Viking (raketa) - Viking (rocket)

Pro evropský raketový motor viz Viking (raketový motor).
Viking
Viking 10-12.jpg
Spuštění Viking 10, 7. května 1954
FunkceVýzkum znějící rakety
VýrobceSpolečnost Glenn L. Martin
Země původuSpojené státy
Velikost
Výška49 stop (15 m)
Průměr32 v (810 mm)
Fáze1
Kapacita
Užitečné zatížení pro
Historie spuštění
PostaveníV důchodu
Spouštějte weby
Celkový počet spuštění13
Úspěch (y)7
Poruchy2
Částečné selhání4
První let3. května 1949
Poslední let4. února 1955
První etapa
MotoryReakční motory XLR10-RM-2
Tah92,5 kN (20 800 lbf) (hladina moře) a 110,5 kN (24 800 lbf) (vakuum)
Specifický impuls179,6 s (1,761 km / s)
Doba hoření103 sekund
PalivoEthylalkohol a kapalný kyslík

The Vikingská raketa řada znějící rakety byly navrženy a postaveny Společnost Glenn L. Martin (Nyní Lockheed-Martin ) pod vedením USA Naval Research Laboratory (NRL). Od roku 1949 do roku 1955 letělo dvanáct vikingských raket.[1]

Počátky

Po druhá světová válka Spojené státy experimentovaly s chycenou němčinou V-2 rakety jako součást Projekt Hermes. Na základě těchto experimentů se USA v roce 1946 rozhodly vyvinout vlastní konstrukci velké rakety na kapalné palivo, která se bude jmenovat Neptune ale změněno na Viking. Záměrem bylo poskytnout nezávislé americké schopnosti v raketové technice, pokračovat v projektu Hermes po vyčerpání V-2 a poskytnout vozidlo vhodnější pro vědecký výzkum. Zejména námořnictvo potřebovalo vozidlo, které by studovalo atmosféru a naučilo se předpovídat špatné počasí, které by ovlivnilo flotilu.

V-2 by se zřítilo ve zředěné atmosféře ve vysokých výškách. Poté, co byl navržen jako zbraň, nesl V-2 velké užitečné zatížení, přibližně jednu tunu výbušniny. To bylo více, než se považovalo za nezbytné pro užitečné zatížení vědeckého přístroje výzkumné rakety pro vysoké nadmořské výšky, ale v případě V-2 používaného pro výzkum byla většina užitečného zatížení předřadníkem vyžadovaným pro stabilní let,[2] omezení potenciální rychlosti a nadmořské výšky, které by bylo možné dosáhnout s menšími užitečnými zatíženími obvykle potřebnými pro časné vědecké výzkumy

NRL, částečně na popud Americká raketová společnost (ARS), se rozhodl postavit pokročilou znějící raketu. Milton Rosen, vedoucí projektu Viking, připisuje průkopníkovi raket Robert Goddard ARS, Kalifornský technologický institut a V-2 pro „hluboký vliv“, který měli na konstrukci rakety.[3]

Viking byla v té době nejpokročilejší velká raketa na kapalná paliva vyvíjená v USA.[4]

Designové vlastnosti

Viking byl zhruba o polovinu menší, co se týče hmotnosti a síly, oproti V-2. Obě byly aktivně naváděnými raketami poháněnými stejnou hnací látkou (Ethylalkohol a kapalný kyslík ), které byly přiváděny k jednomu velkému motor napájený čerpadlem dvěma turbínová čerpadla. The Reakční motory XLR10-RM-2 motor byl největší kapalné palivo raketový motor vyvinutý ve Spojených státech do té doby, produkující 92,5 kN (20 800 lbf) (mořská hladina) a 110,5 kN (24 800 lbf) (vakuum) tahu. Isp byla 179,6 sekundy (1,761 km / s) a 214,5 sekundy (2,104 km / s), přičemž doba mise byla 103 s. Stejně jako tomu bylo v případě V-2, peroxid vodíku byl přeměněn na páru k pohonu turbočerpadlo který přiváděl palivo a oxidační činidlo do motoru. Jako protějšek V-2 to také bylo regenerativně chlazený.[5][6]

Viking byl průkopníkem důležitých inovací oproti V-2. Jedním z nejvýznamnějších pro raketovou techniku ​​bylo použití a kardanový tah komoru, kterou bylo možné otočit ze strany na stranu ve dvou osách ovládání výšky a zatáčení, upustit od neúčinných a poněkud křehkých grafitových lopatek ve výfuku motoru používaných V-2. Otáčení motoru na závěsech bylo řízeno gyroskopickou setrvačnou referencí; tento typ naváděcího systému vynalezl Robert Goddard, který s ním měl částečný úspěch před zásahem druhé světové války.[7] Řízení naklánění bylo pomocí výfuku turbočerpadla k napájení RCS trysky na ploutvích. Trysky stlačeného plynu stabilizovaly vozidlo po vypnutí hlavního napájení. Podobná zařízení se nyní značně používají ve velkých řiditelných raketách a ve vesmírných vozidlech. Dalším vylepšením bylo, že zpočátku byla nádrž na alkohol a později také nádrž LOX vyrobena integrálně s vnějším pláštěm, což šetřilo váhu. Struktura byla také z velké části z hliníku, na rozdíl od oceli používané ve V-2, čímž se zbavila větší váhy.

