McDonnell WS-199D Alpha Draco kísérleti rakéta (USA)
Addigra a ballisztikus rakéták fejlesztői komoly problémával néztek szembe. Egy interkontinentális repülési hatótávolságú rakéta fejét a pálya leszálló szakaszán túlzott mechanikai és hőterhelésnek kellett kitenni. Meg kellett védeni a negatív tényezőktől, biztosítva a teljesen működőképes töltés eljuttatását a célponthoz. Az optimális megoldások keresésére ezen a területen egy speciális kísérleti rakéta kifejlesztését javasolták.
Az új projekt 1957-ben indult. Kezdetben csak a harci egységek viselkedését kellett tanulmányozni a légkör sűrű rétegeiben. A jövőben elkezdték a sokkrendszer új koncepciójának tesztelésének eszközeként tekinteni. Végül egy bizonyos ideig tanulmányozták egy ígéretes rakéta műholdellenes fegyverként való alkalmazásának kérdését. Figyelemre méltó az a tény, hogy az ilyen eltérő feladatok megoldása nem igényelte a rakéta radikális átdolgozását.
WS-199D rakéta a kilövőn. Fotókijelölés-systems.net
Az Egyesült Államok légiereje által az ötvenes évek végén indított több kísérleti projektnek egyszerre volt hasonló neve. A WS-199D (Fegyverrendszer 199D) elnevezésű projekt részeként az ICBM-ekhez használható harci egységek új változatainak fejlesztését tervezték. A projekt az Alpha Draco ("Alpha Dragon") "sztár" nevet is kapta. A rakéta fejlesztésére és az azt követő tesztekre vonatkozó szerződést a McDonnell megkapta. Számos más szervezet is részt vett a munkában alvállalkozóként.
A WS-199D projekt részeként javasolták a „hagyományos” ballisztikus pálya mentén történő repülés elhagyását és a BGRV (Boost-glide reentry vehicle – „Warbox gyorsítással és tervezéssel”) koncepciójának kidolgozását. A tervek szerint a rakéta összetételébe néhány szilárd hajtóanyagú motoros fokozatot és egy speciális repülőgépváz formájú fejrészt is beépítenének. Feltételezések szerint az első fokozat a komplett rakétát egy előre meghatározott magasságba hozza, a második fokozat feladata a tervezett sebességre való felgyorsítás, majd szétválása után a robbanófej önállóan folytatja vízszintes repülését, egészen a a tárolt energia teljes elvesztése és a meghatározott területre esés.
A számítások szerint a második fokozatnak M = 5-nél nagyobb sebességre kellett volna felgyorsítania a siklót. A repülés során a sebesség észrevehetően csökkenhet, de továbbra is elegendő marad az emeléshez. Az ilyen sebességjelzők lehetővé teszik a WS-199D rakéta robbanófejének hiperszonikus repülőgépek közé sorolását. Sőt, kategóriájának egyik első példája az Egyesült Államokban és a világon.
Egy ilyen működési elvű rakéta segítségével a tudósok tanulmányozhatják a repülőgépváz viselkedését nagy sebességgel a légkör sűrű rétegeiben. Ezen túlmenően lehetőség nyílt egy BGRV típusú rakéta független fegyverként való alkalmazásának lehetőségére is. Mindkét esetben az Alpha Draco projektnek gyakorlatilag alkalmazható eredményeket kellett volna produkálnia.
A WS-199D projekt kísérleti jellegű volt, és nem szántak túl sok időt a megvalósítására. Az új berendezések fejlesztésének, építésének és tesztelésének felgyorsítása érdekében a McDonnell úgy döntött, hogy széles körben alkalmazza a különféle típusú, soros berendezésekből kölcsönzött alkatrészeket. Tehát a tervek szerint a hajtóműveket két szakaszra az MGM-29 Sergeant és a Nike-Hercules rakétákból vették át. A Honeywell vezérlőket biztosított a meglévő modellekhez.
A kész Alpha Dragon rakéta meglehetősen egyszerű kialakítású volt. Az összeszerelésben egy hengeres termék volt, hosszú kúpos orrburkolattal és X-alakú kormányokkal az első fokozat farkán. A második szakasz farkát több ívelt kúp jelenléte különböztette meg. A két lépcső szinte valamennyi belső térfogata szilárd hajtóműves motorok beépítésére adott. A lépcsők kis műszerrekeszei tartalmazták a legegyszerűbb kezelőszerveket.
Felkészülés az indulásra. Fotó: Air Force Space and Missile Museum / afspacemuseum.org
Az első szakasz fő eleme a Sergeant rakétából származó Thiokol TX-20 szilárd hajtóanyagú motor volt. 5,9 m hosszú és 7,9 m átmérőjű acéltörzs volt, a szokásos üzemanyagtöltet 29 s alatt égett ki, 21,7 tf tolóerőt hozva létre. A második fokozatot egy kisebb TX-30-as motorral szerelték fel, ugyanattól a gyártótól. Ez a szintén az egyik soros rakétából vett termék 5,6 másodpercig körülbelül 37 tf tolóerőt fejlesztett ki. A BGRV-koncepciónak megfelelően az első fokozat erősebb motorjának kellett volna biztosítania a rakéta adott magasságra való emelkedését, a második fokozat pedig a kísérleti robbanófej felgyorsításáért volt felelős.
