록히드 마틴 X-33

Lockheed Martin X-33
X-33
X-33의 모의 기내 모습
기능.나사가 없는 재사용 가능한 우주 비행기 기술 시연자
제조자록히드 마틴
원산지미국
사업비NASA 9억 2천 2백만 달러 + 록히드[1] 마틴 3억 5천 7백만 달러
크기
높이20m (66ft)[2]
덩어리129,000 kg (285,000 lb)[2]
스테이지들1
출시이력
상황취소됨
엔진상세
파워 바이XRS-2200 선형 항공기[1] 2대
최대 추력1,800 kN (410,000 lbf)[1]
추진제LOX/LH2
[Wikidata 편집]

록히드 마틴 X-33(Lockheed Martin X-33)은 1990년대에 개발된 무인 비행체의 준궤도 비행체입니다.X-33은 VentureStar 궤도 우주선을 위한 기술 시연기로, 차세대 재사용 가능한 발사체로 계획되었습니다.X-33은 금속성 열 보호 시스템, 액체 수소를 위한 복합 극저온 연료 탱크, 자동(무회전) 비행 제어, 스트림리를 통한 빠른 비행 회전 시간 등 NASA가 단단-궤도 재사용 발사체(SSTO RLV)에 필요하다고 생각하는 다양한 기술을 비행 테스트할 것입니다.네드 작업과 그 리프팅 바디 공기역학.[3]

압력 테스트 중에 21미터 날개폭과 다엽 복합 재료 연료 탱크의 고장은 결국 2001년 초에 이 프로그램에 대한 연방정부의 지원을 철회하게 만들었습니다.록히드 마틴사는 관련 없는 테스트를 진행해 왔으며, 2009년까지만 해도 2미터 [4]규모의 모델을 사용하여 일련의 실패 끝에 단일 성공을 거두었습니다.

역사

1994년 NASA는 재사용 가능 발사체(RLV) 프로그램을 시작했습니다.록웰 인터내셔널, 맥도넬 더글러스, 록히드 마틴의 제안서를 개발하는 1단계 프로그램 이후,[5] 1996년 록히드 마틴이 X-33을 시승용 차량으로 개발하는 2단계 계약을 체결했습니다.동시에 오비탈 사이언스는 공중 발사 극초음속 연구 [5]차량인 X-34의 개발 계약을 체결했습니다.

RLV 프로그램의 목표는 다음과 같습니다.[5]

  • "훨씬 저렴한 비용으로 페이로드를 제공할 수 있는 새로운 세대의 우주 부스터로 이어지는 기술을 보여주는 것"
  • "미국 항공우주 제조업체들이 세계 시장에서 경쟁력을 높일 수 있는 첨단 상업용 발사 시스템 개발을 위한 기술 기반을 제공합니다."

1999년까지 10억 달러가 지출되었으며, 약 80%가 나사에서 지출되었으며, [5]업계 파트너들이 추가적으로 기부했습니다.목표는 1999년 3월까지 첫 비행을 [5]하고 2006년에는 재사용 가능한 우주 비행체인 VentureStar를 비행시키는 것이었습니다.

.. 수개월이 아니라 수일이 걸리는 차량을 만드는 것입니다. 수천 명이 아니라 수 십 명의 사람들이 작동하는 것입니다. 출시 비용은 현재의 10분의 1 수준입니다.우리의 목표는 1 파운드의 페이로드를 궤도에 올리는 비용을 1만 달러에서 1,000 달러로 줄이는 재사용 가능한 발사체입니다.

— D. Goldin NASA administrator on the RLV program[5]

취소

이 프로그램은 2001년 [6]2월에 취소되었습니다.

비행 불안정과 과도한 무게를 포함한 오랜 기술적 어려움 끝에 2001년 NASA에 의해 프로그램이 취소되었을 때 시제품의 제작은 약 85%가 조립되었고 부품의 96%와 발사 시설은 100%[7] 완성되었습니다.

