, что совет и сенат суть государственные сословия ; он сказал, что правление должно иметь основанием не произвол, а твердые начала . Государь сказал, что финансы должны быть преобразованы и отчеты быть публичны», рассказывал Бицкий, ударяя на известные слова и значительно раскрывая глаза.