Vikingové 1 až 7 byli o něco delší (asi 15 m, 49 stop) než V-2, ale s rovným válcovým tělem o průměru pouze 32 palců (810 mm), což raketu dělalo docela štíhlou. Měli poměrně velké ploutve podobné těm na V-2. Vikingové 8 až 14 byli postaveni se zvětšeným drakem vylepšeného designu. Průměr byl zvýšen na 45 palců (114 cm), zatímco délka byla snížena na 13 m (42 ft), čímž se změnil „tvar tužky“ rakety. Ploutve byly mnohem menší a trojúhelníkové. Přidaný průměr znamenal více paliva a větší hmotnost, ale „hmotnostní poměr“ mezi palivem a prázdnou hmotou byl vylepšen na přibližně 5: 1, což je na tu dobu rekord.

Historie letu

Schéma znázorňující obě varianty raket Viking, Vikingové 1 až 7 (vlevo) a 8 až 12 (vpravo)

Všichni kromě Viking 4 byli letecky převezeni z White Sands, Nové Mexiko.

První vypuštění Viking 1 dne 3. května 1949 přišlo po velmi prodlouženém a zkouškovém období pozemních palebných zkoušek a dosáhlo výšky 80 kilometrů. Nadmořská výška byla omezena předčasným vypnutím motoru, které nakonec vedlo k úniku páry z pláště turbíny.

Viking 2, pilotovaný 6. září 1949, také utrpěl předčasné vypnutí motoru ze stejného důvodu jako Viking 1; dosáhl pouze 32 mil (51 km). (Následující motory měly poloviny skříně turbíny přivařeny, místo aby byly sešroubovány, čímž se problém vyřešil.)

Viking 3, 9. února 1950, trpěl nestabilitou v přepracovaném naváděcím systému a musel být přerušen pozemním velením, když hrozilo, že poletí mimo dosah. Nadmořská výška byla opět jen 50 mil (80 km).

Viking 4, 11. Května 1950, vystřelil z paluby USS Norton Sound blízko rovníku dosáhl téměř dokonalého letu maximální výšky 169 km (105 mil), což je téměř maximum možné pro nalétané užitečné zatížení. Naváděcí systém byl vrácen k systému Vikingů 1 a 2.

Viking 5, 21. listopadu 1950, dosáhl 108 mil (174 km). Tah motoru byl asi 5% nízký, jinak by nadmořská výška byla o něco vyšší.

Viking 6, 11. prosince 1950, utrpěl katastrofické selhání stabilizačních ploutví pozdě v motorovém letu, se ztrátou kontroly nad přístupem a souvisejícím velkým odporem. Nadmořská výška byla tedy pouze 64 kilometrů.

Viking 7, 7. srpna 1951, dosáhl výšky 219 km, aby překonal starý rekord V-2 pro jednostupňovou raketu. Jednalo se o nejvyšší a poslední let původní konstrukce draku.

Viking 8, 6. června 1952, první raketa se zlepšenou konstrukcí draku, ztracená, když se uvolnila během statického testování, a letěla na 4 míle (6,4 km) předtím, než země přikázala vypnutí.

Viking 9, 15. prosince 1952, dosáhl nadmořské výšky 136 mil (219 km) při prvním úspěšném letu vylepšené konstrukce draku.

Viking 10. Motor explodoval při prvním pokusu o start 30. června 1953. Raketa byla přestavěna a úspěšně byla letecky převezena 7. května 1954 na 219 km.

Viking 11 vzrostl na 158 mil (254 km) 24. května 1954, což je do té doby výškový rekord pro západní jednostupňovou raketu.[8] Fotografie Země a zkouška vozidel pro opětovné vstupy.

Viking 12 byl letecky převezen 4. února 1955, za účelem opětovného vstupu do vozidla, fotografování a výzkumu atmosféry. Dosáhl 143 mil (230 km). The Národní muzeum letectví a kosmonautiky obsahuje rekonstrukci výřezu Viking 12 v plné velikosti, postavenou z původních plánů.

Jako testovací vozidla byly vzlétnuty dva další draky Vikingů, podobné Vikingům 9 až 12 Projekt Vanguard. Oba byly vypuštěny z mysu Canaveral dne 8. prosince 1956 (Viking 13) a 1. května 1957 (Viking 14),[9] a byly označeny Vanguard TV0 a Vanguard TV1 resp.

Úspěchy

Spuštění Viking 4 z USS Norton Sound na moři, 11. května 1950

Zatímco základní motivace pro projekt Vikingů měla zjevně složku národní obrany, protože se jednalo o program amerického námořnictva, přesto vytvořila řadu orientačních bodů časného průzkumu vesmíru, některé technologické a některé vědecké.

Mírové cestování do vesmíru a průzkum vesmíru byly zjevně důležitými cíli, které dodávaly energii mnoha podněcovatelům vyšší úrovně, dokonce i německému raketovému programu V-2, který německá armáda financovala výhradně pro vojenské účely. Viking byl pravděpodobně nejambicióznějším programem své doby, který měl významné cíle, které byly v zásadě vědecké, doprovázené touhou zkoumat a rozvíjet raketovou technologii pro ambicióznější cíle mírového průzkumu vesmíru, jako jsou satelity umělé Země.[10]

Technologický pokrok propagovaný společností Viking zahrnoval následující:

  • V podstatě celohliníkový drak letadla s hmotnostní poměr (hmotnost paliva k vyprázdnění hmotnosti vozidla) asi 5: 1 pro vylepšený model (Viking 8 a novější). To bylo významné zlepšení oproti V-2, který byl z velké části vyroben z oceli. Výškové záznamy dosažené Vikingem pro jednostupňovou raketu byly většinou výsledkem její lehké konstrukce.
  • Řízení vektoru tahu kardanovým raketovým motorem, na rozdíl od grafitových lopatek používaných německými raketami V-2 a US Army Redstone. Tento způsob řízení se stal standardem, a to jak z důvodu spolehlivosti, tak z důvodu účinnosti.
  • Řízení orientace vozidla po vyčerpání paliva hlavního motoru malými pomocnými tryskami, umožňující naprogramované zaměření vědeckých přístrojů atd.
  • Rozsáhlá rádiová telemetrie pro inženýrská i vědecká data, která výrazně snížila počet potřebných testovacích letů, než byly získány užitečné výsledky.

Mezi jeho vědecké úspěchy, první až do své doby, byly:

  • Měření nejvyšší nadmořské výšky atmosférické hustoty (podle Vikinga 7).
  • Měření nejvyšší nadmořské výšky atmosférických větrů (Viking 7).
  • První měření složení atmosférických kladných iontů ve vysoké nadmořské výšce (Viking 10).
  • Nejvyšší nadmořské výšky expozice emulzí kosmického záření (Vikingové 9, 10 a 11).
  • Nejvyšší fotografie Země (Viking 11).

Prostřednictvím vikingských letů NRL nejprve měřilo teplotu, tlak, hustotu, složení a větry v horní atmosféře a elektronovou hustotu v ionosféře a zaznamenávalo ultrafialové spektrum Slunce.

Viking do Vanguardu

Úspěch, kterého NRL dosáhla v této sérii experimentů, vedla laboratorní vědce k přesvědčení, že s výkonnějším motorem a přidáním horních stupňů může být z vikingské rakety vyrobeno vozidlo schopné vypustit pozemský satelit. To vedlo k třístupňovému vozidlu Project Vanguard společnosti NRL, které vypustilo druhý americký satelit. Dvě pozdější rakety ze série Viking, Vanguard TV0 (přejmenované z Viking 13) a TV1, v podstatě podobné Vikingům 8 až 12, byly použity jako suborbitální testovací vozidla během Project Vanguard, než bylo první vozidlo Vanguard k dispozici pro test jako Vanguard TV2, na podzim roku 1957.

Viz také

Reference

  1. ^ „The Viking Rocket Story“, autor Milton W. Rosen, Harper & Brothers, NY, 1955. Rosen, vedoucí projektu NRL pro Viking, popisuje kontext, historii, design projektu a zahrnuje kapitoly o všech letech Vikingem 11, s nástinem základních konstrukčních problémů velkých kapalných raket, spolu s mnoha zajímavými podrobnostmi o nesčetných problémech, které nevyhnutelně vznikly v tak ambiciózním a inovativním program.
  2. ^ „Rockets, Missiles, and Space Travel“, Willey Ley, 3. vydání, Viking Press, New York, 1951, s. 250ff.
  3. ^ Rosen, str. 28
  4. ^ „History of Rocketry & Space Travel,“ revidované vydání, Wernher von Braun a Frederick I. Ordway III, Thomas Y. Crowell Co., New York, 1969, s. 151
  5. ^ „Americké raketové motory na kapalná paliva“. www.b14643.de. Archivovány od originál dne 01.11.2015. Citováno 2015-06-24.
  6. ^ Winter, Frank H. (1990). "3 - Rakety vstupují do vesmírného věku". Rakety do vesmíru. Harvard University Press. str. 66. Citováno 2015-06-24.
  7. ^ Rosen, str. 66
  8. ^ "Viking". Encyclopedia Astronautica.
  9. ^ Ordway, Frederick I.  ; Wakeford, Ronald C. Průvodce mezinárodními raketami a kosmickými loděmi, N.Y., McGraw-Hill, 1960, s. 208.
  10. ^ Rosen, kapitola 14

externí odkazy

Převzato z