Caporal WAC - WAC Corporal

Image
Regizorul JPL , Frank Malina, cu o rachetă WAC Corporal (minus boostere cu combustibil solid)

WAC caporalul a fost prima racheta de sondare a dezvoltat în Statele Unite . Programul Corporal a fost inițiat printr-un parteneriat între Corpul de Ordonanțe al Armatei Statelor Unite și Institutul de Tehnologie din California (denumit „ORDCIT”) în iunie 1944, cu scopul final de a dezvolta o rachetă balistică militară prin dezvoltarea tehnologiei necesare.

Istoria dezvoltării

Institutul de Tehnologie din California încurajase un grup de pasionați de rachete cunoscuți informal în anii 1930 ca „echipa sinucigașilor”, care a fost finanțat de către Guggenheim Aeronautical Laboratory (GALCIT) încă de la mijlocul anilor 1930. Unii dintre pasionații GALCIT au fondat o afacere pentru fabricarea motoarelor de rachete numită Aero Jet.

În primii ani ai celui de-al doilea război mondial , GALCIT a urmărit dezvoltarea amplificatoarelor JATO (Jet Assisted Take Off - JATO) pentru a ajuta aeronavele să decoleze performanța. Deoarece grupul a experimentat cu rachete de câțiva ani înainte de război, ei au fost selectați de armată pentru a continua dezvoltarea rachetelor balistice.

Prima rachetă proiectată de grup pentru armată a fost desemnată ca XFS10S100-A, cunoscută și sub denumirea de soldat , fiind prima armată înrolată în grad . Al doilea proiect ORDCIT, care a devenit caporal, numit pentru următorul grad de înrolare a armatei, a fost un proiect numit inițial XF30L 20.000. Proiectul Corporal a prevăzut o rachetă cu propulsor lichid de 30 inch (760 mm) diametru și o putere de 20.000 de lire sterline (89 kN). Corpul de semnal a creat cerința unei rachete de sondare pentru a transporta 25 de lire sterline (11 kg) de instrumente la 100.000 de picioare (30 km) sau mai mare. Acest lucru a fost combinat cu cerința diviziei de cercetare și dezvoltare a rachetelor a Corpului de artilerie pentru un vehicul de testare. Frank Joseph Malina de la Jet Propulsion Laboratory (JPL) a propus dezvoltarea unei rachete de sondare cu combustibil lichid pentru a satisface această cerere, oferind astfel un pas practic de dezvoltare către racheta corporală supremă. Acest program a devenit caporalul WAC, care nu avea îndrumări în afară de aripile stabilizatoare. Astfel numele „Fără control al atitudinii” (WAC).

Munca teoretică care stabilește scena pentru caporalul WAC a fost stabilită într-o lucrare din 1943 „O analiză și o analiză preliminară a proiectilelor de rachete pe distanță lungă” de Malina și Hsue-Shen Tsien . Proiectarea caporalului WAC a fost inițiată de Frank Malina și Homer Joe Stewart pentru a satisface cererea Corpului de semnal prin studiul lor „Considerații privind fezabilitatea dezvoltării unei rachete de altitudine de 100.000 ft”. Lucrarea finală de proiectare a fost printr-o metodă relativ nouă pentru rachete americane, implicând o echipă de persoane specializate în anumite domenii și implicând eforturi semnificative pentru a obține performanțe din mijloace teoretice. Persoanele cheie responsabile au fost MM Mills (rapel), PJ Meeks (rachetă sonoră), WA Sandburg și WB Barry (lansator și nas WAC), SJ Goldberg (teste de teren) și HJ Stewart (balistică externă) și G, Emmerson (fotografie) .

Pentru propulsie, a fost ales motorul 38ALDW-1500 Aero Jet cu combustibil lichid. Acest motor a fost dezvoltat ca un sistem de asistare la decolare (JATO) pentru bărcile zburătoare ale Marinei. 38ALDW-1500 a fost modificat pentru combustibil hipergolic cu acid azotic fumurant roșu ca oxidant și alcool furfurilic ca combustibil. Se intenționa să se utilizeze un rapel derivat din aerul Tiny Tim pentru a racheta de atac la sol pentru a propulsa caporalul WAC dintr-un turn pentru a câștiga viteza suficientă pentru ca cele trei aripioare de coadă ale caporalului WAC să ofere o îndrumare stabilă. În ciuda accentului pus pe o abordare teoretică, sa considerat necesară demonstrarea empirică a aerodinamicii caporalului WAC, în special a configurației cu trei aripioare, astfel încât un model la scară de 1/5 de combustibil solid numit Baby WAC a fost testat de la un lansator redus în iulie 1945 Au fost transportate patru WAC-uri pentru copii.