Ismert adatok szerint a WS-199D rakéta kúpos burkolata alatt egy szokatlan tervezésű tervezőrepülő volt. A projekt készítőinek számításai szerint egy önálló repülés kezdetén M = 5 nagyságrendű sebességgel kellett rendelkeznie, ami speciális követelményeket támasztott a tervezéssel szemben. Mechanikai szilárdsággal kellett megkülönböztetni, ráadásul nagy hőmérsékleti terhelést is el kellett viselnie.
Különböző források szerint az Alpha Draco rakéta hasznos terhe lekerekített fejű kúpnak tűnt, és az emelőtest - a tartótest - elképzeléseinek megfelelően épült. A kúpos hajótest körvonalait úgy határozták meg, hogy a nagy sebességű repülés során emelőerő keletkezzen. A belső eszközök magas hőmérsékletekkel szembeni védelme érdekében modern hőálló ötvözetek, ablatív bevonat és más ígéretes megoldások alkalmazását javasolták. A leghatékonyabb védekezési módot ki lehet fejleszteni és a jövőbeni projektekben alkalmazni.
A WS-199D projekt meglehetősen egyszerű kezelőszerveket használt. A rakéta fedélzetén inerciális navigációs rendszer volt robotpilótával kombinálva. A rakéta űrbeli helyzetére vonatkozó adatok alapján parancsokat generáltak a kormánygépekhez. Ugyanakkor a repülésirányítás csak a második szakasz végéig folytatódott. A fejrész szétválása után ellenőrizetlen siklórepülésbe ment át. A fedélzeten azonban saját berendezései voltak - az adatok gyűjtésére és továbbítására.
Az összeszerelt Alpha Draco termék hossza valamivel több mint 14 m. A maximális hajótest átmérőt a TX-20 motor méretei határozták meg, és 790 mm volt. A stabilizátorok fesztávolsága 2,16 m, tömegük különböző források szerint meghaladta a 4,5-5 tonnát.
A kísérleti rakétát az MGR-1 Honest John soros komplexum földi hordozórakétájáról akarták elindítani. Egy háromtengelyes kerekes alvázon nyitott fülke és emelőgerenda-vezető volt. A rakéta kilövése előtt egy ilyen gépet emelőkre kellett akasztani és a vezetőt adott szögbe emelni. Ezután beindították a motort, és a rakéta elkezdte repülni.
Az MGR-1 Honest John rakétarendszer, melynek indítóját a WS-199D rakétával használták. Fotó: Wikimedia Commons
A WS-199D projekt fejlesztése 1958 végére befejeződött, ezt követően McDonnell és alvállalkozói megkezdték a jövőbeli tesztek előkészületeit. Minden új egységet legyártottak, valamint sorozatos alkatrészeket kaptak. Ezek közül több kísérleti rakétát is összeállítottak, amelyeket a közeljövőben a Cape Canaveral-i kísérleti helyszínre kellett volna küldeni. Az LC-10 kilövőállást próbaindításokra osztották ki. A repülésnek az Atlanti-óceán felett kellett volna lezajlania.
Az Alpha Dragon rakéta szokásos repülési programja a következő volt. Egy kilövésvezető segítségével a rakéta a megengedett legnagyobb magassági szögig emelkedett. A kezelő parancsára az első fokozat motorját begyújtották. Félperces munkával 12800 m magasra emelte a rakétát, majd az első fokozatot ledobták, ráadásul a rakéta repülés közben előredőlt. A kívánt szög elérése után beindították a második szakasz motorját. Segítségével a WS-199D-nek 30500 5 m magasságba kellett volna feljutnia, és legalább M = 380 sebességre felgyorsulnia. Továbbá az elhasznált második szakaszt leválasztották a fejrészről, a burkolatot ledobták. A vitorlázó repülőgépek önálló repülésbe kezdtek. Számítások szerint a kiindulóponttól 400-XNUMX km-re vonulhatna nyugdíjba.
16. február 1959-án a légierő SAC szakemberei és a vállalkozók végrehajtották egy új kísérleti rakéta első próbaindítását. A WS-199D termék sikeresen elérte a megadott magasságot és elérte a szükséges sebességet, majd ledobta a tervezőegységet. Utóbbi több mint 30 km magasságból ereszkedve a számítottnál nagyobb repülési távolságot mutatott. A sikló a kiindulási ponttól 415 km-re esett a vízbe. Minden rendszer normálisan működött, a szükséges információkat összegyűjtöttük. Az első próbaindítást sikeresnek ítélték.
