[科普中國]-X-20

簡介

X-20 Dyna-Soar （“動力翱翔者”）是美國空軍研發(fā)的航天飛機?？捎糜诙喾N軍事任務，包括高空偵察，轟炸，太空救援，衛(wèi)星維護，破壞敵方衛(wèi)星。這個計劃從1957年10月24日開始至1963年12月終止，共花費6.6億美元（相當于今日的47.3億美元），該計劃在太空船開始建造后不久便被取消。

其他同一時期研發(fā)的太空船如“東方號”和“水星計劃”都是基于太空艙進行返回操作，而“動力翱翔者”卻更接近于多年后的航天飛機，它不僅能以洲際彈道導彈的速度推進至目標區(qū)域，它還被設計成能像一架飛行員駕駛的普通飛機一樣滑翔回地面。X-20可以在機場降落而不僅僅是借助一個降落傘返回地面?！皠恿Π肯枵摺蓖瑯泳邆涞竭_地球軌道的能力，就像“東方號”和“雙子座”飛船一樣。

這些特性使得“動力翱翔者”的在概念上遠比同時期的其他人類太空飛行任務要先進。包括蘇聯(lián)的“暴風雪”號在內(nèi)的航天飛機都是在X-20取消后數(shù)十年后才升空的。1

研制背景“動力翱翔者”的研發(fā)可以追溯到歐根桑格設計的“銀鳥”（德語：Silbervogel）。一個二戰(zhàn)時期的德國轟炸機計劃。該計劃的概念是建造一種能夠飛行很長一段距離的火箭動力轟炸機，通過A-4或A-9火箭引擎推進至大于5.5 km/s高速和50–150 km的高度時再滑翔至目標上空。

本質上，這些火箭引擎能使飛行器到達大氣層外，像洲際彈道導彈一樣進入軌道后再下落。然而，當它重新進入大氣層時“銀鳥”會利用它的高速使機翼產(chǎn)生的升力重新回到太空中。這一過程會一直重復，直到速度足夠低時，飛機駕駛員能捕捉到著陸點并最終滑翔著陸。利用這種飛行方式，飛行器可以可以極大提升它的航程，甚至超過使用相同引擎的洲際導彈的航程。

這樣的推進-滑翔系統(tǒng)有能力以極超音速打擊世界上的任何一個地點，（所謂“對機轟炸機?！盿ntipodal bombers），這種飛行器極難被攔截。與傳統(tǒng)轟炸機相比，它僅能輕度武裝。另外，這種它既可以作為有人駕駛轟炸機也可作為無人駕駛不可回收的導彈。

二戰(zhàn)后，很多德國科學家被美國戰(zhàn)略情報局帶回美國參與“回紋針行動”。其中也包括瓦爾特·多恩伯格博士——戰(zhàn)時納粹德國火箭項目主要負責人，他知道很多有關“銀鳥”計劃的詳細信息。在為貝爾公司工作期間，他努力想讓美國空軍對推進-滑翔模式飛行器產(chǎn)生興趣，最終他的努力沒有白費，美國空軍要求多家公司進行了推進-滑翔飛行器的可行性與設計研究，包括：波音，Convair，道格拉斯，北美航空工業(yè)公司，共和航空工業(yè)公司以及洛克希德2。

1950年代早期的研究項目有：

博米（轟炸機導彈）

Hywards （HYpersonic Weapons Research and Development Supporting system即極超音速武器研發(fā)支持系統(tǒng)）

“銅鈴”高空偵察機

火箭轟炸機“羅伯”3

設計開發(fā)1957年10月24日，美國空軍研發(fā)部提出了“極超音速滑翔火箭武器系統(tǒng)”，也就是X-20“動力翱翔者”。美國空軍相信這種飛行器能勝任所有的轟炸以及偵察任務，并且能成為X-15研究項目的繼任者?！皠恿Π肯枵摺庇媱澐譃槿齻€階段，第一階段：試驗機（“動力翱翔者-I”），第二階段：偵察機（“動力翱翔者-II”），第三階段：（“動力翱翔者-III”，也就是之前的“羅伯”）增加戰(zhàn)略轟炸能力。首次滑翔試驗計劃于1963年進行，第二年將進行速度達到18馬赫的動力飛行。搭載可運行武器系統(tǒng)的“動力翱翔者-III”計劃于1974年部署。

1958年3月，9架美國航空航天企業(yè)開始競爭獲得建造“動力翱翔者”的合同，競爭主要在貝爾和波音之間展開，盡管貝爾已經(jīng)有了6年設計研究的優(yōu)勢，但是合同最終還是被波音公司于1959年獲得。1961年末，泰坦III型被最終定為搭載“動力翱翔者-III”的運載火箭。發(fā)射地點選在佛羅里達州的卡納維拉爾角。3