Designul caporalului WAC a fost inovator prin faptul că avea o structură monococă care conținea oxidantul, combustibilul și rezervoarele de aer sub presiune și trei, mai degrabă decât patru aripioare stabilizatoare, după cum preferă armata. Întrucât caporalul WAC a fost conceput ca o rachetă sonoră atmosferică pentru a fi utilizat parțial în apropierea locațiilor populate, i s-a oferit un sistem de recuperare a parașutei declanșat de două sisteme, împreună cu un sistem separat pentru recuperarea conului nasului radiosondă Signal Corps cu propria sa parașută.

Producția caporalului WAC a fost realizată de Douglas Aircraft Corporation, cu piese critice furnizate de JPL și motoarele de Aerojet .

Testarea

Programul de testare WAC Corporal a început la White Sands Proving Grounds la sfârșitul lunii septembrie 1945, cu o serie de teste de rapel care, în cele din urmă, au ridicat caporalii WAC fictivi. Acestea au fost primele rachete lansate la White Sands. Au fost lansate din ceea ce a devenit LC-33, care a fost, de asemenea, locul de lansare pentru multe alte rachete timpurii, inclusiv rachetele V-2 , Viking și Hermes . Aceste prime teste au furnizat verificări nu numai asupra rapelului, ci și a comenzilor de lansare și de tragere, precum și a oferit practică echipajelor de radar și camere. În luna octombrie au avut loc două lansări de caporali WAC cu o treime de încărcături de propulsori. Au fost urmate de șase zboruri complet alimentate în restul lunii octombrie 1945. Mai multe dintre aceste zboruri au atins altitudini de aproximativ 235.000 de picioare (72 km). Performanța a variat din cauza mai multor factori, dintre care unul a fost că greutățile brute reale ale caporalilor WAC variau de la 310 la 319 kg între 683 și 704 lire sterline, cu greutăți goale de la 131 la 141 kg.

Misiunile efectuate în timpul primei serii WAC Corporal au fost:

  • 2 teste de rapel la 26 septembrie 1945
  • 2 teste de rapel la 27 septembrie 1945
  • 1 Test de rapel cu o sarcină de 113 kg (250 lire) pe 27 septembrie 1945
  • 1 Test de rapel cu caporal WAC fals pe 28 septembrie 1945
  • 1 caporal WAC la 235.000 de picioare (72 km) pe 11 octombrie 1945
  • 1 caporal WAC la aproximativ 235.000 de picioare pe 12 octombrie 1945
  • 1 caporal WAC la 27 km de 90.000 de picioare din cauza eliberării premature a nasului la 16 octombrie 1945
  • 1 caporal WAC la 235.000 de picioare cu eliberare prematură a nasului pe 19 octombrie 1945
  • 1 Caporalul WAC a lansat cu scurgeri de presurizare nicio performanță înregistrată la 25 octombrie 1945
  • 1 caporal WAC a fost lansat noaptea cu eșecul eliberării nasului la 25 octombrie 1945

Caporalul WAC reușise. Urmărirea radar a fost dificilă și peste 27 de km, revenirea a fost prea mică pentru a fi detectată. Semnalele radiosonde nu au fost recepționate. Când se consideră că nicio rachetă americană cu combustibil lichid anterior nu a depășit o mică parte din altitudini, caporalul WAC a obținut în mod regulat rezultate destul de excepționale. S-a decis pe 9 noiembrie 1945 modificarea designului caporalului WAC pentru a-l îmbunătăți pentru o altă serie de zboruri. Această rachetă reproiectată a fost considerată pentru prima dată „sergent” în conformitate cu schema de denumire JPL , dar a fost redenumită în curând caporalul WAC B. Sergentul a fost folosit ulterior pentru o rachetă cu propulsor solid concepută pentru armata Statelor Unite la JPL. Proiectarea caporalului WAC B a fost inițiată în martie 1946 cu PJ Meeks în calitate de coordonator de proiect. Caporalul WAC a diferit semnificativ în detaliu, deși nu forma sa de bază. Caporalul WAC a fost cu 4 inci (10 cm) mai lung, cântărea cu 100 de kilograme (45 kg) mai puțin și conținea 40 de kilograme (18 kg) mai puțini propulsori. Proiectarea sistemului de presurizare a combustibilului și a supapelor de combustibil a fost simplificată. Avea un motor mai scurt redimensionat, cu injectoare reproiectate, cântărind 5,4 kg, mai degrabă decât motorul mai lung de 23 de kilograme al caporalului A. WAC. Au fost furnizate aripioare mai mari și mai ușoare, care s-au dovedit problematice la primul zbor WAC Corporal B din 6 decembrie 1946.

Zborurile din a doua serie de zboruri corporale WAC au fost:

  • 1 test Booster pe 7 mai 1946
  • 1 Test de rapel cu test de separare a conului nasului și recuperarea parașutei pe 20 mai 1946
  • 2 teste de rapel cu test de separare a conului nasului și recuperarea parașutei pe 23 mai 1946
  • 2 teste de rapel cu test de separare a conului nasului și recuperarea parașutei pe 24 mai 1946
  • 2 Test de rapel cu teste de separare a conului nasului și recuperarea parașutei la 26 mai 1946
  • 1 Test de rapel cu test de separare a conului nasului și recuperarea parașutei la 29 mai 1946
  • 1 Test de rapel cu test de separare a conului nasului și recuperarea parașutei la 2 decembrie 1946
  • 1 Caporalul WAC A din 3 decembrie modificat cu aripioarele caporalului B WAC a dus la separarea aripioarelor și a ajuns la 27 km
  • Primul caporal WAC B a pierdut o aripă, instabil a ajuns la 28 km cu recuperarea cu succes 6 decembrie 1946
  • 1 Caporalul WAC B a ajuns la 105 km (32 km) recuperat ușor deteriorat la 12 decembrie 1946
  • 1 Caporalul WAC B a ajuns la o secțiune de telemetrie de 4900 km recuperată la 12 decembrie 1946
  • 1 Caporalul WAC a ajuns la 53.000 de parașute încurcate și a eșuat la 13 decembrie 1946
  • 1 Test de rapel Mark I Mod I cu sarcină 17 februarie 1947
  • 1 WAC Caporal B a ajuns la 144.000 de picioare (44 km) cu o viteză mai mică decât se aștepta 18 februarie 1947
  • 1 Caporalul WAC B a ajuns la parașuta de 73.000 km (24.000 de picioare) a eșuat pe 24 februarie 1947
  • 1 Caporalul WAC B a atins 63 km o revenire bună la 3 martie 1947
  • 1 caporalul WAC B a ajuns la 60.000 de parașute de 12.000 de picioare

Programul WAC Corporal a fost un program de testare extrem de reușit. Ultimele 6 caporale WAC care au zburat au fost utilizate în programul Bumper. Au fost folosite ca a doua etapă pe prima etapă V-2 în primul experiment de punere în scenă. Pentru Bumper, caporalul WAC a fost modificat pentru a oferi stabilitate mai mare de Mach 5 prin creșterea numărului de aripioare la patru și mărirea dimensiunii acestora. Caporalul WAC a trebuit să fie modificat astfel încât aprinderea motorului să fie inițiată de accelerometrul integrator al etapei V-2 chiar înainte de întreruperea motorului V-2. Caporalul WAC urma să fie stabilizat prin rotire prin două rachete solide plasate între oxidant și rezervoarele de combustibil. Bara de protecție / WAC avea o capacitate de încărcare utilă de 50 de lire sterline și transporta un transmițător / receptor doppler care transmitea temperatura conului nasului, precum și informații despre viteză. Au fost 6 zboruri Bumper de la White Sands . Primii doi de la White Sands purtau WAC-uri fictive cu combustibil solid. Zborul numărul șase a văzut că V-2 eșua. Ultimele două zboruri, Bumper 7 și 8, au fost primele lansări de la noul teren comun de testare pe distanțe lungi de la Cocoa Beach, Florida , care mai târziu va fi cunoscut sub numele de Cape Canaveral . Motivul mișcării a fost intenția de a utiliza o traiectorie deprimată pentru a atinge viteze în vecinătatea Mach 7 de la 120 la 150.000 de picioare (37 la 46 km), deoarece programul ar presupune zboruri care depășesc 400 de mile (400 km) ) interval care ar depăși granițele Terenului de Provocare a Izvoarelor Albe.