특히 복합액체수소연료탱크는 1999년 11월 시험 중 고장이 났습니다.탱크는 무게를 줄이기 위해 벌집 복합벽과 내부 구조물로 만들어졌습니다.이 비행체가 단-단-궤도 비행에 필요한 기술을 보여주기 위해서는 더 가벼운 탱크가 필요했습니다.수소 연료를 사용하는 SSTO 항공기의 질량 분율은 연료를 사용하지 않는 차량의 중량이 전체 연료 중량의 10%가 되어야 합니다.이를 통해 우주왕복선이 사용하는 외부 부스터와 연료탱크가 필요 없이 지구 저궤도를 비행할 수 있게 됩니다.그러나 연료 공급과 압력 시험 중 복합 탱크가 시험대에서 실패한 후 NASA는 당시의 기술이 단지 그러한 설계에 충분히 발전되어 있지 않다는 결론에 도달했습니다.복합재 탱크 벽 자체는 가벼우면서도 공기역학적 몰드 라인 내부에 장착하기 위해 필요한 수소 탱크 형상은 복잡한 접합부로 인해 복합재 탱크의 총 질량이 알루미늄 기반 탱크 이상으로 증가하고 SSTO [8]차량에는 너무 무겁습니다.

고다드 우주 비행 센터의 나사 과학자들에 의해 액체 수소 (LH2) 다중 로브 탱크 코어에서 발견된 미세 균열 문제는 결국 나사가 X-33 프로그램을 취소하게 만들었습니다.

NASA는 취소 전에 이 프로젝트에 9억 2천 2백만 달러를 투자했고 록히드 마틴은 3억 5천 7백만 달러를 추가로 투자했습니다.글로벌스타, 텔레데식, 이리듐 등 기업들이 겪는 어려움과 이로 인한 연간 상업용 위성 발사 예상 횟수 감소 등 우주발사 사업의 변화로 인해,록히드 마틴은 정부의 지원 없이 X-33을 개인적으로 계속 개발하는 것은 [citation needed]이익이 되지 않을 것이라고 결론지었습니다.

2004년 Northrop Grumman은 Constellation [9]프로그램을 위한 초기 작업의 일환으로 원통형 복합 극저온 수소 탱크를 성공적으로 만들고 테스트했습니다.

설계 및 개발

X-33 모델은 1997년 풍동에서 시험을 위해 준비중입니다.
X-33의 열방호시스템 시험, 1998
X-33의 우주 예술이 궤도를 돌고 있다.
우주에서의 또 다른 개념.

NASA와 Lockheed Martin은 리프팅 바디 형상, 복합 멀티-로브 액체 연료 탱크, 그리고 항공 스파이크 엔진을 사용하여 단일 단계 대 궤도(SSTO) 설계의 실행 가능성을 입증하는 비행체를 시험 비행하기를 희망했습니다.한 단계로 궤도에 도달할 수 있는 우주선은 지구 저궤도에 도달하기 위해 외부 연료 탱크나 부스터를 필요로 하지 않을 것입니다.우주왕복선과 아폴로 로켓과 같은 발사체에 대한 "스테이지"의 필요성을 없애면 본질적으로 더 신뢰할 수 있고 더 안전한 우주 발사체가 될 것입니다.X-33이 비행기와 같은 안전성에 접근하지는 않지만, X-33은 우주왕복선보다 훨씬 더 신뢰할 수 있는 1,000번의 발사 중 3번의 실수인 0.997의 신뢰성을 입증하려고 시도할 것입니다.계획된 15개의 실험용 X-33 비행기는 이 통계적 평가만 시작할 수 있었습니다.

에드워즈 공군기지에 X-33 발사시설이 이미 완공됐습니다.

승무원이 없는 이 비행체는 에드워즈 공군기지에 [7]건설된 특수 설계된 시설에서 수직으로 발사되어 임무가 끝날 때 활주로에 수평으로 착륙했을 것입니다.초기 궤도하 시험 비행은 Edwards AFB에서 유타주 Salt Lake City의 남서쪽 Dugway Proofing Grounds까지 계획되었습니다.