1960年4月，七名宇航員被秘密選中參與“動力翱翔者”計劃，尼爾·阿姆斯壯和比爾·戴納于1962年離開了該項目。

1962年9月19日，阿爾布特克魯斯加入了“動力翱翔者”計劃，并成為對外公開的6名“動力翱翔者”宇航員之一。
* 尼爾·阿姆斯壯（NASA）1960-62
* 阿爾伯特 H.克魯斯（美國空軍）1962-63
* 比爾·戴納（NASA）1960-62
* 亨利 C. 戈登（美國空軍）1960-63
* 皮特 奈特（美國空軍）1960-63
* 拉塞爾 L. 羅杰斯（美國空軍）1960-63
* 米爾特 湯姆遜 (NASA) 1960-63
* 詹姆斯 W. 伍德（美國空軍）1960-632

項目難度除了研究活動常有的資金問題外，“動力翱翔者”計劃還面臨著兩個主要難題：1.不確定使用何種助推火箭將飛行器送入軌道。2.整個計劃缺乏一個明確的目標。

多種不同的火箭助推器被選為將X-20送入軌道的候選機型，最初空軍建議使用液氧/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。而作為項目承包商的波音建議使用“阿特拉斯”與半人馬座火箭結合，但最終空軍采納了之前競標失敗的馬丁公司提議的泰坦運載火箭。但是泰坦I型火箭并沒有足夠的動力將5噸重的X-20送入軌道。

泰坦II和泰坦III有足夠的推力將它送入軌道，它們與同樣能將它送入軌道的土星C-1（后來重命名為土星I）火箭一起去競爭成為X-20的助推火箭。

泰坦IIIC最終被選中成為將“動力翱翔者”送入軌道。在發(fā)射系統(tǒng)選擇上的猶豫不決拖延了整個計劃，也使得使整個計劃的前景更加撲朔迷離。

“動力翱翔者”計劃最初是要成為一個搭載武器系統(tǒng)的空天研究計劃。許多人質疑美國空軍為什么不像NASA一樣開展一個載人航天計劃并將它作為頭號研究計劃。對此，美國空軍時常強調，與NASA當時的太空計劃不同的是“動力翱翔者”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“雙子座”和“動力翱翔者”兩個天基武器系統(tǒng)哪一個更具有可行性。1963年3 月中旬收到空軍的報告后，麥克納馬拉說：“空軍在可控再返回飛行器上花了太多時間，并且沒有一個進行軌道飛行的實質目標” 。這與他之前立場完全相反。

“動力翱翔者”是一個花費很高的項目，并且在1960年代中期之前都不會進行載人飛行。高額花費和令人質疑的的實用性使空軍很難為其辯護。最終，X-20 “動力翱翔者”計劃在1963年12月10日被取消。

就在X-20被取消的同一天，空軍宣布了另一個計劃，“載人軌道實驗室計劃”，這是雙子星座計劃的一個子計劃。但是最終它也被取消了。3

技術特點X-20的總體設計于1960年3月定型?！皠恿Π肯枵摺辈捎玫氖堑腿且聿季郑褂酶币砜刂谱藨B(tài)而非傳統(tǒng)的尾翼。機身結構和上部面板都是由René 41“超級合金”制成。機身底部由經(jīng)過隔熱處理的René 41與鉬箔層制成，機鼻由石墨和氧化鋯制成。

隨著要求的變化，多種形態(tài)的“動力翱翔者”被設計出來，但所有變型都是基于相同的形狀和布局設計。一名駕駛員坐在前部，后方就是裝備間，其中包含有數(shù)據(jù)收集設備，武器以及偵察設備，或者是一個能搭載四人的座艙。

設備間后方就是過渡火箭引擎，用于軌道機動或者發(fā)射失敗時逃逸。再返回大氣時火箭將被拋棄，與此同時一個不透明隔熱罩將會保護前方的擋風玻璃，空氣摩擦減速過程結束后隔熱罩也將被丟棄，使得飛行員能夠安全降落。

與之后的航天飛機不同，因為擔心在進入大氣時會燒毀，“動力翱翔者”三角起落架上并沒有加裝輪子。作為替代方案，固特異公司研發(fā)了一種使用和機身相同的結構René 41 合金制成的可收回式滑撬。3

性能參數(shù)
* 乘員: 1
* 長度: 35 ft 4 in (10.77 m)
* 翼展: 20 ft 10 in (6.34 m) * 高度: 8 ft 6 in (2.59 m)
* 機翼面積: 345 ft2 (32 m2)
* 空載重量: 10,395 lb (4,715 kg)
* 最大起飛重量: 11,387 lb (5,165 kg)
* 發(fā)動機: 1 × Martin Trans多級火箭, 72,000 lbf (323 kN)推力
* 最大速度: 17,500 mph (28,165 km/h)
* 航程: 地球軌道22,000 海里, (40,700 km)
* 實用升限: 530,000 ft (160 km)
* 爬升速度: 100,000 ft/min (510 m/s)
* 機翼負載: 33 lb/ft2 (161 kg/m2)4