X-20試驗機
X-20「Dyna-Soar」（「動力倍增器」的英文縮寫）是美國空軍開發的一款航天飛機，它可以執行多種任務，包括偵察、轟炸、太空營救，保養衛星和破壞敵人衛星。這個計劃從1957年10月24日一直持續到1963年12月10日。它總共花費了6.6億美元，而且就在NASA的太空飛機計劃開始後不久就被終止了。
與當時其它太空計劃（例如水星計劃和東方計劃）不同的是，Dyna-Soar的降落過程會由宇航員操縱，而且會在一個預定好的地點降落，而不是簡單地沿彈道弧線下落。這使它比同時期其它的載人太空計劃先進得多。Dyna-Soar計劃中搜集到的數據極大地幫助了後來太空飛機的設計工作。
背景
編輯Dyna-Soar的研發可以追溯到Eugen Sänger的「銀鳥」，這是二戰期間納粹德國的一項轟炸機計劃。它的設計理念是：在由一枚A-4或A-9火箭送入50-150千米的高空並被加速到5.5千米／秒以上後，一架以火箭為動力的轟炸機會滑翔很大的一段距離直到目標上空，然後開始轟炸。
一個公認的Dyna-Soar的靈感來源是1949年的太空飛機計劃「Tsien」。這個主意是美國陸軍航空兵上校錢學森博士研究了德國的V-2和其它火箭之後想出的。
Dyna-Soar會被一枚洲際導彈送到外大氣層，然後開始下落。但是就在再入大氣層時，它的速度還是很高，所以它的機翼會產生很大的升力，這會將它重新送出大氣層。這個過程會一直重複下去，直到速度足夠低時，裡面的太空人才會選擇一個降落地點並駕駛着它滑翔到那裡。飛機在高超音速時產生的升力會讓一架飛機一次飛越很長的距離。
這種先被送出大氣層然後開始滑翔的飛機（也叫助推-滑翔式飛機）有能力在高超音速飛行時攻擊世界上任何地方，而且截擊這種飛機會很困難。與普通的重型轟炸機相比，這種飛機很小，而且用於自衛的武器也很少。這種飛機可以作為可回收的載人轟炸機，也可作為不可回收的洲際導彈。
二戰之後，許多德國的科學家被中央情報局以「迴紋針行動」的名義帶到了美國。其中一個就是瓦爾特·多恩伯格，他是戰時納粹德國火箭計劃的領導，知道許多關於「銀鳥」計劃的事情。在貝爾公司工作時，他努力想讓美國空軍和其他人注意到助推-滑翔式飛機。他的努力沒有白費：1950年代早期，美國空軍委託了貝爾、波音、Convair、道格拉斯、馬丁、北美、共和和洛克希德去研究下列助推-滑翔式飛機：
- 轟炸機式導彈
- 高超音速武器的研究與發展的支持系統
- 「銅鈴」式偵察機和
- 火箭推進式轟炸機
研發
編輯1957年10月24日，美國空軍研究與發展部開始了「超音速滑翔火箭武器系統」（武器系統464L）的計劃，Dyna-Soar計劃。這個計劃將所有對助推-滑翔式飛機的要求都整合到了一起，因為美國空軍認為這樣的一架飛機能執行包括轟炸和偵察在內的所有任務，而且這個計劃還能成為X-15的後繼計劃。X-20計劃總共分為三步：1.試驗機（Dyna-Soar I）2.偵察機（Dyna-Soar II）3.在偵察機的基礎上加上轟炸的能力（Dyna-Soar III）。X-20I的首次滑翔預定在1963年，有動力的飛行預定在1964年，那時它的速度將達到18馬赫。1968年會試驗一種自動操作的滑翔導彈，而最終的多功能武器系統（Dyna-Soar III）將會在1974年開始測試。
1958年3月，9家美國航空公司開始競爭建造Dyna-Soar的合約。在這之中，美國空軍只會從貝爾公司和波音公司之中選擇一個。儘管貝爾公司已有了六年的研究經驗，但是波音公司還是在1959年6月得到了這個合約（在那時它的設計已經變了很多，與貝爾的很相像了）。1961年，泰坦III最終被選定為運載Dyna-Soar的火箭。Dyna-Soar將會在佛羅里達州卡納維拉爾角的甘迺迪太空中心中心發射。
1960年4月，七名太空人被秘密地挑選為Dyna-Soar計劃的試飛員。但在1962年，尼爾·阿姆斯特朗和Bill Dana離開了。1962年9月19日，Albert Crews加入了Dyna-Soar的試飛計劃，這之後，六名宇航員的名字被公開了，他們是：
- 尼爾·阿姆斯特朗（NASA）1960-62
- Albert H. Crews（美國空軍）1962-63
- Bill Dana（NASA）1960-62
- Henry C. Gordon（美國空軍）1960-63
- Pete Knight（美國空軍）1960-63
- Russell L. Rogers（美國空軍）1960-63
- Milt Thompson (NASA) 1960-63
- James W. Wood（美國空軍）1960-63
1962年底，研究人員給Dyna-Soar計劃起了個設計名稱：X-20。X-20自己配備的火箭發動機（Dyna-Soar I測試用的）點火成功之後，美國空軍在拉斯維加斯為它舉行了揭幕儀式。
原定的 Dyna-Soar I試飛
編輯- Dyna-Soar 1 – 1966年1月1日，無人
- Dyna-Soar 2－1966年4月1日，無人
- Dyna-Soar 3－1966年7月1日，繞地球1圈，乘員：James Wood
- Dyna-Soar 4－1966年10月1日，繞地球1圈，乘員：1
- Dyna-Soar 5－1967年3月1日，繞地球1圈，乘員：1
- Dyna-Soar 6－1967年5月1日，繞地球1圈，乘員：1
- Dyna-Soar 7－1967年7月1日，繞地球1圈，乘員：1
- Dyna-Soar 8－1967年9月1日，繞地球1圈，乘員：1
- Dyna-Soar 9－1967年12月1日，繞地球多圈，乘員：1
- Dyna-Soar 10－1968年3月1日，繞地球多圈，乘員：1，這是原定的X-20最後一次試飛。
問題
編輯除了困擾着許多研究計劃的資金問題之外，Dyna-Soar計劃還有兩個主要的問題：助推火箭不可靠，而且整個計劃沒有一個明確的目標。
一共有許多種助推火箭成為了Dyna-Soar的助推火箭的候選者。美國空軍建議使用液氧／JP-4，或氟氨／氟肼火箭，或使用X-15的火箭。而波音公司的建議是使用 擎天神-半人馬座火箭，但是最後美國空軍採納了馬丁公司提議的泰坦火箭。但是，泰坦I火箭沒有足夠的推力將五噸重的X-20送入軌道。泰坦II和泰坦III能將它送入軌道，它們與同樣能將它送入軌道的土星C-1（後來命名土星I）火箭一起去競爭當Dyna-Soar的助推火箭，最後，泰坦IIIC被選中。在發射系統上的猶豫使整個計劃變得更加複雜，也拖延了這個計劃。