이러한 시험 비행이 완료되면 Edwards AFB에서 Malmstrom AFB까지 더 많은 비행 시험을 수행하여 보다 빠른 속도와 [citation needed]고도에서 항공기 난방과 엔진 성능에 대한 보다 완벽한 데이터를 수집할 예정입니다.

1996년 7월 2일, NASA는 RLV 프로그램을 위한 X-33 실험 차량을 설계, 제작, 테스트하기 위해 캘리포니아 팜데일의 록히드 마틴 스컹크 웍스를 선정했습니다.록히드 마틴의 X-33 디자인 컨셉은 록웰 인터내셔널과 맥도넬 더글러스의 경쟁 컨셉을 제치고 선정되었습니다.록웰은 우주왕복선에서 파생된 설계를 제안했고, 맥도넬 더글러스는 수직이착륙(VTVL) DC-XA 테스트 [citation needed]차량을 기반으로 한 설계를 제안했습니다.

무인 X-33은 약 75.8km [10]고도까지 15번의 아궤도 홉을 날릴 예정이었습니다.로켓처럼 직립식으로 발사되어 직선 비행 경로를 가지는 것이 아니라 비행의 절반 동안 대각선으로 비행하여 극도로 높은 고도에 도달한 후 나머지 비행 동안 활주로로 다시 활공합니다.

X-33은 고도 100 km 이상, 궤도 속도의 2분의 1 이하로 날 수 있는 것은 결코 아닙니다.테스트가 성공적으로 이루어졌더라면 제안된 궤도 [10]차량에 결과를 적용하기 위해 외삽이 필요했을 것입니다.

X-33을 설계하고 제작하기로 한 결정은 "우주로의 접근"[11]이라는 제목의 NASA 내부 연구에서 비롯되었습니다.다른 우주 수송 연구들과는 달리, "우주로의 접근"은 자동차의 설계와 건설이라는 결과를 가져오는 것이었습니다.

상업 우주 비행

Lockheed Martin은 NASA와 공유한 X-33 경험을 바탕으로 상업적 수단을 통해 개발되고 운영될 전면적인 SSTO RLV 사업 사례를 만들기를 희망했습니다.그 의도는 우주왕복선과 같이 우주 수송 시스템을 운영하기 보다는 NASA가 재사용 가능한 발사체를 운영하기 위해 민간 산업에 의존하고 NASA는 상업용 발사체 제공업체로부터 발사 서비스를 구매할 것이라는 것이었습니다.따라서, X-33은 우주 비행 기술을 연마하는 것뿐만 아니라 상업적으로 재사용 가능한 발사체를 [citation needed]가능하게 하는데 필요한 기술을 성공적으로 보여주는 것이었습니다.

VentureStar는 우주로 비행하는 최초의 상업용 항공기가 될 예정이었습니다.VentureStar는 대륙간 장거리 비행을 목적으로 제작되었으며 2012년까지 운항될 예정이었지만, 이 프로젝트는 자금을 지원받거나 [citation needed]시작되지 않았습니다.

2001년 8월 6일, Stennis 우주센터에서 에어로스피크 엔진 실험


일반특성

  • 길이 : 69ft (21m)
  • 폭 : 77ft (23m)
  • 최대 이륙중량 : 285,000파운드 (129,274 kg)
  • 연료용량 : 210,000 lb (95,000 kg)
  • 발전소: XRS-2200 리니어 에어로스파이크 로켓 엔진, 각각 410,000 lbf (1,800 kN) 추력

성능

  • 최고 속도: 9,896mph (15,926km/h, 8,599kn)
  • 최대 속도:마하13

지속적인 연구

2001년 개발이 취소된 후, 엔지니어들은 탄소 섬유 [12]복합재로 작동하는 액체 산소 탱크를 만들 수 있었습니다.시험 결과 복합재는 액체산소탱크에[13] 적용 가능한 재료로 확인되었습니다.

