«Летающий фюзеляж» Northrop M2-F2 и HL-10

Northrop HL-10 – один из 5 летательных аппаратов летно-исследовательского центра НАСА Эдвардс (Драйда, штат Калифорния). Данные машины были построены для изучения и проверки возможностей безопасного маневрирования и посадки аппарата с низким аэродинамическим качеством после возвращения из космоса. Исследования с использованием HL-10 и других подобных аппаратов проводились в июле 1966 – ноябре 1975 года.

«Летающий фюзеляж» Northrop M2-F2 и HL-10


На основе теоретических исследований в начале 1950-х годов наиболее оптимальной формой для головной части перспективных баллистических ракет признали затупленный носовой конус. При входе в атмосферу возникающий перед аппаратом с такой головной частью отсоединенный скачок уплотнения значительно снижает тепловые нагрузки и позволяет увеличить массу боезаряда за счет уменьшения толщины теплозащитных покрытий.


Специалисты NACA, принимавшие участие в данных работах, выяснили, что данная зависимость сохраняется и для полуконусов. Также они выявили и другую особенность: при гиперзвуковом обтекании разница давления потока на нижнюю и верхнюю поверхность создается подъемная сила, которая существенно увеличивает маневренность летательного аппарата при сходе с орбиты.

«Летающий фюзеляж» Northrop M2-F2 и HL-10


Аппараты с несущим корпусом (данная схема получила такое название) по своим планирующим характеристикам занимают промежуточное положение между баллистическими капсулами и орбитальными самолетами. Кроме того, использование в составе пилотируемых кораблей спускаемых капсул требует значительных затрат на запуск и возвращение. К достоинствам «несущих корпусов» отнести высокое конструктивное совершенство, возможность многоразового применения, более низкая стоимость разработки в сравнении с традиционными ВКС и т.п.

Специалисты Лаборатории им. Эймса, (в дальнейшем Центр Эймса), была рассчитана модель аппарата в виде затупленного полуконуса, имеющего плоскую верхнюю поверхность. Для путевой устойчивости предполагали использовать два вертикальных киля, которые продолжают обводы фюзеляжа. Возвращаемому космическому аппарату такой конфигурации дали название М2.

Аналогичные исследования вели в Центре Лэнгли. Сотрудники просчитали несколько схем для ВКС с несущим корпусом. Наиболее перспективным из них был проект HL-10 («Horizontal Landing»; 10 – порядковый номер предложенной модели). Аппарат HL-10 имел почти круглую в миделе верхнюю поверхность с тремя килями, плоское, немного выгнутое днище.

Учитывая высокие характеристики аппаратов NASA совместно с военно-воздушными силами в 1961 году рассмотрело предложения по их использованию в лунной программе для возвращения астронавтов. Однако проекты приняты не были. Несмотря на сокращение финансирования на экспериментальные проекты, данные работы продолжались благодаря усилиям энтузиастов. Один авиамоделист изготовил масштабную модель аппарата и провел бросковые испытания. Реальные успехи позволили продемонстрировать записи испытаний руководству Центров Драйдена и Эймса. Первый выделил 10000 долларов из резервных фондов на изготовление полномасштабного аппарата а второй согласился провести аэродинамические испытания. Аппарату дали обозначение M2-F1.

«Летающий фюзеляж» Northrop M2-F2 и HL-10


Шестиметровая модель изготавливалась из алюминиевых трубок (силовая конструкция) и фанеры (корпус). На верхней кромке хвостовой части монтировалась пара элевонов. Внешние алюминиевые кили оснащались рулями направления. Хорошие результаты продувок дали возможность приступить к рулежным испытаниям. Но отсутствие подходящего средства для разгона вынудило приобрести «Понтиак» с форсированным двигателем, обеспечивающий разгон 450-кг модели до 160—195 км/ч. Элементы управления имели низкую эффективность и не обеспечивали требуемой стабилизации изделия. Проблему решили путем отказа от центрального киля и усовершенствования управляющих поверхностей.

В ряде прогонов модель поднималась над поверхностью земли на высоту 6 м. Успех испытаний позволил участникам проекта уговорить директора Центра Драйдена отцепить от автомобиля аппарат для самостоятельного планирования. После этого начались бросковые испытания модели, аппарат буксировался самолетом С-47 на высоты 3—4 км. Первый планирующий полет состоялся 16 августа 1963 года. В целом M2-F1 продемонстрировал хорошую устойчивость и управляемость.

Эффектный полет нового аппарата, а также низкая стоимость выполненных работ позволили расширить работы по данной тематике.

В середине 1964 года американское аэрокосмическое агентство NASA заключило с компанией «Northrop» договор на постройку двух бескрылых цельнометаллических многоразовых аппаратов с несущим корпусом. Новым аппаратам присвоили обозначения HL-10 и M2-F2, отличавшихся профилем несущего корпуса.

«Летающий фюзеляж» Northrop M2-F2 и HL-10


По внешнему облику M2-F2 в основном повторяла M2-F1: полуконус с верхней плоской поверхностью оснащался парой вертикальных килей без внешних элевонов, рули направления могли использоваться в качестве тормозных щитков. Чтобы расширить обзор кабину пилота сместили вперед, а носок имел остекление. Для снижения сопротивления и улучшения условий обтекания корпус модели несколько удлинили. В хвостовой части M2-F2 разместили подфюзеляжный щиток для управления по тангажу, верхнюю поверхность корпуса завершала пара щитков-элевонов, обеспечивавших в противофазе управление по крену.

Корпус Northrop HL-10 представлял собой перевернутый полуконус с закругленной верхней частью фюзеляжа и плоским днищем. Кроме того имелся центральный киль. В хвостовой части устанавливалось два элевона трапециевидной формы с небольшими щитками. На внешних килях смонтировали балансировочные панели, а центральный киль – разрезной руль направления. Балансировочные панели и щитки элевонов применялись для стабилизации только во время транс- и сверхзвукового полета. При планировании после активного участка на скорости М=0,6—0,8 их фиксировали во избежание резкого снижения аэродинамического качества во время посадки. Расчетная скорость приземления должна была составлять около 360 км/ч.

Поскольку ракетопланы разрабатывались в достаточно жестких финансовых ограничениях, то для экономии средств аппараты комплектовались готовыми узлами и элементами: основное шасси взяли с истребителя F-5, катапультируемое кресло— истребителя F-106, передняя опора — самолета Т-39.

Приборное оборудование летательных аппаратов также отличалось простотой — во время первых полетов на них даже отсутствовали датчики пространственного положения. Основные измерительные приборы акселерометр, высотомер, датчики скорости, скольжения и угла атаки.

Оба аппарата оснащались двигателем XLR-11 (тяга 3,6 т), непродолжительное время применявшимся на самолете Х-15. Чтобы увеличить дальность полета при аварийной посадке на M2-F2 и HL-10 монтировались вспомогательные жидкостные ракетные двигатели, работавшие на перекиси водорода.

Топливные баки моделей при выполнении бросковых испытаний заполнялись водой массой 1,81 тонны.

12 июля 1966 года состоялся первый планирующий полет M2-F2. Модель массой 2,67 тонны была отделена от В-52 на высоте 13500 м при скорости М=0,6 (697 км/ч). Длительность автономного полета составляла 3 мин 37 сек. 10 мая 1967 года произошла аварийная посадка. Причиной потери управления стал «голландский шаг», во время которого угол крена составил 140 градусов.

«Летающий фюзеляж» Northrop M2-F2 и HL-10


Полуразрушенный аппарат решили восстановить, доработав конструкцию. Чтобы обеспечить поперечную устойчивость на модели, которая получила обозначение M2-F3, установили центральный киль и блоки реактивных двигателей системы управления.

Бросковые испытания были возобновлены в июне 1970 года. Спустя полгода состоялся первый полет с включением маршевого жидкостного ракетного двигателя. На заключительном этапе испытаний, завершившихся в 1972 году, M2-F3 использовался для решения различных вспомогательных задач, в числе которых была и отработка системы дистанционного управления в рамках программы «Спейс Шаттл». Также оценивались летные характеристики модели при предельных высотно-скоростных режимах полета.

В декабре 1966 года начались бросковые испытания аппарата HL-10. Для них также использовался В-52. Первый же автономный полета было осложнено серьезными проблемами — управляемость в поперечном направлении была крайне неудовлетворительной, эффективность элевонов при разворотах резко падала. Недостаток устранили существенной доработкой внешних килей, которые формировали поток над управляющими поверхностями.

