Экспериментальная ракета McDonnell WS-199D Alpha Draco (США)

В середине пятидесятых годов Стратегическое авиационное командование военно-воздушных сил США искало новые способы повышения технических и боевых характеристик ракетного вооружения. Среди прочего, осуществлялся поиск новых идей и решений, а также необычных концепций оружия. Для проверки оригинальных идей требовались экспериментальные образцы, одним из которых стало изделие WS-199D Alpha Draco от компании McDonnell.

К тому времени разработчики баллистических ракет столкнулись с серьезной проблемой. Головная часть ракеты с межконтинентальной дальностью полета на нисходящем участке траектории должна была подвергаться чрезмерным механическим и температурным нагрузкам. Ее требовалось защитить от негативных факторов, обеспечив доставку к цели полностью работоспособного заряда. Для поиска оптимальных решений в этой области было предложено разработать специальную экспериментальную ракету.


Новый проект стартовал в 1957 году. Изначально он был необходим только для изучения особенностей поведения боевых частей в плотных слоях атмосферы. В дальнейшем его стали рассматривать в качестве средства проверки новой концепции ударной системы. Наконец, с определенного времени прорабатывался вопрос использования перспективной ракеты как противоспутникового оружия. Примечателен тот факт, что для решения столь разных задач не требовалась кардинальная переработка ракеты.

Экспериментальная ракета McDonnell WS-199D Alpha Draco (США)
Ракета WS-199D на пусковой установке. Фото Designation-systems.net


Сразу несколько экспериментальных проектов, запущенных ВВС США в конце пятидесятых годов, имели схожее название. Проработка новых вариантов боевых частей для МБР должна была вестись в рамках проекта с обозначением WS-199D (Weapon System 199D). Также проекту присвоили «звездное» имя Alpha Draco («Альфа Дракона»). Контракт на разработку ракеты и последующие ее испытания получила компания McDonnell. Несколько других организаций должны были участвовать в работах на правах субподрядчиков.

В рамках проекта WS-199D предложили отказаться от «традиционного» полета по баллистической траектории и проработать концепцию BGRV (Boost-glide reentry vehicle – «Боевой блок с разгоном и планированием»). В состав ракеты планировалось включить пару ступеней с твердотопливными двигателями и головную часть, выполненную в виде специального планера. Предполагалось, что первая ступень будет выводить ракету в сборе на заданную высоту, задачей второй ступени станет разгон до расчетной скорости, а после ее отделения головная часть будет продолжать горизонтальный полет самостоятельно, вплоть до полной потери запасенной энергии и падения в указанный район.

Согласно расчетам, вторая ступень должна была разгонять планер до скорости более М=5. Во время полета скорость могла заметным образом снижаться, но все же оставаться достаточной для образования подъемной силы. Такие показатели скорости позволяют относить головную часть ракеты WS-199D к категории гиперзвуковых летательных аппаратов. Более того, она оказывается одним из первых образцов своего класса как в Соединенных Штатах, так и в мире.

Используя ракету с такими принципами работы, ученые могли исследовать поведение планера на высоких скоростях в плотных слоях атмосферы. Кроме того, можно было изучить возможность применения ракеты типа BGRV в качестве самостоятельного оружия. В обоих случаях проект Alpha Draco должен был дать практически применимые результаты.

Проект WS-199D носил экспериментальный характер и на его реализацию отводилось не слишком много времени. Для ускорения разработки, строительства и испытаний новой техники компания «Макдоннелл» решила широко использовать доступные комплектующие разных типов, заимствованные у серийной техники. Так, двигатели для двух ступеней планировалось взять у ракет MGM-29 Sergeant и Nike-Hercules. Средства управления существующих моделей предоставила компания Honeywell.

Готовая ракета «Альфа Дракона» имела достаточно простую конструкцию. В сборе она представляла собой цилиндрическое изделие с длинным коническим головным обтекателем и Х-образными рулями на хвосте первой ступени. Хвост второй ступени отличался наличием нескольких изогнутых конусов. Почти все внутренние объемы двух ступеней отдавались под установку твердотопливных двигателей. Небольшие приборные отсеки ступеней вмещали простейшие средства управления.


Подготовка к старту. Фото Air Force Space and Missile Museum / аfspacemuseum.org


Основным элементом первой ступени был твердотопливный двигатель Thiokol TX-20 от ракеты Sergeant. Он имел стальной корпус длиной 5,9 м диаметром 7,9 м. Штатный заряд топлива выгорал за 29 с, создавая тягу 21,7 тс. Вторая ступень комплектовалась менее крупным двигателем TX-30 от того же производителя. Это изделие, так же взятое у одной из серийных ракет, развивало тягу около 5,6 тс в течение 37 с. В соответствии с концепцией BGRV, более мощный двигатель первой ступени должен был обеспечивать подъем ракеты на заданную высоту, а вторая ступень отвечала за разгон опытной головной части.

По известным данным, под коническим обтекателем ракеты WS-199D располагался планирующий летательный аппарат необычной конструкции. Согласно расчетам авторов проекта, в начале самостоятельного полета он должен был иметь скорость порядка М=5, что предъявляло особые требования к конструкции. Она должна была отличаться механической прочностью, а кроме того, выдерживать высокие температурные нагрузки.

Согласно разным источникам, полезная нагрузка ракеты Alpha Draco была похожа на конус со скругленной головной частью и была построена в соответствии с идеями lifting body – несущего корпуса. Обводы конического корпуса были определены таким образом, что при высокоскоростном полете создавали подъемную силу. Для защиты внутренних устройств от высоких температур предлагалось использовать современные жаропрочные сплавы, абляционное покрытие и другие перспективные решения. Наиболее эффективный способ защиты мог получить развитие и найти применение в будущих проектах.

Проект WS-199D предусматривал использование достаточно простых средств управления. На борту ракеты присутствовала инерциальная навигационная система, совмещенная с автопилотом. На основании данных о положении ракеты в пространстве вырабатывались команды для рулевых машинок. При этом управление полетом продолжалось только до конца работы второй ступени. После ее отделения головная часть переходила в неуправляемый планирующий полет. Впрочем, на ее борту присутствовала собственная аппаратура – для сбора и передачи данных.

Изделие Alpha Draco в сборе имело длину чуть более 14 м. Максимальный диаметр корпуса был обусловлен габаритами двигателя TX-20 и составлял 790 мм. Размах стабилизаторов – 2,16 м. Масса, по разным данным, превышала 4,5-5 т.

Экспериментальная ракета должна была стартовать с наземной пусковой установки от серийного комплекса MGR-1 Honest John. На трехосном колесном шасси находились открытая кабина и подъемная балочная направляющая. Перед стартом ракеты такая машина должна была вывешиваться на домкратах и поднимать направляющую на заданный угол. Далее осуществлялся запуск двигателя, и ракета начинала свой полет.


Ракетный комплекс MGR-1 Honest John, пусковая установка которого использовалась с ракетой WS-199D. Фото Wikimedia Commons


Разработка проекта WS-199D завершилась к концу 1958 года, после чего компания McDonnell и ее субподрядчики начали подготовку к будущим испытаниям. Были изготовлены все новые агрегаты, а также получены серийные детали. Из них собрали несколько опытных ракет, которые в ближайшем будущем следовало отправить на полигон на мысе Канаверал. Для проведения тестовых запусков была выделена стартовая площадка LC-10. Полеты должны были проходить над Атлантическим океаном.

Стандартная полетная программа для ракеты «Альфа Дракона» выглядела следующим образом. При помощи пусковой направляющей ракета поднималась на максимально допустимый угол возвышения. По команде оператора осуществлялось зажигание двигателя первой ступени. За полминуты работы он поднимал ракету на высоту 12800 м. Затем осуществлялся сброс первой ступени, а кроме того, ракета наклонялась вперед по ходу полета. После выхода на требуемый угол осуществлялся запуск двигателя второй ступени. С его помощью WS-199D должна была подниматься на высоту 30500 м и разгоняться до скоростей не менее М=5. Далее отработанная вторая ступень отделялась от головной части, сбрасывался обтекатель. Планирующий летательный аппарат начинал самостоятельный полет. По расчетам, он мог удалиться на 380-400 км от точки старта.

16 февраля 1959 года специалисты САК ВВС и компаний-подрядчиков провели первый испытательный запуск новой экспериментальной ракеты. Изделие WS-199D успешно вышло на заданную высоту и набрало требуемую скорость, после чего сбросило планирующий блок. Спускаясь с высоты более 30 км, последний показал дальность полета выше расчетной. Планер упал в воду на расстоянии в 415 км от точки старта. Все системы отработали штатно, и была собрана необходимая информация. Первый испытательный запуск посчитали успешным.

