[ezup]

X-43A - беспилотный экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат, построенный по программе NASA «Hyper-X» - разработка самолёта с прямоточным реактивным двигателем. После того как в ноябре 1994 г. была прекращена программа NASP (одноступенчатого орбитального ЛА X-30 с расчетным числом М=25), ВВС США в сотрудничестве с NASA приступили к исследованиям эффективных гиперзвуковых технологий по программе НуTech. Главной задачей программы является создание СУ, эффективно работающей в диапазоне чисел М = 4-8. Рассмотрены различные проекты ГПВРД. По критериям лаборатории AFRL для этого диапазона, соответствующего «рутинным» (неглобальным) боевым действиям, лучше всего подходит ГПВРД на обычном углеводородном топливе, тогда как выход на скорость, соответствующую М > 10 возможен только при использовании жидкого водорода, имеющего высокую скорость горения и выделяющего в три раза больше энергии на единицу массы.


Программа HyTech предусматривала создание серии экспериментальных ГЛА X-43: X-43A, X-43B, X-43C и X-43D, выполняемых в виде комбинации несущего корпуса (волнолет) с ГПВРД плоской схемы под фюзеляжем. До этапа летных испытаний доведен проект X-43F. Длина ГЛА составляет 3.65 м, размах крыла - 1.5 м, стартовая масса - 1270 кг. Вариант X-43B, существенно превосходящий другие ГЛА этой серии по габаритам, разрабатывался в качестве летающей лаборатории для испытания двигателей комбинированного цикла (RBCC и TBCC) на водородном топливе. Увеличенная копия X-43A, получившая обозначение X-43C (длина 4.8 м, стартовая масса 1300-1400 кг), предназначалась для испытаний ГПВРД GDE-2 на углеводородном топливе JP-7 при М=5-7. Проект X-43D рассчитывался на скорость, соответствующую М=15. Успешные летные испытания ГЛА X-43A с ГПВРД на водородном топливе, выполненные в 2004 г. с реализацией скоростей, соответствующих М=7 и 10, явились важнейшим этапом в развитии гиперзвуковых технологий. Описанию ГЛА, программы, техники, методики и результатов испытаний посвящены десятки публикаций и докладов на международных конференциях. Основной вклад в осуществление проекта, инициированного ВВС США, внесен NASA и фирмами «Боинг», ATK, «Орбител Сайнсез».





Запуск ГЛА выполнялся с помощью беспилотного носителя «Пегас»; всю систему поднимал самолет В-52. Анализ результатов летных испытаний подтвердил соответствие характеристик отдельных фаз полета расчетным данным и результатам наземных испытаний. Объем и качество информации многократно превосходят все, что можно получить в АДТ и на стендах. Утверждается, что в полете доказана возможность эффективной работы ГПВРД на водородном топливе при М=9.86 на высоте около 32 220 м. Тяга оказалась на 2% выше ожидаемой. Водород массой 1.36 кг хранится на борту в двух емкостях объемом по 0.015 м3. Результаты испытаний расцениваются как успех всей методологии проектирования, производства и организации (первых в мире) летных испытаний ГЛА с ГПВРД. Наряду с этим отмечается ряд неудачных и неясных моментов. В ходе последнего, третьего, полета в течение 13 с непосредственно перед отделением ускорителя перестала поступать телеметрическая информация на пульт управления, а также в систему слежения на авиационной базе Ванденберг. Двигатель работал не более 10 с, так как не была решена проблема охлаждения конструкции. Применение силана SiH4 свидетельствует о ненадежности системы инициирования процесса горения. Наличие изолятора в канале ГПВРД для предупреждения нарушений работы воздухозаборника при горении водорода может быть обусловлено неоптимальной организацией смешения газов и теплообмена. Процесс горения локализован; специалисты обычно объясняют это торможением потока в косых скачках уплотнения на входе в камеру сгорания и дозвуковым, а не сверхзвуковым режимом горения.





Через 22 с после отделения работа двигателя закончилась, воздухозаборник был перекрыт. Начались сильная раскачка ГЛА по крену и колебания по тангажу, при этом давление в канале СУ превысило номинально допустимые величины, что означает непредусмотренное поступление воздуха в канал при закрытом воздухозаборнике. В качестве другого возмущающего воздействия указывается воспламенение силана на 90-й секунде после расцепки. Отмечены нежелательные перекрестные связи между телеметрическими каналами: превышение допустимого уровня сигнала из-за аномального давления в канале СУ ведет к ошибочному срабатыванию других каналов, в том числе передающих команды на рули. Зафиксировано некоторое запаздывание при выходе ГЛА на угол атаки, соответствующий запуску ГПВРД. Особенностью данной компоновки является большой центровочный балласт в передней части ГЛА - 363-417 кг, т. е. 29-32% его массы.
Сразу после третьего полета аппарата X-43A финансирование NASA по этой тематике было увеличено на 25 млн долл. Однако в настоящее время государственная поддержка практически прекращена, перспективы программы не ясны. Специалисты фирмы «Боинг» считают, что ГПВРД на водородном топливе, абсолютно не загрязняющие окружающую среду, будут освоены в течение ближайших 10-15 лет применительно к самолетам средней дальности, космическим транспортным средствам и ракетам с маршевым числом М > 5.