簡介
X-38 是一種太空站成員返回飛行器(CRV)原型機,作為太空人緊急逃逸裝置使用。根據設計構想,CRV 將由繞軌道飛行的太空梭從貨艙中釋放,然後與太空站進行對接,最後攜載最多 7 名太空人離開。CRV 上的生命維持系統最長工作時間為 7 個小時,當它進入地球大氣層後到達 12,000 米高度後著陸降落傘會展開保證安全降落。
X-38 最初打算作為國際空間站(ISS)的太空人緊急救生船 80% 縮比大氣層試驗原型機使用,但後來NASA 認為其功能太單一而不得不進行大的修改,以使它既能運送太空人上空間站,又能用於太空人撤離空間站。
研發歷史
X-38是由NASA詹森太空中心領導的一系列乘員返回載具項目中的一個。對於X系列試驗機來說很不尋常的是,歐洲空間局和德國航空航天中心也參與了X-38的研製工作。X-38起初被稱為“X-35”。這個項目的總監為John Muratore,飛行測試工程師為Michael E. Fossum,他後來成為了NASA的太空人。
X-38套用了美國空軍在1960年代中期X-24計畫中研製的升力體布局,這個是John Muratore的點子。
為了測試新的乘員返回載具,X-38計畫使用了無人的原型機複製品。用於飛行測試的X-38有:
X-38 V-131
X-38 V-132
X-38 V-131R,由X-38 V-131換裝新的蒙皮而成
X-38 V-201,這是由太空梭送入太空的軌道飛行器
在X-38計畫進行到一定程度時,人們還提出要建造X-38 V-133和X-38 V-202,但是它們最終沒有被建造
X-38 V-131和V-132與X-24擁有相似的空氣動力外型。當用在乘員返回載具上時,這個外型需要被增大(因為它需要運載七個人),而且它還需要做一些改動,特別是尾部需要增厚。
X-38 V-131R的尺寸為乘員返回載具需要的尺寸的0.8倍大,並且外形與最後定型的乘員返回載具完全相同,而後來的V-133和V-201的尺寸則與定型後的乘員返回載具一模一樣。用作軌道飛行器的X-38 V-201 已有80%被完成,但是它從來沒有飛過。
在測試中,V-131, V-132和V-131R會在45000英尺(13700米)的高空中與B-52母機分離,然後開始以接近音速的速度滑翔,最後打開一個漏斗狀降落傘,速度減到60英里/時(95千米/時)。後來的原型機會藉助一個面積為7500平方英尺(700平方米)的降落傘降落,這是有史以來最大的降落傘。X-38會自動完成這些任務,如果遇到緊急情況,地面上的工作人員會通過遙控來操縱它著陸。
由於資金不足,X-38計畫在2002年4月29日被終止了。
外形性能
X-38 機長 7.31 米,機高 2.22 米,翼展 3.81 米,其外形借鑑了早期美國空軍 X-24A 等升力體的設計,同樣是標誌性的鈍頭錐無主翼形體。X-38 外殼採用了大量的複合材料如玻璃纖維和碳纖維環氧樹脂等,並在受力點上使用鋼材料和鋁材料進行加固。此外,為了抵禦返回大氣層時的高溫,外殼上還覆蓋有一層特殊的熱防護層(TPS)。除了使用降落傘實施降落以外,X-38 機體底部還安裝有和 X-15 類似的滑撬降落裝置。X-38 使用慣性導航和 GPS 定位系統,並由自動飛行控制系統駕駛,按預先指定好的著陸路線飛行。X-38 攜帶有一組蓄電池為其航電、導航、飛控等系統提供必要的電力,同時它還安裝有能夠短時間使用的姿態調整火箭。
設計
在發動機將X-38推出軌道之後,它會用一個可調節方向的翼傘滑翔到地面。升力體飛機極高的速度使降落變得很危險。而翼傘會減低速度,從而使降落變得更安全。X-38的起落架用的是滑橇而不是輪胎。滑橇就像雪橇一樣,使飛機在地面上滑行一段時間後才停住。
X-38的形狀和尺寸都不與太空梭相同。因為乘員返回載具需要能被裝進太空梭的貨艙裡面。但是這並不意味著它會變得很小。X-38有10660千克重,9.1米長。提供動力並運行其他設施的電池能持續提供電力長達九小時。它從國際空間站返回地球只需要二至三小時。
X-38的降落傘套用了美國空軍的技術。這個重量很大的降落傘會將它的性能發揮到極限。X-38首先會從後部放出一個減速傘。這個減速傘會幫助保持飛機平衡,並且會減慢它的速度。在這之後,那個687平方米大的翼傘會被釋放出來。它會分四步被展開,每一步只會耗費45秒。按照一個好的步驟來展開翼傘是非常重要的,這會避免狂風將翼傘撕裂。
X-38的降落是全自動的。各種儀器會將數據送到機上的電腦中,而且電腦還會用空速管和GPS提供的信息來規劃一條安全的返迴路線。設計乘員返回載具的初衷是在緊急情況下將太空人送回地球,所以它必須在沒有人能控制(例如太空人生病或受傷)時自動返回地面。如果需要的話,太空人會將它切換到手動操作模式。
人們為X-38設計了一個先進的對接系統,詹森太空中心接手了這個工作,並且在這基礎上展開了為後來的星座計畫試驗機量身定製的“低碰撞對接系統”計畫。
精確參數
乘員:七名太空人(438立方英尺/12.4立方米艙)
長度:30英尺0英尺(36英尺,包括Deorbit推進系統火箭)(9.144米(包括Deorbit推進系統火箭11米))
翼展:14英尺6英寸(與DPS 15.5英尺)(4.42米(4,729米與DPS))
身高:2.22米
空重:23,500磅(10,660公斤)
裝載重量:25,000磅(31,000磅,帶deorbit推進模組)(11,340 kg(14,061 kg,帶deorbit推進模組)
美國國家航天局的經典驗證機
驗證機:是航天科研部門為了特殊目的專門設計的飛機,這些飛機可能是為了研究某一種外形的飛行性能,也可能是為了試驗某一種發動機或武器系統的性能。
美國航空航天局:簡稱NASA,是美國最重要的飛行器研究中心。
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