Rockwell X-30 - Rockwell X-30
| NASP X-30 | |
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| Conceito artístico do X-30 entrando em órbita | |
| Função | Avião espacial de estágio único para órbita (SSTO) |
| Fabricante | Rockwell International |
| Status | Cancelado em 1993 |
| Usuário primário | NASA |
O Rockwell X-30 foi um projeto de demonstração de tecnologia avançada para o National Aero-Space Plane (NASP), parte de um projeto dos Estados Unidos para criar uma espaçonave de estágio único para órbita (SSTO) e espaçonave de passageiros. Iniciado em 1986, foi cancelado no início dos anos 1990 antes que um protótipo fosse concluído, embora muito trabalho de desenvolvimento em materiais avançados e design aeroespacial tenha sido concluído. Enquanto a meta de um futuro NASP era um transatlântico de passageiros (o 'Expresso do Oriente') capaz de voos de duas horas de Washington a Tóquio , o X-30 foi planejado para uma tripulação de duas pessoas e orientado para testes.
Desenvolvimento
Acredita-se que o conceito do NASP tenha derivado do projeto "Copper Canyon" da Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), de 1982 a 1985. Em seu discurso sobre o estado da União de 1986 , o presidente Ronald Reagan pediu "um novo Oriente Express que poderia, até o final da próxima década, decolar do aeroporto de Dulles , acelerar até 25 vezes a velocidade do som , atingindo a órbita terrestre baixa ou voando para Tóquio em duas horas. "
A pesquisa sugeriu uma velocidade máxima de Mach 8 para aeronaves baseadas em scramjet , já que o veículo geraria calor devido à compressão adiabática , o que gastaria energia considerável. O projeto mostrou que grande parte dessa energia poderia ser recuperada passando hidrogênio sobre a pele e transportando o calor para a câmara de combustão: Mach 20 parecia possível. O resultado foi um programa financiado pela NASA e pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos (o financiamento foi dividido de forma aproximadamente igual entre NASA, DARPA, a Força Aérea dos EUA , o Strategic Defense Initiative Office (SDIO) e a Marinha dos EUA ).
Em abril de 1986, McDonnell Douglas , Rockwell International e General Dynamics assinaram contratos (cada um não superior a US $ 35 milhões) para desenvolver tecnologia para um veículo / fuselagem SSTO hipersônico com respiração aérea . Rocketdyne e Pratt & Whitney receberam contratos de US $ 175 milhões cada para desenvolver motores / propulsão. Os empreiteiros da fuselagem competiriam e dois ou três seriam eliminados após um ano. O plano era que, 42 meses depois (final de 1989), fossem assinados os contratos para a construção do veículo demonstrador de voo.
Em 1990, as empresas se juntaram sob a direção da Rockwell International para desenvolver o artesanato, para lidar com os obstáculos técnicos e orçamentários. O desenvolvimento do X-30, como foi então designado, começou.
Apesar do progresso na tecnologia estrutural e de propulsão necessária, a NASA tinha problemas substanciais para resolver. O Departamento de Defesa queria que ele carregasse uma tripulação de duas pessoas e uma pequena carga útil. A exigência de ser um veículo de classificação humana , com instrumentação, sistemas de controle ambiental e equipamentos de segurança, tornou o X-30 maior, mais pesado e mais caro do que o necessário para um demonstrador de tecnologia. O programa X-30 foi encerrado em meio a cortes no orçamento e problemas técnicos em 1993.
Legado
Um programa hipersônico mais modesto culminou no X-43 "Hyper-X" sem rosca .
Uma maquete detalhada do X-30 em escala de um terço (50 pés de comprimento) foi construída por estudantes de engenharia no Raspet Flight Research Lab da Mississippi State University em Starkville, Mississippi . Ele está em exibição no campus do Aviation Challenge do US Space & Rocket Center em Huntsville, Alabama .
Projeto
O conceito original era para um nariz cônico, este evoluiu (depois de 1987?) Para uma forma de pá plana.
A configuração do X-30 integra o motor e a fuselagem. A fuselagem dianteira em forma de pá gerou uma onda de choque para comprimir o ar antes que ele entrasse no motor. A fuselagem traseira formou um bocal integrado para expandir o escapamento. O motor intermediário era um scramjet . Na época, nenhum motor scramjet estava perto de funcionar.
A configuração aerodinâmica foi um exemplo de um waverider . A maior parte da sustentação foi gerada pela fuselagem por compressão . As "asas" eram pequenas barbatanas que proporcionavam caimento e controle. Essa configuração era eficiente para o vôo em alta velocidade, mas dificultaria a decolagem, o pouso e o vôo em baixa velocidade.
Esperava-se que as temperaturas na fuselagem fossem de 980 ° C (1800 ° F) em grande parte da superfície, com máximas de mais de 1650 ° C (3000 ° F) nas bordas de ataque e partes do motor. Isso exigiu o desenvolvimento de materiais leves de alta temperatura, incluindo ligas de titânio e alumínio conhecidas como gama e alfa- alumineto de titânio , compostos avançados de carbono / carbono e compostos de matriz metálica de titânio (TMC) com fibras de carboneto de silício . Compostos de matriz de titânio foram usados por McDonnell Douglas para criar uma seção representativa da fuselagem chamada "Tarefa D". O artigo de teste da Tarefa D tinha mais de um metro de altura por 2,5 metros de largura por 2,5 metros de comprimento. Um tanque de hidrogênio criogênico de carbono / epóxi foi integrado à seção da fuselagem e todo o conjunto, incluindo o hidrogênio volátil e combustível, foi testado com sucesso com cargas mecânicas e uma temperatura de 820 ° C (1500 ° F) em 1992, pouco antes do cancelamento do programa.
Especificações (X-30 conforme projetado)
Características gerais
- Comprimento: 160 pés 0 pol. (48,768 m)
- Envergadura: 74 pés 0 pol (22,5552 m)
- Peso bruto: 300.000 lb (136.077 kg)
- Powerplant: 1 × scramjet
Desempenho
- Propelentes: ar / lama LH2
Legado de design e materiais
Veja também
Aeronave de função, configuração e época comparáveis
- NASA X-43 (essencialmente um modelo reduzido)
- Tupolev Tu-2000
- HOTOL - Projeto de avião espacial do Reino Unido dos anos 1980