Весной 1968 года планирующие полеты Northrop HL-10 продолжились. Первый запуск маршевого жидкостного ракетного двигателя состоялся в октябре 1968 года.

Аппарат HL-10 также использовался в интересах «Спейс Шаттл». Последние два полета аппарата, выполненные летом 1970 года, были посвящены отработке посадки при включенной силовой установкой. В этих целях XLR-11 заменили тремя жидкостными ракетными двигателями на перекиси водорода.

Эксперимент в целом посчитали успешным — работавшие при посадке двигатели уменьшили угол глиссады с 18 до 6 градусов. Однако пилот аппарата отметил что несмотря на работу наземных средств наведения, возникли некоторые сложности при определении момента включения ракетных двигателей.

За весь период испытаний HL-10 выполнил 37 стартов. При этом модель установила рекордные для ракетопланов с несущим корпусом показатели высоты полета (27,5 км) и скорости (М=1,86).

Тактико-технические характеристики:
Длина – 6,45 м;
Высота – 2,92 м;
Размах крыла – 4,15 м;
Площадь крыльев – 14,9 м²;
Масса пустого – 2397 кг;
Масса полного – 2721 кг;
Максимальная взлетная масса – 4540 кг (топливо – 1604 кг);
Силовая установка – четырехкамерный ракетный двигатель Reaction Motors XLR-11 (тяга до 35,7 кН);
Дальность полета – 72 км;
Практический потолок – 27524 м;
Максимальная скорость – 1976 км/ч;
Коэффициент тяги на единицу массы 1:0,99;
Нагрузка на крыло – 304,7 кг/м²;
Экипаж – 1 человек.

Подготовлено по материалам:
http://www.walkinspace.ru
http://crimso.msk.ru
http://zona58.ru
Автор: Пётр Улякин


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

Видео в тему



Читайте также
Загрузка...
Комментарии 10
  1. Nukem999 18 сентября 2013 09:07
    .......................
    Nukem999
    1. СтарыйСкептик 18 сентября 2013 10:26
      Ну очень на нашу "Спираль" похоже
      СтарыйСкептик
      1. Nukem999 18 сентября 2013 10:45
        Спираль была копия
        Первый полет 1976

        Northrop M2-F2 Первый полет 12 июля 1966
        Nukem999
        1. Даос 18 сентября 2013 12:26
          Ага, вы ещё Буран копией Шаттла назовите... Ребята ну сколько можно не понимать одну простую истину - внешнее сходство диктуется сходством задач. Аэродинамика для всех одинакова. А вот конструктив совсем иной... Спираль это ВКС (и она ни разу не летала, т.к. самолёт разгонщик не был построен) а то о чём вы говорите это МиГ-105.11, Или "лапоть" - экспериментальный самолёт для отработки аэродинамики как и приведённое тут американское "чудо". И он ни разу и близко не копия...
          1. 0255 18 сентября 2013 13:04
            Ага, вы ещё Буран копией Шаттла назовите...

            посмотрите сайт buran.ru - и вы узнаете, что от "Спирали" отказались, когда советская разведка узнала как будет выглядеть "Шаттл", решили что с копированием облика американского "Челнока" будет меньший технический риск. Советские специалисты посчитали, что "Шаттл" никогда в жизни не окупится, но решили, раз такой космический корабль создаётся, то не просто так, и надо было создать аналог. И создали "Буран", который оказался круче "Шаттла", но был таким же дорогим в экспуатации.
            А американские конструктора бессовестно тянули государственные деньги на свой проект, а сами не знали даже для чего "Шаттл" может пригодиться. Им хотелось вложить меньше денег и получить побольше бабла. "Шаттл" пригодился лишь для понтов - показать миру (особенно СССР), что США такие крутые, первыми придумали многоразовый космический корабль после того, как высадились на Луну в 1971 г., опередив потенциального противника.
            1. Даос 18 сентября 2013 14:01
              Концепция, да. Но не конструкция. С учётом того факта что и Спираль и Шаттл создавался прежде всего для военного применения. Но если Спираль это разведчик и перехватчик спутников то внятной концепции боевого применения шаттла так и не придумали. Ну а использовать его как транспортный корабль оказалось дорого и неэффективно. Наш вариант с Бураном уже тем был интересней что связка "Буран-Энергия" была многоцелевой. Тут маневрирующий аэрокосмолёт и сверхтяжёлый носитель (другой вопрос что для этого носителя к тому времени уже не было соответствующей полезной нагрузки) Спираль для целей выведения полезной нагрузки в принципе не годилась... Так что причин для отказа в её разработки было несколько.
              А облик никто не копировал - сходные режимы полёта влекут за собой сходные аэродинамические формы. - тем более что последние были отработаны с помощью тех же Боров...
              1. 0255 18 сентября 2013 16:17
                Но если Спираль это разведчик и перехватчик спутников то внятной концепции боевого применения шаттла так и не придумали.

                На этапе концептуальных исследований облика новой транспортной системы произошла замена принципиального подхода к проектированию: вместо создания аппарата для определенных целей в рамках отпущенных средств разработчики начали любой ценой, путем "притягивания за уши" экономических расчетов и будущих условий эксплуатации, спасать существующий проект челнока, сохраняя созданные производственные мощности и рабочие места. Другими словами, не челнок проектировался под задачи, а задачи и экономическое обоснование подгонялись под его проект ради спасения отрасли и американской пилотируемой космонавтики. Такой подход "продавливало" в Конгрессе "космическое" лобби, состоящее из сенаторов - выходцев из "аэрокосмических" штатов - в первую очередь, Флориды и Калифорнии.

                Именно такой подход и сбил с толку советских экспертов, не понимавших истинных мотивов в принятии решения на разработку шаттла. Ведь проверочные расчеты заявленной экономической эффективности шаттла, проведенные в СССР, показали, что затраты на его создание и эксплуатацию никогда не окупятся (так оно и вышло!), а предполагаемый грузопоток "Земля-орбита-Земля" не обеспечивался реальными или проектируемыми полезными нагрузками. Не зная о будущих планах по созданию крупной космической станции, у наших экспертов сформировалось мнение, что американцы к чему-то готовятся - ведь создавался аппарат, возможности которого значительно предвосхищали все обозримые цели в использовании космоса... "Масла в огонь" недоверия, опасений и неопределенности "подливало" участие Министерства обороны США в определении будущего облика челнока. Но иначе и быть не могло, ведь отказ от одноразовых РН означал, что шаттлы должны запускать и все перспективные аппараты Минобороны, ЦРУ и Агентства национальной безопасности США.

                источник http://buran.ru/htm/shuttle.htm
                Моё мнение, что концепция "Шаттла" - вытянуть побольше денег с государства, "Бурана" - догнать и перегнать Америку
      2. jasorgho 18 сентября 2013 12:54
        скорее наоборот)
  2. 0255 18 сентября 2013 13:08
    Хочу полетать на таком аппарате))) я знал, что фирма Нортроп создавала такие ЛА, искал о них инфу, но не находил. А тут ещё и видео про их полёты. Спасибо автору. Чего только не придумывали в 1960-1970-е годы )))
  3. Des10 18 сентября 2013 19:03
    Еще до первого полёта Энергии в разговоре с инженером обратил внимание на похожесть Шатлов и Бурана. Он, разумеется, ответил, что "
    Цитата: Даос
    сходные режимы полёта влекут за собой сходные аэродинамические формы.
    В тоже время, при возникновении творческих споров, можно было услышать: - А теперь давайте посмотрим как это сделано у них."
    1. Даос 18 сентября 2013 22:06
      Цитата: Des10
      В тоже время, при возникновении творческих споров, можно было услышать: - А теперь давайте посмотрим как это сделано у них."


      Естественно, это нормальный подход к любой инженерной разработке. Но посмотреть "как сделано у них" это не означает "скопировать". Буран отличался от Шаттла практически всем - начиная от ДУ и системы выведения заканчивая системой управления и системой спасения... (На нашем была и САУ и катапульты) - так что... В истории было немало случаев прямого копирования (тот же Б 29 и Ту 4) но случай с Бураном явно не из этой когорты.
      1. Des10 19 сентября 2013 12:20
        Конечно, не было и мысли намекать на прямое копирование. Я о другом - было на что посмотреть, сравнить.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня