Eksperymentalna rakieta McDonnell WS-199D Alpha Draco (USA)

3
W połowie lat pięćdziesiątych strategiczna lotnictwo Dowództwo Sił Powietrznych USA szukało nowych sposobów na poprawę parametrów technicznych i bojowych broni rakietowej. Poszukiwano m.in. nowych pomysłów i rozwiązań, a także nietypowych koncepcji broń. Aby przetestować oryginalne pomysły, potrzebne były próbki eksperymentalne, z których jednym był produkt WS-199D Alpha Draco firmy McDonnell.

Do tego czasu twórcy rakiet balistycznych stanęli przed poważnym problemem. Głowica pocisku o międzykontynentalnym zasięgu lotu w opadającym odcinku trajektorii musiała być poddawana nadmiernym obciążeniom mechanicznym i termicznym. Musiał być chroniony przed negatywnymi czynnikami, zapewniając dostarczenie w pełni funkcjonalnego ładunku do celu. Aby szukać optymalnych rozwiązań w tym zakresie, zaproponowano opracowanie specjalnej rakiety eksperymentalnej.



Nowy projekt rozpoczął się w 1957 roku. Początkowo konieczne było jedynie zbadanie zachowania jednostek bojowych w gęstych warstwach atmosfery. W przyszłości zaczęto go uważać za środek do testowania nowej koncepcji systemu uderzeniowego. Wreszcie od pewnego czasu badana jest kwestia wykorzystania obiecującego pocisku jako broni antysatelitarnej. Godny uwagi jest fakt, że rozwiązanie tak różnych zadań nie wymagało radykalnej przeróbki rakiety.

Eksperymentalna rakieta McDonnell WS-199D Alpha Draco (USA)
Rakieta WS-199D na wyrzutni. Zdjęcie oznaczenie-systems.net


Kilka eksperymentalnych projektów rozpoczętych przez Siły Powietrzne USA pod koniec lat pięćdziesiątych nosiło od razu podobną nazwę. Opracowanie nowych wariantów jednostek bojowych dla ICBM miało być realizowane w ramach projektu o oznaczeniu WS-199D (System Broni 199D). Projektowi nadano również nazwę „gwiazdy” Alpha Draco („Alpha Dragon”). Kontrakt na opracowanie rakiety i jej późniejsze testy otrzymał McDonnell. Kilka innych organizacji miało uczestniczyć w pracach jako podwykonawcy.

W ramach projektu WS-199D zaproponowano rezygnację z „tradycyjnego” lotu po trajektorii balistycznej i opracowanie koncepcji BGRV (Boost-glide reentry vehicle – „Warbox z przyspieszeniem i planowaniem”). Zaplanowano włączenie do składu rakiety kilku etapów z silnikami na paliwo stałe oraz części czołowej wykonanej w postaci specjalnego płatowca. Założono, że w pierwszym etapie kompletna rakieta znajdzie się na zadanej wysokości, zadaniem w drugim etapie będzie rozpędzanie się do prędkości projektowej, a po jej oddzieleniu głowica będzie kontynuowała samodzielny lot poziomy, do całkowita utrata zmagazynowanej energii i wpadnięcie do określonego obszaru.

Według obliczeń drugi etap miał rozpędzić szybowiec do prędkości większej niż M=5. W trakcie lotu prędkość może wyraźnie się zmniejszyć, ale nadal będzie wystarczająca do wygenerowania siły nośnej. Takie wskaźniki prędkości pozwalają zaklasyfikować głowicę pocisku WS-199D jako samolot naddźwiękowy. Co więcej, okazuje się być jednym z pierwszych przykładów swojej klasy zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i na świecie.

Korzystając z rakiety z tymi zasadami działania, naukowcy mogli badać zachowanie płatowca przy dużych prędkościach w gęstych warstwach atmosfery. Ponadto możliwe było zbadanie możliwości użycia pocisku rakietowego typu BGRV jako broni samodzielnej. W obu przypadkach projekt Alpha Draco miał przynieść praktyczne rezultaty.

Projekt WS-199D miał charakter eksperymentalny i na jego realizację przeznaczono niewiele czasu. Aby przyspieszyć rozwój, budowę i testowanie nowego sprzętu, McDonnell zdecydował się na szerokie wykorzystanie dostępnych komponentów różnego typu, zapożyczonych ze sprzętu seryjnego. Planowano więc pobrać silniki do dwóch etapów z pocisków MGM-29 Sergeant i Nike-Hercules. Firma Honeywell dostarczyła elementy sterujące dla istniejących modeli.

Gotowa rakieta Alpha Dragon miała dość prostą konstrukcję. W zespole był to produkt cylindryczny z długą stożkową owiewką i sterami w kształcie litery X na ogonie pierwszego stopnia. Ogon drugiego etapu wyróżniał się obecnością kilku zakrzywionych szyszek. Prawie wszystkie wewnętrzne objętości obu etapów zostały podane dla instalacji silników na paliwo stałe. Małe przedziały na instrumenty na stopniach zawierały najprostsze elementy sterujące.


Przygotowanie do startu. Fot. Air Force Space and Missile Museum / afspacemuseum.org


Głównym elementem pierwszego etapu był silnik na paliwo stałe Thiokol TX-20 z rakiety Sierżant. Miał kadłub stalowy o długości 5,9 m i średnicy 7,9 m. Standardowy ładunek paliwa spalił się w ciągu 29 s, tworząc ciąg 21,7 tf. Drugi stopień został wyposażony w mniejszy silnik TX-30 tego samego producenta. Ten produkt, również wzięty z jednej z seryjnych rakiet, rozwijał ciąg około 5,6 tf przez 37 s. Zgodnie z koncepcją BGRV mocniejszy silnik pierwszego stopnia miał zapewniać uniesienie rakiety na zadaną wysokość, a drugi stopień odpowiadał za przyspieszanie eksperymentalnej głowicy.

Według znanych danych pod stożkową owiewką rakiety WS-199D znajdował się samolot planistyczny o nietypowej konstrukcji. Według obliczeń autorów projektu, na początku samodzielnego lotu musiał mieć prędkość rzędu M=5, co nałożyło na projekt specjalne wymagania. Musiał wyróżniać się wytrzymałością mechaniczną, a dodatkowo musiał wytrzymać wysokie obciążenia temperaturowe.

Według różnych źródeł ładowność rakiety Alpha Draco wyglądała jak stożek z zaokrągloną głowicą i została zbudowana zgodnie z ideami korpusu nośnego – korpusu nośnego. Kontury stożkowego kadłuba zostały określone w taki sposób, aby podczas lotu z dużą prędkością powstawała siła nośna. Aby chronić urządzenia wewnętrzne przed wysokimi temperaturami, zaproponowano zastosowanie nowoczesnych stopów żaroodpornych, powłoki ablacyjnej i innych obiecujących rozwiązań. Najskuteczniejsza metoda ochrony mogłaby zostać opracowana i wykorzystana w przyszłych projektach.

W projekcie WS-199D zastosowano dość proste sterowanie. Na pokładzie rakiety znajdował się system nawigacji inercyjnej połączony z autopilotem. Na podstawie danych o położeniu rakiety w kosmosie wygenerowano polecenia dla maszyn sterowych. Jednocześnie kontrola lotów trwała tylko do końca drugiego etapu. Po oddzieleniu część głowy przeszła w niekontrolowany lot szybowcowy. Na pokładzie był jednak własny sprzęt - do zbierania i przesyłania danych.

Zmontowany produkt Alpha Draco miał długość nieco ponad 14 m. Maksymalna średnica kadłuba została określona przez wymiary silnika TX-20 i wynosiła 790 mm. Rozpiętość stabilizatorów wynosi 2,16 m. Masa według różnych źródeł przekraczała 4,5-5 ton.

Eksperymentalny pocisk miał zostać wystrzelony z wyrzutni naziemnej z kompleksu seryjnego MGR-1 Honest John. Na trójosiowym podwoziu kołowym była otwarta kabina i prowadnica belki podnoszącej. Przed startem rakiety taką maszynę trzeba było zawiesić na podnośnikach i podnieść prowadnicę pod zadanym kątem. Następnie uruchomiono silnik i rakieta rozpoczęła lot.


System rakietowy MGR-1 Honest John, którego wyrzutnia była używana z pociskiem WS-199D. Fot. Wikimedia Commons


Prace nad projektem WS-199D zakończono pod koniec 1958 roku, po czym McDonnell i jego podwykonawcy rozpoczęli przygotowania do przyszłych testów. Wyprodukowano wszystkie nowe jednostki, a także otrzymano części seryjne. Spośród nich zmontowano kilka eksperymentalnych pocisków, które w niedalekiej przyszłości powinny zostać wysłane na poligon doświadczalny na przylądku Canaveral. Wyrzutnia LC-10 została przeznaczona do startów testowych. Loty miały odbywać się nad Oceanem Atlantyckim.

Standardowy program lotu pocisku Alpha Dragon był następujący. Za pomocą prowadnicy startowej rakieta uniosła się do maksymalnego dopuszczalnego kąta elewacji. Na polecenie operatora odpalono silnik pierwszego stopnia. Przez pół minuty pracy podniósł rakietę na wysokość 12800 m. Następnie zrzucono pierwszy stopień, a dodatkowo rakieta pochyliła się do przodu w trakcie lotu. Po osiągnięciu wymaganego kąta uruchomiono silnik drugiego etapu. Z jego pomocą WS-199D miał wspiąć się na wysokość 30500 m i rozpędzić do prędkości co najmniej M=5. Dalej, odseparowany drugi stopień oddzielono od części czołowej, zrzucono owiewkę. Samolot szybowcowy rozpoczął samodzielny lot. Według obliczeń mógł wycofać się 380-400 km od miejsca startu.

16 lutego 1959 r. specjaliści SAC Sił Powietrznych i kontrahenci przeprowadzili pierwszy testowy start nowej rakiety eksperymentalnej. Produkt WS-199D z powodzeniem osiągnął określoną wysokość i uzyskał wymaganą prędkość, po czym zrzucił jednostkę planistyczną. Schodząc z wysokości ponad 30 km, ten ostatni wykazał większy zasięg lotu niż wyliczony. Szybowiec wpadł do wody w odległości 415 km od miejsca startu. Wszystkie systemy działały normalnie i zebrano niezbędne informacje. Pierwsze uruchomienie testowe uznano za udane.

Dokładnie miesiąc później wystrzelono drugą rakietę. Być może przed tymi testami sfinalizowano istniejący projekt Alpha Draco, ale nie ma na ten temat żadnych szczegółów. Nowy start również zakończył się sukcesem, ale tym razem rakieta wykazała się słabszą charakterystyką wysokiego zasięgu. Miejsce jego wpadnięcia do wody znajdowało się 393 km od wyrzutni.

27 kwietnia odbył się trzeci i ostatni testowy start. Pierwszy stopień rakiety działał normalnie i podniósł go na określoną wysokość. Po ostatniej turze uruchomiono silnik drugiego stopnia, ale układy sterowania zawiodły. Rakieta obrała niewłaściwy kurs. Kilka sekund później, aby uniknąć negatywnych konsekwencji, testerzy zostali zmuszeni do uruchomienia samolikwidatora rakiety. Lot trwał mniej niż minutę, aw tym czasie rakieta nie zdążyła znacząco oddalić się od wyrzutni.

Z trzech przeprowadzonych startów tylko dwa zakończyły się sukcesem, a wyniki testów uznano za zadowalające. Specjalistom nawet podczas dwóch lotów udało się zebrać znaczną ilość informacji o działaniu różnych systemów w trudnych warunkach, a także przetestować w praktyce nowe rozwiązania. Nie planowano już wznowienia testów, ponieważ teraz projektanci różnych organizacji musieli radzić sobie z wprowadzeniem nowego doświadczenia.


Alpha Draco na starcie. Zdjęcie Space.skyrocket.de


Analiza wyników badań wykazała, że ​​systemy typu BGRV są ogólnie interesujące z punktu widzenia zastosowań wojskowych, ale jak dotąd nie mogą znaleźć praktycznego zastosowania. Ta koncepcja wymagała dalszych badań, testów i eksperymentów. Dopiero potem można było rozpocząć opracowywanie pełnoprawnej głowicy planistycznej dla obiecujących pocisków balistycznych.

Jednocześnie pewne zmiany w projekcie McDonnell WS-199D Alpha Draco mogą zostać wdrożone już teraz. Tak więc w praktyce wykazano, że stożkowy kształt głowicy umożliwia uzyskanie jakości aerodynamicznej co najmniej 3-3,5 jednostki, co pozwoliło zwiększyć zasięg lotu. Dodatkowo możliwe było zastosowanie sprawdzonych w locie środków ochrony termicznej. Miały znaleźć zastosowanie w dziedzinie broni strategicznej, a także w rodzącej się astronautyce.

Teoretyczne i praktyczne osiągnięcia projektu WS-199D zostały po raz pierwszy wykorzystane do stworzenia obiecującego międzykontynentalnego pocisku balistycznego LGM-30 Minuteman. Biorąc pod uwagę doświadczenia Alpha Dragon, zbudowano głowice do takiego pocisku. W przyszłości rozwiązania te zostały opracowane i już w nowej formie były wykorzystywane we wszystkich kolejnych projektach strategicznej broni rakietowej.

Już pod koniec lat pięćdziesiątych NASA zainteresowała się wynikami testów samolotu z nadwoziem nośnym. Wkrótce organizacja ta uruchomiła własny program, którego celem było bardziej szczegółowe zbadanie niestandardowej architektury samolotów. Od wczesnych lat sześćdziesiątych NASA i pokrewni producenci samolotów budują i testują różne nietypowe samoloty. Program ten miał zauważalny wpływ na dalszy rozwój w dziedzinie statków kosmicznych do ponownego wejścia w powietrze.

Według niektórych doniesień, rakieta Alpha Draco, podobnie jak inne rozwiązania w ramach kodu WS-199, była od pewnego czasu uważana za obiecującą broń do zwalczania statków kosmicznych na niskich orbitach. Jednak szczegółowe informacje na ten temat nie są dostępne. Co więcej, znane informacje o właściwościach tego produktu pozwalają wątpić w samą możliwość jego wykorzystania do takich celów. Faktem jest, że charakterystyka silników dwustopniowych może być niewystarczająca, aby doprowadzić pocisk lub jego głowicę do wymaganej wysokości setek kilometrów.

Prace nad eksperymentalnym projektem McDonnell WS-199D Alpha Draco trwały niecałe dwa lata i zakończyły się zaledwie trzema wystrzeleniami pocisków eksperymentalnych. Jednak pomimo krótkiego czasu trwania zakończyły się zebraniem dużej ilości informacji o obiecujących technologiach i rozwiązaniach odpowiednich do wykorzystania przy tworzeniu nowej technologii rakietowej. Niektóre z pomysłów tego projektu są nadal wykorzystywane w różnych dziedzinach i z powodzeniem radzą sobie z rozwiązaniem zadań.

Na podstawie materiałów z witryn:
http://designation-systems.net/
https://globalsecurity.org/
http://alternatewars.com/
http://militaryparitet.com/
http://space.skyrocket.de/
3 komentarz
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. +1
    5 maja 2018 r. 17:40
    Miał kadłub stalowy o długości 5,9 mi średnicy 7,9 m.
    Prawidłowy? Jakby dziwny!
  2. +1
    6 maja 2018 r. 08:56
    Och yoy yoy ... czy to prawie tak, jak okazuje się naddźwiękowy szybowiec pokazany w kreskówkach od prezydenta!? I kiedy!? na początku lat sześćdziesiątych...!
  3. 0
    27 styczeń 2019 13: 19
    autor pomylił się w rozmiarze: długość 7,9 metra, średnica 0,59 metra.. Gdzieś tak. Nasz księżyc bardzo przypomina ciało ...