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美国波音公司设计的载人航天轰炸机
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X-20“代纳索”是波音公司为美国空军设计的一种载人航天轰炸机,可以超过 5 马赫的高超音速飞行,执行侦察、武器投放军事任务。X-20 由“大神”火箭送入地球轨道,可进行圈轨道飞行。从某种意义上说,X-20 是后来航天飞机的“先行者”。X-20 长 14.50 米,翼展 6.22 米,采用无尾三角翼布局,头部呈圆拱形,机翼后掠 72 度,翼尖上折充当垂直安定面。后来由于耗资过大和设计目标不切实际,X-20 项目在只完成一个全比例模型后就于 1963 年 12 月被取消了。这些特征使得Dyna-Soar比其他人类航天飞行任务更加先进的概念。 对航天飞机的研究很快就实现了,在其他可重复使用的航天器中,例如1981年第一次轨道飞行的航天飞机,以及最近的波音X-40和X-37B航天器。

基本信息

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中文名:X-20 “动力翱翔者”

外文名:Boeing X-20 Dyna-Soar

国家:美国

状态:太空船开始建造后被取消

首飞:未建造 ,计划1966年1月1日发射

乘员:1名

简介

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X-20 Dyna-Soar 航天飞机X-20 Dyna-Soar 航天飞机

X-20 Dyna-Soar (“动力翱翔者”)是美国空军研发的航天飞机。可用于多种军事任务,包括高空侦察,轰炸,太空救援,卫星维护,破坏敌方卫星。这个计划从1957年10月24日开始至1963年12月终止,共花费6.6亿美元(相当于今日的47.3亿美元),该计划在太空船开始建造后不久便被取消。

其他同一时期研发的太空船如“东方号”和“星计划”都是基于太空舱进行返回操作,而“动力翱翔者”却更接近于多年后的航天飞机,它不仅能以洲际弹道导弹的速度推进至目标区域,它还被设计成能像一架飞行员驾驶的普通飞机一样滑翔回地面。X-20可以在机场降落而不仅仅是借助一个降落伞返回地面。“动力翱翔者”同样具备到达地球轨道的能力,就像“东方号”和“双子座”飞船一样。

这些特性使得“动力翱翔者”的在概念上远比同时期的其他人类太空飞行任务要先进。包括苏联的“暴风雪”号在内的航天飞机都是在X-20取消后数十年后才升空的。

研制背景

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“银鸟”(德语:Silbervogel)“银鸟”(德语:Silbervogel)

“动力翱翔者”的研发可以追溯到欧根桑格设计的“银鸟”(德语:Silbervogel)。一个二战时期的德国轰炸机计划。该计划的概念是建造一种能够飞行很长一段距离的火箭动力轰炸机,通过A-4或A-9火箭引擎推进至大于5.5 km/s高速和50–150 km的高度时再滑翔至目标上空。

本质上,这些火箭引擎能使飞行器到达大气层外,像洲际弹道导弹一样进入轨道后再下落。然而,当它重新进入大气层时“银鸟”会利用它的高速使机翼产生的升力重新回到太空中。这一过程会一直重复,直到速度足够低时,飞机驾驶员能捕捉到着陆点并最终滑翔着陆。利用这种飞行方式,飞行器可以可以极大提升它的航程,甚至超过使用相同引擎的洲际导弹的航程。

这样的推进-滑翔系统有能力以极超音速打击世界上的任何一个地点,(所谓“对机轰炸机。”antipoDAl bombers),这种飞行器极难被拦截。与传统轰炸机相比,它仅能轻度武装。另外,这种它既可以作为有人驾驶轰炸机也可作为无人驾驶不可回收的导弹。

二战后,很多德国科学家被美国战略情报局带回美国参与“回纹针行动”。其中也包括瓦尔特·多恩伯格博士——战时纳粹德国火箭项目主要负责人,他知道很多有关“银鸟”计划的详细信息。在为贝尔公司工作期间,他努力想让美国空军对推进-滑翔模式飞行器产生兴趣,最终他的努力没有白费,美国空军要求多家公司进行了推进-滑翔飞行器的可行性与设计研究,包括:波音,Convair,道格拉斯,北美航空工业公司,共和航空工业公司以及洛克希德 。

1950年代早期的研究项目有:

博米(轰炸机导弹)

Hywards (HYpersonic Weapons Research and Development Supporting system即极超音速武器研发支持系统)

铃”高空侦察机

火箭轰炸机“罗伯”

设计开发

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1957年10月24日,美国空军研发部提出了“极超音速滑翔火箭武器系统”,也就是X-20“动力翱翔者”。美国空军相信这种飞行器能胜任所有的轰炸以及侦察任务,并且能成为X-15研究项目的继任者。“动力翱翔者”计划分为三个阶段,第一阶段:试验机(“动力翱翔者-I”),第二阶段:侦察机(“动力翱翔者-II”),第三阶段:(“动力翱翔者-III”,也就是之前的“罗伯”)增加战略轰炸能力。首次滑翔试验计划于1963年进行,第二年将进行速度达到18马赫的动力飞行。搭载可运行武器系统的“动力翱翔者-III”计划于1974年部署。