Dyna -Soar計劃（武器系統 464L計劃）最初是要成為一個同時研究航空和武器系統的計劃。許多人質疑美國空軍為什麼不像NASA一樣開展一個載人航天計劃並將它作為首要的研究計劃。但是，美國空軍時常強調，與NASA不同的是，Dyna-Soar可以在有人控制的情況下重返大氣層，這也是X-20計劃的主要研究方向。1963年1月19日，美國國防部長羅伯特·麥克納馬拉命令空軍去研究雙子星座和Dyna –Soar兩個天基武器系統哪一個更可行。在1963年3月中期收到空軍的報告後，麥克納馬拉「說空軍在可控再入飛行器上花了太多時間，並且還沒有一個在軌運行的明確目標」 (Geiger, 1963)。這被看作是他對這個計劃的態度的大逆轉。Dyna-Soar也是一項花費很高的項目，在1960年代中期之前不會進行載人飛行。高花費與令人質疑的實用性使空軍很難說這是一個好的計劃。最終，X-20 Dyna-Soar計劃在1963年12月10日被終止了。
描述
編輯X-20 Dyna-Soar在1960年3月定型。它擁有一個三角翼，並且為下單翼布局，控制平衡的是翼尖而不是一般飛機上的尾翼。X-20的框架和機身上部是由一種叫「René 41」的合金製成。機身下部由經過隔熱處理的René 41加上許多層鉬箔製成，機鼻尖錐由石墨和氧化鋯製成。
隨着設計指標的變化，Dyna-Soar曾有過各種樣式，但是所有的試驗機都有相同的形狀和布局。一個飛行員坐在機身前部，在他後面是儀器艙。儀器艙里包括各種探測器，武器和偵察用儀器，或者是一個能載四人的艙室（X-20X「空間運行載具」用的）。
在儀器艙後面是火箭發動機，它會在軌道上推動X-20，或者在發射失敗時推動它與助推火箭分離。它在重新回到大氣層後會被拋掉。在大氣層中下落時，一個不透明的熱防護罩會保護前窗。在減速板展開後它會被拋掉，這樣宇航員就能看清前方並駕駛飛機安全降落。
航天/航空雜誌在整個項目終止之前刊登了一幅畫，上面畫着X-20機鼻向下進入大氣層，在機翼產生升力後改變它的傾角。在這之後，它的火箭發動機會啟動並將它送回軌道。對於一架太空船來說這是很獨特的性能，因為空間力學顯示出這對一枚火箭來說是很難的。所以Dyna-Soar可以在被送上太空後與一顆衛星會合，在這期間即使將全部燃料用來變軌也沒關係。但是，宇航員承受的G力會很大。
與後來的太空飛機不同的是，Dyna-Soar的起落架不是由輪胎而是由滑橇組成，因為人們認為輪胎在進入大氣層的過程中會被燒掉。固特異輪胎公司提供了René 41製成的可收回滑橇。
規格
編輯
基本信息
- 機組：1
性能
參考
編輯- Houchin, Roy. U.S. Hypersonic Research and Development: The Rise and Fall of Dyna-Soar, 1944-1963. New York: Routledge. 2006: 258. ISBN 978-0-415-36281-8 ISBN 978-0-415-36281-8.
- Robert Godwin (ed). Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System. Apogee Books. 2003. ISBN 978-1-896522-95-1.
- Walter R. Dornberger. The Rocket-Propelled Commercial Airliner. Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System: 19–37. 1956.
- Charlton G. Strathy. Weapon System 464L Abbreviated Development Plan. Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System: 38–75. 1957.
- Air Force Systems Command. Structure Description Report. Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System: 145–189. 1961.
- Clarence J. Geiger. History of the X-20A DYNA-SOAR. Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System: 349–405. 1963.
外部連結
編輯- Tsien Space Plane 1949
- Tsien Space Plane 1978
- Transonic aerodynamic characteristics of the Dyna-Soar glider and Titan 3 launch vehicle configuration with various fin arrangements (PDF format) NASA report - April 1963 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- American X-Vehicles: An Inventory X-1 to X-50, SP-2000-4531 - June 2003; NASA online PDF Monograph （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Deepcold: Secrets of the Cold War in Space, 1959-1969 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
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