2004년 9월 7일, 노스럽 그루먼(Northrop Grumman)과 NASA 엔지니어들은 반복적인 연료 공급과 모의 발사 [14]주기에 대한 능력을 입증한 탄소 섬유 복합 재료로 만들어진 액체 수소 탱크를 공개했습니다.Northrop Grumman은 이러한 성공적인 테스트를 통해 오토클레이브 없이도 대형 복합 탱크를 만들 수 있는 새로운 제조 공정의 개발 및 정제가 가능해졌으며, 단-단-궤도 [15]차량에 사용하기에 적합한 컨포멀 연료 탱크의 설계 및 엔지니어링 개발이 가능해졌다고 결론지었습니다.

대안적인 제안들은

5개 회사가 관심을 표명하고 컨셉을 제안했습니다.록히드 마틴, 록웰, 맥도넬 더글러스 등 5개 회사 중에서 좀 더 세부적인 [16]제안을 하기 위해 선정되었습니다.

록웰

록웰은 우주왕복선에서 파생된 [17]디자인을 제안했습니다.우주왕복선 메인엔진(SSME) 1개와 RL-10-5A 엔진 [18]: 49 2개를 사용했을 것입니다.

이후 궤도에 도달하기 위한 본격적인 시스템에서 록웰은 6개의 로켓다인 RS-2100 [18]: 49 엔진을 사용할 계획을 세웠습니다.

맥도넬 더글러스

맥도넬 더글러스는 DC-XA의 수직 이착륙 시험 [6]차량을 기반으로 액체 산소/수소 벨 엔진을 사용한 디자인을 특징으로 합니다.주 추진 [18]: 47 [19]시스템에 단일 SSME를 사용했을 것입니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b c Mark Wade. "X-33". Encyclopedia Astronautica. Archived from the original on February 15, 2017. Retrieved February 25, 2015.
  2. ^ a b 위키소스:X-33 고급 기술 시연자
  3. ^ Conner, Monroe (March 30, 2016). "Lockheed Martin X-33". NASA. Retrieved April 9, 2023.
  4. ^ David, Leonard (October 15, 2009). "Reusable rocket plane soars in test flight". NBC News. Retrieved October 27, 2009.
  5. ^ a b c d e f "Reusable Launch Vehicle". NASA Spinoff. Archived from the original on February 24, 2013.
  6. ^ a b "X-33 Proposal by McDonnell Douglas - Computer Graphic". DVIDS.
  7. ^ a b "X-33 Launch Complex (Area 1-54)" (PDF). USAF. Archived from the original (PDF) on June 5, 2011. Retrieved June 30, 2011.
  8. ^ Bergin, Chris (January 4, 2006). "X-33/VentureStar — What really happened". NASA Space Flight.
  9. ^ ""Northrop Grumman, NASA Complete Testing of Prototype Composite Cryogenic Fuel Tank"". September 7, 2004. Archived from the original on January 10, 2017.
  10. ^ a b "Environmental Impact Statement, Notice of Intent 96-118". NASA. October 7, 1996. Flight tests would involve speeds of up to Mach 15 and altitudes up to approximately 75,800 meters... The test program was baselined for a combined total of 15 flights.
  11. ^ "The Policy Origins of the X-33". NASA. September 23, 1998.
  12. ^ Graf, Neil (2001). "Subscale Composite Liquid Oxygen Tank Testing" (PDF). High-Performance Composites.
  13. ^ Graf, Neil (2001). "Oxygen Compatibility Testing of Composite Materials" (PDF). High-Performance Composites.
  14. ^ 노스롭 그루먼."Northrop Grumman, NASA 원형 복합 극저온 연료 탱크의 완전한 테스트", 2004년 9월 7일, 뉴스 릴리스는 2017년 1월 9일에 액세스했습니다.
  15. ^ Black, Sara (November 2005). "An update on composite tanks for cryogens". High-Performance Composites.
  16. ^ "X-33". www.astronautix.com. Archived from the original on December 28, 2016.
  17. ^ Rockwell International X-33 기술 시연자 제안 이미지
  18. ^ a b c "RAND 1995 Project Air Force Workshop on transatmospheric vehicles - chapter 3" (PDF).
  19. ^ 1995년 전체 RAND TAV 워크샵 절차

외부 링크

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