1958年3月,9架美国航空航天企业开始竞争获得建造“动力翱翔者”的合同,竞争主要在贝尔和波音之间展开,尽管贝尔已经有了6年设计研究的优势,但是合同最终还是被波音公司于1959年获得。1961年末,泰坦III型被最终定为搭载“动力翱翔者-III”的运载火箭。发射地点选在佛罗里达州的纳维拉尔角。

1960年4月,七名宇航员被秘密选中参与“动力翱翔者”计划,尼尔·阿姆斯壮和比尔·戴纳于1962年离开了该项目。

X-20航天飞机X-20航天飞机

1962年9月19日,阿尔布特克鲁斯加入了“动力翱翔者”计划,并成为对外公开的6名“动力翱翔者”宇航员之一。

* 尼尔·阿姆斯壮(NASA)1960-62

* 阿尔伯特 H.克鲁斯(美国空军)1962-63

* 比尔·戴纳(NASA)1960-62

* 亨利 C. 戈登(美国空军)1960-63

* 皮特 奈特(美国空军)1960-63

* 拉塞尔 L. 罗杰斯(美国空军)1960-63

* 米尔特 汤姆逊 (NASA) 1960-63

* 詹姆斯 W. 伍德(美国空军)1960-63

项目难度

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除了研究活动常有的资金问题外,“动力翱翔者”计划还面临着两个主要难题:1.不确定使用何种助推火箭将飞行器送入轨道。2.整个计划缺乏一个明确的目标。

多种不同的火箭助推器被选为将X-20送入轨道的候选机型,最初空军建议使用液/JP-4,氟氨燃料火箭,或者氟肼燃料火箭,亦或者使用X-15的RMI引擎。而作为项目承包商的波音建议使用“阿特拉斯”与半人马座火箭结合,但最终空军采纳了之前竞标失败的马丁公司提议的泰坦运载火箭。但是泰坦I型火箭并没有足够的动力将5吨重的X-20送入轨道。

泰坦II和泰坦III有足够的推力将它送入轨道,它们与同样能将它送入轨道的土星C-1(后来重命名为土星I)火箭一起去竞争成为X-20的助推火箭。

泰坦IIIC最终被选中成为将“动力翱翔者”送入轨道。在发射系统选择上的犹豫不决拖延了整个计划,也使得使整个计划的前景更加扑朔迷离。

“动力翱翔者”计划最初是要成为一个搭载武器系统的空天研究计划。许多人质疑美国空军为什么不像NASA一样开展一个载人航天计划并将它作为头号研究计划。对此,美国空军时常强调,与NASA当时的太空计划不同的是“动力翱翔者”可以在有人控制的情况下重返大气层,这也是X-20计划的主要研究方向。1963年1月19日,美国国防部长罗伯特·麦克纳马拉命令空军去研究“双子座”和“动力翱翔者”两个天基武器系统哪一个更具有可行性。1963年3 月中旬收到空军的报告后,麦克纳马拉说:“空军在可控再返回飞行器上花了太多时间,并且没有一个进行轨道飞行的实质目标” 。这与他之前立场完全相反。

“动力翱翔者”是一个花费很高的项目,并且在1960年代中期之前都不会进行载人飞行。高额花费和令人质疑的的实用性使空军很难为其辩护。最终,X-20 “动力翱翔者”计划在1963年12月10日被取消。

就在X-20被取消的同一天,空军宣布了另一个计划,“载人轨道实验室计划”,这是双子星座计划的一个子计划。但是最终它也被取消了。

技术特点

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X-20的总体设计于1960年3月定型。“动力翱翔者”采用的是低三角翼布局,使用副翼控制姿态而非传统的尾翼。机身结构和上部面板都是由René 41“超级合金”制成。机身底部由经过隔热处理的René 41与箔层制成,机由石墨和氧化锆制成。

随着要求的变化,多种形态的“动力翱翔者”被设计出来,但所有变型都是基于相同的形状和布局设计。一名驾驶员坐在前部,后方就是装备间,其中包含有数据收集设备,武器以及侦察设备,或者是一个能搭载四人的座舱。

设备间后方就是过渡火箭引擎,用于轨道机动或者发射失败时逃逸。再返回大气时火箭将被抛弃,与此同时一个不透明隔热罩将会保护前方的挡风玻璃,空气摩擦减速过程结束后隔热罩也将被丢弃,使得飞行员能够安全降落。

与之后的航天飞机不同,因为担在进入大气时会烧毁,“动力翱翔者”三角起落架上并没有加装轮子。作为替代方案,固特异公司研发了一种使用和机身相同的结构René 41 合金制成的可收回式滑撬。

性能参数

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* 乘员: 1

* 长度: 35 ft 4 in (10.77 m)

X-20三面图X-20三面图

* 翼展: 20 ft 10 in (6.34 m) * 高度: 8 ft 6 in (2.59 m)

* 机翼面积: 345 ft2 (32 m2)

* 空载重: 10,395 lb (4,715 kg)

* 最大起飞重量: 11,387 lb (5,165 kg)

* 发动机: 1 × Martin Trans多级火箭, 72,000 lbf (323 kN)推力

* 最大速度: 17,500 mph (28,165 km/h)

* 航程: 地球轨道22,000 海里, (40,700 km)

* 实用升限: 530,000 ft (160 km)

* 爬升速度: 100,000 ft/min (510 m/s)

* 机翼负载: 33 lb/ft2 (161 kg/m2)

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