Ровно через месяц состоялся запуск второй ракеты. Возможно, перед этими испытаниями существующая конструкция Alpha Draco была доработана, но подробные сведения на этот счет отсутствуют. Новый запуск так же был успешным, но на этот раз ракета показала менее высокие характеристики дальности. Точка ее падения в воду находилась в 393 км от стартовой площадки.

27 апреля состоялся третий и последний испытательный пуск. Первая ступень ракеты отработала штатно и подняла ее на заданную высоту. После доворота включился двигатель второй ступени, но произошел сбой систем управления. Ракета взяла неправильный курс. Через несколько секунд после этого, во избежание негативных последствий, испытатели были вынуждены активировать самоликвидатор ракеты. Полет продолжался менее минуты, и за это время ракета не успела значительно удалиться от стартовой площадки.

Из трех проведенных запусков только два завершились успехом, и результаты испытаний посчитали удовлетворительными. Даже за два полета специалистам удалось собрать значительный объем информации о работе различных систем в сложных условиях, а также проверить на практике некоторые новые решения. Возобновлять испытания больше не планировалось, поскольку теперь конструкторам разных организаций предстояло заниматься внедрением нового опыта.


Alpha Draco в момент старта. Фото Space.skyrocket.de


Анализ результатов испытаний показал, что системы типа BGRV, в целом, представляют интерес с точки зрения военного использования, но пока не могут найти практическое применение. Эта концепция нуждалась в дополнительных исследованиях, испытаниях и экспериментах. Только после этого можно было приступать к разработке полноценного планирующего боевого блока для перспективных баллистических ракет.

В то же время, определенные наработки по проекту McDonnell WS-199D Alpha Draco можно было внедрять уже сейчас. Так, на практике было показано, что коническая форма боевого блока позволяет получить аэродинамическое качество не менее 3-3,5 единицы, а это давало возможность нарастить дальность полета. Кроме того, можно было использовать проверенные в полете средства тепловой защиты. Они должны были найти применение в области стратегических вооружений, а также в зарождающейся космонавтике.

Теоретические и практические наработки по проекту WS-199D впервые были использованы при создании перспективной межконтинентальной баллистической ракеты LGM-30 Minuteman. С учетом опыта «Альфы Дракона» были построены боевые блоки для такой ракеты. В дальнейшем эти наработки получили развитие и уже в новом виде использовались во всех последующих проектах стратегического ракетного вооружения.

Уже в конце пятидесятых результатами испытаний летательного аппарата с несущим корпусом заинтересовались в NASA. Вскоре эта организация запустила собственную программу, целью которой было более подробное изучение нестандартной архитектуры летательных аппаратов. С начала шестидесятых NASA и смежные авиастроительные организации строили и испытывали различные необычные самолеты. Эта программа оказала заметное влияние на дальнейшие разработки в области возвращаемых космических кораблей.

По некоторым данным, ракета Alpha Draco, как и другие разработки под шифром WS-199, с определенного времени рассматривалась в качестве перспективного оружия для борьбы с космическими аппаратами на низких орбитах. Однако подробные сведения на этот счет отсутствуют. Более того, известные сведения о характеристиках этого изделия позволяют сомневаться в самой возможности его использования в таких целях. Дело в том, что характеристики двигателей двух ступеней могли быть недостаточными для вывода ракеты или ее боевого блока на требуемую высоту в сотни километров.

Работы по экспериментальному проекту McDonnell WS-199D Alpha Draco длились менее двух лет и завершились всего тремя запусками опытных ракет. Однако, несмотря на малую продолжительность, они завершились сбором большого объема информации о перспективных технологиях и решениях, пригодных для использования при создании новой ракетной техники. Некоторые из идей этого проекта до сих пор используются в разных сферах и успешно справляются с решением поставленных задач.

По материалам сайтов:
http://designation-systems.net/
https://globalsecurity.org/
http://alternatewars.com/
http://militaryparitet.com/
http://space.skyrocket.de/
Автор:
Рябов Кирилл
Ctrl Enter

Заметив ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

2 комментария
Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти