Lockheed Martin X-33 - Lockheed Martin X-33

X-33
2009 SürümüX33.JPG
X-33'ün uçuş sırasında simüle edilmiş görünümü
FonksiyonVidasız yeniden kullanılabilir uzay uçağı teknoloji göstericisi
Üretici firmaLockheed Martin
Menşei ülkeAmerika Birleşik Devletleri
Proje maliyeti922 milyon dolar NASA + 357 milyon dolar Lockheed Martin[1]
Boyut
Yükseklik20 m (66 ft)[2]
kitle129.000 kg (285.000 lb)[2]
Aşamalar1
Başlatma geçmişi
Durumİptal edildi
Motor ayrıntıları
Motorlar2 XRS-2200 doğrusal havacılık[1]
İtme1.800 kN (410.000 lbf)[1]
YakıtFÜME BALIK /LH2

Lockheed Martin X-33 mürettebatsız, alt ölçekli bir teknoloji göstericisiydi yörünge altı uzay düzlemi 1990'larda altında geliştirildi ABD hükümeti Fonlu Uzay Fırlatma Girişimi programı. X-33, bir teknoloji göstericisiydi. VentureStar Yeni nesil olması planlanan, ticari olarak işletilen yörünge uzay uçağı yeniden kullanılabilir fırlatma aracı. X-33, NASA'nın ihtiyaç duyduğuna inandığı bir dizi teknolojiyi uçuş testi yapacaktı. tek aşamalı yörüngeye yeniden kullanılabilir fırlatma araçları (SSTO RLV'ler), örneğin metalik termal koruma sistemleri, bileşik kriyojenik yakıt depoları sıvı hidrojen, havacılık motoru, otonom (vidasız) uçuş kontrolü, aerodinamik operasyonlar aracılığıyla hızlı uçuş dönüş süreleri ve kaldırıcı vücut aerodinamik.

Basınç testi sırasında 21 metrelik kanat açıklığı ve çok loblu, kompozit malzeme yakıt deposundaki arızalar, sonuçta 2001'in başlarında program için federal desteğin geri çekilmesine yol açtı. Lockheed Martin ilgisiz testler gerçekleştirdi ve kısa bir süre sonra tek bir başarı elde etti. 2 metrelik ölçekli bir model kullanarak 2009 gibi kısa bir süre önce başarısızlıklar dizisi.[3]

Tarih

1994 yılında NASA, Yeniden Kullanılabilir Fırlatma Aracı (RLV) programı Bu, diğer şeylerin yanı sıra, birkaç yıl içinde X-33'ün geliştirilmesine yol açtı.[4] Bu programdaki bir diğer önemli araç, Yörünge Bilimleri X-34 1996'da X-33 ile eşzamanlı olarak geliştirilen.[4]RLV programının hedefleri:[4]

  • "Yükleri önemli ölçüde daha düşük maliyetle sunabilen yeni nesil alan güçlendiricilere yol açan teknolojileri göstermek"
  • "ABD havacılık ve uzay üreticilerini küresel pazarda daha rekabetçi hale getirecek gelişmiş ticari fırlatma sistemlerinin geliştirilmesi için bir teknoloji üssü sağlamak."

X-33 için öneriler şunlardan tasarımlar içeriyordu:[5]

  • Rockwell
  • Lockheed Martin
  • McDonnell Douglas

X-33 sözleşmesi 1996 yılında LM'ye verildi ve 1999 yılına kadar 1 milyar dolar harcandı, yaklaşık yüzde 80'i NASA'dan geldi ve özel şirketler tarafından ek para sağlandı.[4] Hedef, 1999 yılına kadar ilk uçuşa ve 2005 yılına kadar bir operasyon uzay aracına sahip olmaktı.[4]

.. dönmesi aylar değil günler süren bir araç yapmak; binlerce değil düzinelerce insan çalışacak; şu anki maliyetinin onda biri olan başlatma maliyetleri ile. Hedefimiz, bir pound yükün yörüngeye taşınmasının maliyetini 10.000 $ 'dan 1.000 $' a düşürecek yeniden kullanılabilir bir fırlatma aracıdır.

— D.RLV programında Goldin NASA yöneticisi[4]

X-33 için sunulan üç tasarım teklifi vardı ve L.M. versiyonu kazandı ve daha da geliştirildi.[5] Lockheed Martin önerisi 2 Temmuz 1996'da seçildi.[5] Bununla birlikte, projenin bir karbon kompozit hidrojen yakıt tankı ile sorunları olması üzerine, X-33 programı 2001 başlarında iptal edildi.[6] Program NASA tarafından yönetildi Marshall Uzay Uçuş Merkezi.[5]

İptal edildikten birkaç yıl sonra, hidrojen yakıt tankıyla ilgili sorunlar havacılık şirketleri tarafından çözüldü.[7]

Tasarım ve gelişim

X-33 modeli 1997'de rüzgar tünelinde test edilmek üzere hazırlanıyor
X-33'ün termal koruma sistemi testi, 1998
X-33'ün yörüngede uzay sanatı
Uzayda bunun başka bir kavramı

Kaldırıcı gövde şekli, kompozit çok loblu sıvı yakıt tankları ve havacılık motoru kullanılarak, NASA ve Lockheed Martin bir uçağın uygulanabilirliğini gösterecek bir uçağı test etmeyi umuyordu. tek aşamalı yörüngeye (SSTO) tasarımı. Tek bir aşamada yörüngeye ulaşabilen bir uzay aracı, düşük Dünya yörüngesine ulaşmak için harici yakıt tanklarına veya hızlandırıcılara ihtiyaç duymaz. Mekik ve Apollo roketleri gibi fırlatma araçlarıyla "sahneleme" ihtiyacını ortadan kaldırmak, doğası gereği daha güvenilir ve daha güvenli bir uzay fırlatma aracına yol açacaktır. X-33, uçak benzeri güvenliğe yaklaşmazken, X-33, 0.997 güvenilirliğini veya 1.000 fırlatmanın 3'ünü göstermeye çalışacaktı ki bu, Uzay mekiği. Planlanan 15 deneysel X-33 uçuşu ancak bu istatistiksel değerlendirmeye başlayabilirdi.

X-33 fırlatma tesisi zaten tamamlandı Edwards Hava Kuvvetleri Üssü.

Mürettebatsız uçak, Edwards Hava Kuvvetleri Üssü üzerine inşa edilmiş özel olarak tasarlanmış bir tesisten dikey olarak fırlatılmış olacaktı.[8] ve yatay olarak indi (VTHL ) görevinin sonunda bir pistte. İlk alt yörünge test uçuşları, Edwards AFB'den Dugway Deneme Alanları güneybatı tuz gölü şehri, Utah Bu test uçuşları tamamlandıktan sonra, Edwards Hava Kuvvetleri Komutanlığı'ndan başka uçuş testleri Malmstrom AFB içinde Great Falls, Montana, daha yüksek hızlarda ve irtifalarda uçak ısınması ve motor performansı hakkında daha eksiksiz veri toplamak.[kaynak belirtilmeli ]

2 Temmuz 1996'da NASA, Lockheed Martin'i seçti Yoğun çalışma nın-nin Palmdale, Kaliforniya, RLV programı için X-33 deneysel aracını tasarlamak, oluşturmak ve test etmek için. Lockheed Martin'in X-33 için tasarım konsepti, rakip konseptler yerine seçildi: Boeing ve McDonnell Douglas. Boeing bir Uzay mekiği türetilmiş tasarım ve McDonnell Douglas, dikey kalkış ve inişe dayalı bir tasarım önerdi (VTVL ) DC-XA test aracı.[kaynak belirtilmeli ]

Vidasız X-33'ün 15 yörünge altı sıçrama ile 75,8 km rakıma uçması planlandı.[9] Bir roket gibi dik olarak fırlatılacaktı ve düz bir uçuş yoluna sahip olmak yerine, uçuşun yarısı boyunca çapraz olarak yukarı uçacak, aşırı yüksek irtifalara ulaşacak ve ardından uçuşun geri kalanı için piste geri dönecekti.

X-33'ün hiçbir zaman 100 km'den daha yükseğe veya yörünge hızının yarısından daha hızlı uçması amaçlanmadı. Herhangi bir başarılı test gerçekleşmiş olsaydı, sonuçları önerilen bir yörünge aracına uygulamak için ekstrapolasyon gerekli olurdu.[9]

X-33'ü tasarlama ve inşa etme kararı, NASA'nın "Uzaya Erişim" başlıklı dahili bir çalışmasından doğdu.[10] Diğer uzay taşımacılığı çalışmalarından farklı olarak, "Uzaya Erişim" bir aracın tasarımı ve yapımı ile sonuçlanacaktı.

Ticari uzay uçuşu

NASA ile paylaşılan X-33 deneyimine dayanarak, Lockheed Martin tam ölçekli bir SSTO RLV için iş incelemesi yapmayı umuyordu. VentureStar ticari yollarla geliştirilip işletilecek. Amaç, uzay taşıma sistemlerini, Uzay mekiği, NASA bunun yerine yeniden kullanılabilir fırlatma aracını çalıştırmak için özel sektöre bakacak ve NASA ticari fırlatma sağlayıcısından fırlatma hizmetleri satın alacaktır. Bu nedenle, X-33 yalnızca uzay uçuş teknolojilerini geliştirmekle ilgili değildi, aynı zamanda ticari bir yeniden kullanılabilir fırlatma aracını mümkün kılmak için gereken teknolojiyi başarılı bir şekilde göstermekti.[kaynak belirtilmeli ]

VentureStar uzaya uçan ilk ticari uçak olacaktı. VentureStar uzun kıtalar arası uçuşlar için tasarlandı ve 2012 yılına kadar hizmete girmesi gerekiyordu, ancak bu proje hiçbir zaman finanse edilmedi veya başlatılmadı.[kaynak belirtilmeli ]

Aerospike motoru test etmek Stennis Uzay Merkezi, 6 Ağustos 2001

İptal

Program Şubat 2001'de iptal edildi.[6] Bunun temel nedeni, yakıt depolarının tamamlanmasında yaşanan gecikme olarak bildirildi.[6]

Prototipin inşası parçaların% 96'sı ve fırlatma tesisi% 100 ile% 85 oranında monte edildi.[8] Program 2001 yılında NASA tarafından iptal edildiğinde, uçuş dengesizliği ve fazlalığı dahil uzun bir dizi teknik zorluğun ardından tamamlandı ağırlık.

Özellikle, kompozit sıvı hidrojen yakıt tankı Kasım 1999'daki test sırasında başarısız oldu. Tank, ağırlığını azaltmak için petek kompozit duvarlardan ve iç yapılardan inşa edildi. Tek aşamadan yörüngeye operasyonlar için gerekli teknolojileri göstermesi için geminin daha hafif bir tanka ihtiyaç vardı. Hidrojen yakıtlı bir SSTO aracı kütle oranı aracın ağırlığının yakıtsız tam dolu ağırlığın% 10'u olmalıdır. Bu, bir aracın Uzay Mekiği tarafından kullanılan harici güçlendiricilere ve yakıt tanklarına ihtiyaç duymadan alçak Dünya yörüngesine uçmasına izin verecektir. Ancak yakıt doldurma ve basınç testleri sırasında kompozit tank test standında başarısız olduktan sonra NASA, zamanın teknolojisinin böyle bir tasarım için yeterince gelişmiş olmadığı sonucuna vardı. Kompozit tank duvarları daha hafif olsa da, garip hidrojen tankı şekli, kompozit tankın toplam kütlesini alüminyum bazlı bir tankınkinin üzerine çıkaran karmaşık bağlantılarla sonuçlandı.[11]

NASA bilim adamları tarafından sıvı hidrojen (LH2) çok loblu tank çekirdeğinde keşfedilen mikro çatlak sorunu Goddard Uzay Uçuş Merkezi nihayetinde NASA'nın X-33 programını iptal etmesine neden oldu

NASA, iptal edilmeden önce projeye 922 milyon dolar ve Lockheed Martin de 357 milyon dolar yatırım yapmıştı. Uzay fırlatma işindeki değişiklikler nedeniyle - aşağıdakiler gibi şirketlerin karşılaştığı zorluklar dahil Globalstar, Teledezik, ve İridyum ve bunun sonucunda yıllık ticari uydu fırlatma sayısında beklenen düşüş - Lockheed Martin, X-33'ün hükümet desteği olmadan özel olarak geliştirilmeye devam edilmesinin karlı olmayacağını düşündü.[kaynak belirtilmeli ]

Genel özellikleri

  • Uzunluk: 69 ft (21 metre)
  • Genişlik: 77 ft (23 metre)
  • Maksimum kalkış ağırlığı: 285.000 lb (129.274 kg)
  • Yakıt Kapasitesi: 210.000 lb (95.000 kg)
  • Enerji santrali: 2 × XRS-2200 doğrusal havacılık roket motoru Her biri 410.000 lbf (1.800 kN) itme

Verim

  • Azami hız: 9,896 mil / saat (15,926 km / saat, 8,599 kn)
  • Azami hız: Mach 13

Devam eden araştırma

2001'deki iptalden sonra, mühendisler karbon fiber kompozitten çalışan bir sıvı oksijen tankı yapabildiler.[12] Testler, kompozitlerin sıvı-oksijen tankları için uygun malzemeler olduğunu gösterdi[13]

7 Eylül 2004'te Northrop Grumman ve NASA mühendisleri, tekrarlanan yakıt doldurma ve simüle edilmiş fırlatma döngüleri yeteneğini gösteren karbon fiber kompozit malzemeden yapılmış bir sıvı-hidrojen tankını açıkladı.[7] Northrop Grumman, bu başarılı testlerin, şirketin büyük kompozit tanklar olmadan inşa etmesini sağlayacak yeni üretim süreçlerinin geliştirilmesini ve iyileştirilmesini sağladığını belirtti. otoklav; ve tek kademeli yörünge araçta kullanıma uygun uyumlu yakıt tanklarının tasarımı ve mühendislik gelişimi.[14]

Alternatif öneriler

Beş şirket ilgilerini dile getirdi ve konsept önerdi. Bu beş Lockheed Martin'den Rockwell ve McDonnell Douglas, daha ayrıntılı teklifler için çalışmak üzere seçildi.[15]

Rockwell

Rockwell bir Uzay mekiği türetilmiş tasarım.[16] Birini kullanırdı Uzay Mekiği Ana Motoru (SSME) ve iki RL-10 -5A motorlar.[17]:49

Rockwell yörüngeye ulaşmak için sonraki tam ölçekli bir sistemde altı Rocketdyne RS-2100 motorlar.[17]:49

McDonnell Douglas

McDonnell Douglas sıvı oksijen / hidrojen çan motorları kullanan bir tasarıma sahipti. dikey kalkış ve iniş DC-XA test aracı.[6] Ana tahrik sistemi için tek bir SSME kullanacaktı.[17]:47[18]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b c Mark Wade. "X-33". Encyclopedia Astronautica. Arşivlenen orijinal 15 Şubat 2017 tarihinde. Alındı 25 Şubat 2015.
  2. ^ a b Vikikaynak: X-33 Advanced Technology Demonstrator
  3. ^ David, Leonard (15 Ekim 2009). "Yeniden kullanılabilir roket uçağı test uçuşunda yükseliyor". NBC Haberleri. Alındı 27 Ekim 2009.
  4. ^ a b c d e f Yeniden Kullanılabilir Fırlatma Aracı
  5. ^ a b c d X-33 Yüklenici Tasarım Önerileri Eylül 2009 Üç teklifi de gösterir
  6. ^ a b c d McDonnell Douglas tarafından X-33 Önerisi - Bilgisayar Grafiği Eylül 2009
  7. ^ a b Northrop Grumman. "Northrop Grumman, NASA Prototip Kompozit Kriyojenik Yakıt Tankının Tam Testi", Haber Bültenleri, 7 Eylül 2004, erişim tarihi 9 Ocak 2017.
  8. ^ a b "X-33 Fırlatma Kompleksi (Alan 1-54)" (PDF). USAF. Arşivlenen orijinal (PDF) 2011-06-05 tarihinde. Alındı 2011-06-30.
  9. ^ a b "Çevresel Etki Beyanı, Niyet Bildirimi 96-118". NASA. 7 Ekim 1996. Uçuş testleri, Mach 15'e kadar hızları ve yaklaşık 75.800 metreye kadar olan irtifaları içerecekti ... Test programı, toplam 15 uçuş için temel alındı.
  10. ^ "X-33'ün Politika Kökeni". NASA. 23 Eylül 1998.
  11. ^ Bergin, Chris (4 Ocak 2006). "X-33 / VentureStar - Gerçekte ne oldu". NASA Uzay Uçuşu.
  12. ^ Graf Neil (2001). "Alt Ölçekli Kompozit Sıvı Oksijen Tankı Testi" (PDF). Yüksek Performanslı Kompozitler.
  13. ^ Graf Neil (2001). "Kompozit Malzemelerin Oksijen Uyumluluk Testi" (PDF). Yüksek Performanslı Kompozitler.
  14. ^ Black, Sara (Kasım 2005). "Kriyojenler için kompozit tanklarla ilgili bir güncelleme". Yüksek Performanslı Kompozitler.
  15. ^ X33; Wade
  16. ^ Rockwell Uluslararası X-33 Teknoloji Gösterici Önerisi görüntü
  17. ^ a b c RAND 1995 Transatmosferik araçlar üzerine Hava Kuvvetleri Projesi - Bölüm 3
  18. ^ Tam 1995 RAND TAV atölye bildirisi

Dış bağlantılar