Pontosan egy hónappal később fellőtték a második rakétát. Talán ezek előtt a tesztek előtt véglegesítették a meglévő Alpha Draco-tervet, de erről nincsenek részletek. Az új kilövés is sikeres volt, de ezúttal a rakéta kevésbé mutatott nagy hatótávolságú karakterisztikát. Vízbe esésének pontja 393 km-re volt az indítóállástól.
Április 27-én megtörtént a harmadik, egyben utolsó tesztindítás. A rakéta első fokozata normálisan működött, és előre meghatározott magasságra emelte. Az utolsó kanyar után bekapcsolták a második fokozat motorját, de a vezérlőrendszerek meghibásodtak. A rakéta rossz irányt vett. Néhány másodperccel ezután a negatív következmények elkerülése érdekében a tesztelők kénytelenek voltak aktiválni a rakéta önfelszámolóját. A repülés kevesebb mint egy percig tartott, és ezalatt a rakétának nem volt ideje jelentősen eltávolodni az indítóállástól.
A három végrehajtott indításból csak kettő volt sikeres, és a teszteredményeket kielégítőnek ítélték. Két repülés során is jelentős mennyiségű információt sikerült összegyűjteniük a szakembereknek a különböző rendszerek nehéz körülmények közötti működéséről, valamint néhány új megoldást a gyakorlatban is kipróbálhattak. Már nem volt tervben a tesztelés folytatása, hiszen most a különböző szervezetek tervezőinek kellett megküzdeniük az új tapasztalatok bevezetésével.
Alpha Draco induláskor. Fotó Space.skyrocket.de
A teszteredmények elemzése azt mutatta, hogy a BGRV-típusú rendszerek általában katonai felhasználási szempontból érdekesek, de gyakorlati alkalmazást egyelőre nem találtak. Ez a koncepció további kutatást, tesztelést és kísérletezést igényel. Csak ezt követően lehetett elkezdeni egy teljes értékű tervezési robbanófejet az ígéretes ballisztikus rakéták számára.
Ugyanakkor a McDonnell WS-199D Alpha Draco projekt bizonyos fejlesztései már most megvalósulhatnak. Tehát a gyakorlatban kimutatták, hogy a robbanófej kúpos alakja legalább 3-3,5 egység aerodinamikai minőség elérését teszi lehetővé, és ez lehetővé tette a repülési távolság növelését. Ezen kívül lehetőség nyílt a repülés közben kipróbált hővédelmi eszközök használatára is. Alkalmazásukat a stratégiai fegyverek területén, valamint a feltörekvő űrhajózásban kellett volna megtalálniuk.
A WS-199D projekt elméleti és gyakorlati fejlesztéseit először egy ígéretes LGM-30 Minuteman interkontinentális ballisztikus rakéta létrehozásához használták fel. Az Alpha Dragon tapasztalatait figyelembe véve robbanófejeket építettek egy ilyen rakétához. A jövőben ezeket a fejlesztéseket fejlesztették ki, és már új formában alkalmazták a stratégiai rakétafegyverek minden további projektjében.
A NASA már az ötvenes évek végén érdeklődött egy teherhordó testű repülőgép teszteredményei iránt. Hamarosan ez a szervezet elindította saját programját, amelynek célja a repülőgépek nem szabványos architektúrájának részletesebb tanulmányozása volt. A hatvanas évek eleje óta a NASA és a kapcsolódó repülőgépgyártók különféle szokatlan repülőgépeket építenek és tesztelnek. Ez a program érezhető hatást gyakorolt a visszatérő űrhajók területén végzett további fejlesztésekre.
Egyes jelentések szerint az Alpha Draco rakétát, a WS-199 kód alatti többi fejlesztéshez hasonlóan, egy ideig ígéretes fegyvernek tekintették az alacsony pályán lévő űrhajók elleni küzdelemben. Erről a témáról azonban nem áll rendelkezésre részletes információ. Ezenkívül a termék jellemzőire vonatkozó ismert információk lehetővé teszik, hogy kétségbe vonják a termék ilyen célokra való felhasználásának lehetőségét. A helyzet az, hogy a kétfokozatú hajtóművek jellemzői elégtelenek lehetnek ahhoz, hogy a rakétát vagy annak robbanófejét a szükséges több száz kilométeres magasságra hozzák.
A McDonnell WS-199D Alpha Draco kísérleti projekt munkája kevesebb mint két évig tartott, és mindössze három kísérleti rakéta kilövésével ért véget. A rövid időtartam ellenére azonban nagy mennyiségű információgyűjtéssel zárultak az új rakétatechnika megalkotásában használható ígéretes technológiákról és megoldásokról. A projekt egyes ötleteinek egy részét a mai napig használják különböző területeken, és sikeresen megbirkózik a feladatok megoldásával.
A honlapok szerint:
http://designation-systems.net/
https://globalsecurity.org/
http://alternatewars.com/
http://militaryparitet.com/
http://space.skyrocket.de/
Információk