X-Planes / Dělníci kosmonautiky (10.díl)

První let projektu ASSET se uskutečnil v září 1963, celé tři měsíce před tím než ministr obrany R. McNamara zrušil projekt Dyna Soar. Obecně se lze dočíst, že ASSET byl stvořen pro podporu Dyna Soar v rámci vývojových prací. Není to úplně přesné, protože ASSET byl samostatný projekt, který se překrýval s Dyna Soar. Dyna Soar mohl čerpat z výsledků ASSET, ale to i další projekty. Další ze zajímavých drobností k této informaci je, že pokud by ASSET byl určen pro podporu Dyna Soar, tak by vývoj a stavbu provedla samotná společnost Boeing, která měla na starost i Dyna Soar. Ani při pokusu o vzájemnou výměnu dat, mezi konstrukčními týmy ASSET a Dyna Soar, nebyl Boeing nijak zvlášť sdílný. Výzkumná data získaná díky ASSETu umožnila další rozvoj návratové technologie okřídlených těles do zemské atmosféry. To vše vyvrcholilo v budoucím projektu amerického raketoplánu.

ASSET 2/3

Už na začátku vývoje a následné stavby ASSETu došlo k velmi blízké kooperaci mezi vývojovou laboratoří FDL a leteckým výrobcem McDonnell. Mohou za to především zástupci obou stran, kteří se vydali cestou těsné spolupráce, která vynechávala mnoho byrokratických procesů. Laboratoř FDL byla zastupována inženýrem C. J. Cosenzou, jako projektovým manažerem a za McDonnell byl jmenován jako zástupce C. D. „Cliff“ Marks. Hlavní myšlenkou spolupráce bylo tedy omezení „zbytečného“ papírování v rámci výměny informací v průběhu projektu. Tento přístup výrazně zkracuje celý proces díky své pružnosti. Po zrušení programu X-20 Dyna Soar došlo navíc k posunu projektu ASSET do popředí a už se pomalu začalo mluvit i o budoucím nástupci, X-23 Prime. To celé v rámci programu USAF pojmenovaném jako START (Spacecraft Technology and Advanced Re-entry Tests). Tento program zahrnoval kromě ASSET i X-23 a dále pak X-24. ASSET dokázal poskytnout data o ohřívání celé konstrukce stroje při hypersonickém návratu s použitím tzv. horké konstrukce. Tuto konstrukci může pozorný čtenář znát již z programu X-15, kdy na konstrukci letounu byly použity materiály odolávající vysokým teplotám s přenosem dále do konstrukce tak, aby docházelo k odvodu tepla z exponovaných částí. Takto byla vytvořena i konstrukce ASSET. Například X-23 PRIME už použil ablativní ochranu draku. V tomto případě ale již nebyl schopen poskytnout potřebná data o teplotním rozložení. PRIME byl už především projekt, který měl prokázat možnosti řízeného letu po průchodu atmosféru.

Samotný vývoj ASSET přinášel, jako ostatně všechny projekty, mnoho nových otázek okolo vývoje. V první řadě šlo samozřejmě o tepelné namáhání při návratu. Už během materiálových zkoušek, simulující návratové podmínky, došlo několikrát k selhání zkoušeného materiálu ještě před dosažením všech provozních limitů. ASSET, jako stroj byl vlastně skládačka několika různých materiálů od přední části až po zadní část. Například nosová část – špička, byla celá z kusu zirkonia. Dalším problémem, se kterým bojoval už program X-15, byla data z aerodynamických větrných tunelů. Data nebyla přesná a právě provoz x-plánů měl potvrdit jejich správnost nebo poukázat na problémy. Pro příklad uvedu, že větrné tunely, které vznikly v USA po druhé světové válce, se inspirovaly v nacistickém Německu. Konkrétně lze uvést například větrný tunel v Kochelu v Bavorských Alpách. V roce 1945 byl postaven větrný tunel ve středisku v Langley, který byl konstruován Johnem V. Beckerem. Další větrný tunel pak vznikl ve středisku v Ames, který konstruoval Alfred J. Eggers. Obě tyto osobnosti už mohou čtenáři znát z předchozích dílů tohoto seriálu. Jen pro připomenutí uvedu, že větrný tunel v Langley měl 11 palců v době vývoje X-15. Samotný program ASSET byl poměrně značně podroben mnoha pravidelným testům, které nebyly úplně běžné u jiných projektů. Jednalo se především o zkoušky ve větrných tunelech, pro určení nejlepšího tvaru trupu.

Mezi hlavní prostředky vývoje patřil i počítač IBM 7090, který McDonnel užíval ke studiu letových podmínek a teplotních zatížení. Tento počítač byl použit už během programu Mercury. Další kapitolou ve vývoji byl materiál použitý v konstrukci samotného stroje. Laboratoř FDL a společnost McDonnell společně prováděly praktické zkoušky různých typů materiálů ve dvou provedeních. V prvním provedení se jednalo o materiál s nanesenou povrchovou vrstvou, která měla chránit proti tepelnému namáhání a v druhém provedení bez této vrstvy, tedy tzv. „horká konstrukce“. Zkoušky probíhaly v celém rozsahu předpokládaných teplot. Z těchto zkoušek vyšel ASSET jako stroj, na který nebyl použit kovový materiál v povrchové konstrukci. Příkladem může být náběžná hrana a nosová část stroje. Tyto testy byly nezbytné, protože bylo nutné ochránit i vnitřní vybavení stroje. Na konci tohoto článku bude uveden rozpis použitých materiálů spolu s umístěním v konstrukci. Na nosovou část byly použity dvě varianty konstrukce. První zahrnovala vyrobený blok nosu ze zirkonia a druhá varianta byla z wolframu potaženého thoriem. Ze všech strojů ASSET, které byly opatřeny nosovou částí ze zirkonia, se však nepodařilo přežít návrat ani jednomu, pro pozdější přezkoumání materiálu. Jedním z rozhodnutí, která učinili konstruktéři ASSETu, byl výběr grafitu, jako materiálu náběžné hrany křídla blíže k přední části. Postupně pak náběžná hrana přecházela v materiál s niobem (columbium) a obsahem jednoho procenta zirkonia. Nutno dodat, že v době použití grafitu, v roce 1961–1963, pro pokročilé konstrukce nebyla technologie tak daleko, jako například při pozdějším použití v konstrukci raketoplánu.

Konstruktéři od začátku opatrně postupovali v konstrukci, aby dokázali odizolovat vnitřní část od vnější, především šlo o vnitřní vybavení. V rámci těchto snah byl například na horní část křídla nanesen ablativní povrch z teflonu. Hlavním úkolem bylo vydržet extrémní tepelné namáhání a zároveň účinně odvádět teplo tak, aby vnitřní vybavení zachovalo svou pracovní teplotu. Například antény telemetrie byly vyrobeny z keramického materiálu s černým povlakem. Tuto technologii využil ASSET z programu Mercury. Na stavbě ASSETu se podíleli i jiní výrobci. Kromě společnosti McDonnel, která měla na starost výrobu ASSETu jako celku, se dále podílely společnosti Boeing, Martin a Bell. Tyto společnosti dodaly pro ASSET části konstrukce z různých materiálů a nosová část byla dodávána společností Solar Aircraft Company. Lépe je rozvržení dodávaných části vidět na přiloženém obrázku níže. Nutno dodat, že například Boeing dodal do programu ASSET části konstrukce, které využily technologii a  materiál, který byl původně použit ve vývoji X-20 Dyna Soar. U stroje ASV-4 dodala dva spodní panely společnost Martin. U těchto panelů byla použita voštinová konstrukce z kolumbia a titanové slitiny. Celý povrch panelu byl pak potažen thoriem. Bohužel ASV-4 byl ztracen během návratu z letu a nebylo tak možné dál studovat tento koncept. Na konci léta roku 1963 došlo k dokončení ASSETu jako celku a po závěrečných zkouškách mohl být odeslán na Cape Canaveral.

První let se uskutečnil v září 1963. Během letového programu se jednalo o postupné kroky při kterých byly navyšovány parametry letu podle toho, jak dopadl let předchozí. První stroje, které se dostaly do vzduchy, byly čtyři kusy ASV a po nich následovaly dva kusy AEV.

V příští části o ASSET se budeme zabývat letovou částí programu.

(pokračování příště…)

Na závěr si dovolím přidat odkaz na stránky společnosti Boeing, kde je archivní video k projektu ASSET
boeingimages.com/asset-management/

EDIT 17. srpna 10:15
Došlo ke změně názvu prvku columbium na niob. Columbium je inženýrský žargon v USA, jinak se název nepoužívá od roku 1949. Oprava po nahlášení chyby čtenářem

Zdroje informací:
Eight Case Studies in the Hsitory of Hypersonic Technology, Autor Richard P. Hallion, rok vydání 1987
https://www.whiteeagleaerospace.com/hypersonic-asset/
http://www.astronautix.com/a/asset.html
https://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
https://i.imgur.com
https://secure.boeingimages.com
https://secure.boeingimages.com
http://www.hitechweb.genezis.eu
Eight Case Studies in the Hsitory of Hypersonic Technology, strana 467,468
Eight Case Studies in the Hsitory of Hypersonic Technology, strana 503
https://www.edn.com/