Zborurile WAC / Bumper au fost:

  • Bu-1 15 mai 1948 Dummy WAC Caporal
  • Bu-2 10 august 1948 Dummy WAC Caporal
  • Bu-3 30 septembrie 1948
  • Bu-4 1 noiembrie 1948
  • Bu-5 24 februarie 1949
  • Bu-6 21 aprilie 1949 prima etapă a eșuat
  • Bu-8 24 iulie 1950 la Cape Canaveral pad 3, eroare de separare a etapelor
  • Bu-7 29 iulie 1950 la Cape Canaveral pad 3

Caporalul WAC al lui Bu-7, ultimul care a zburat vreodată, a atins Mach 9, care a fost cea mai mare viteză atinsă vreodată de un proiectil în atmosferă. Caporalul WAC a fost implicat în primele zboruri atât de la White Sands, cât și de la Cape Canaveral.

Rezultat

Caporalul WAC s-a trezit în competiție directă în rolul său proiectat cu V-2 oferind capacități de încărcare utilă mult mai mari, care au devenit disponibile în programul Hermes operat de GE în aprilie 1946. Era, de asemenea, în competiție cu Aerobee, un caporal extins WAC, care a fost testat la sfârșitul anului 1947 și a devenit pe deplin operațional în primăvara anului 1948. Racheta sonoră Aerobee a fost dezvoltată pentru Laboratorul de Fizică Aplicată și Laboratorul de Cercetări Navale, dar a fost proiectată de Aero Jet Engineering Corporation și a fost astfel un descendent direct al caporalului WAC și a fost alimentat de motorul 45AL-2600, o dezvoltare directă a modelului 38ALDW-1500 al caporalului WAC. Un alt concurent ca rachetă sonoră a fost Neptun, mai târziu Viking. Sarcina utilă a V-2 a fost de aproximativ 1 tonă (2.200 lb), Aerobee în jur de 150 de lire sterline (68 kg). Viking, care ar putea ajunge în curând la 230 kg la 160 km, a fost un alt concurent. Toți au copleșit capacitatea de 25 de kilograme (11 kg) a caporalului WAC. Considerentul final a fost costurile. În termeni de lire sterline la altitudine pe dolar, caporalul WAC a pierdut în fața concurenței. Fiecare caporal WAC B a costat 8.000 USD (echivalent cu 92.700 USD în 2020), fiecare V-2 reasamblat din piesele capturate a costat aproximativ 30.000 USD (echivalent cu 348.000 USD în 2020). Aerobee a costat 18.500 de dolari SUA (echivalentul a 214.000 de dolari în 2020), iar Vikingul marinei 200.000 de dolari SUA (echivalentul a 2.320.000 dolari în 2020) la sfârșitul anului 1947. În timp ce caporalul WAC a fost înlocuit în curând în rolul său de rachetă sonoră și astfel a căzut în obscuritate a avut ecouri de 66 de ani. 38ALDW-1500 a fost predecesorul direct nu numai al Nike Ajax A21AL-2600 și al Aerobee's 45AL-2600. A fost dezvoltat în seria AJ10, printre care motorul AJ10-37 pentru cea de-a doua etapă a primului proiectat din lume pentru rolul de lansare a vehiculului prin satelit, Vanguard. AJ10-101 a alimentat a doua etapă Able, care a zburat pe mai multe etape. Un descendent direct al motorului caporalului WAC, AJ10-137 a fost motorul modulului de comandă Apollo care i-a dus pe oameni pe Lună și înapoi. Linia lungă de descendenți direcți ai motorului WAC Corporal s-a încheiat cu AJ10-190 mai bine cunoscut sub numele de Orbital Maneuvering System (OMS) al navei spațiale NASA. Caporalul WAC a fost probabil racheta seminală în zborul spațial american. Caporalii WAC sunt exponate ale Muzeului Național al Aerului și Spațiului și al Muzeului Range Nisipurilor White Sands.

Nume

Originile numelui de caporal WAC au fost atribuite în mod diferit pentru a reprezenta Fără control al atitudinii sau Corpul armatei femeilor. Determinarea adevărului poate fi o chestiune dificilă atunci când subiectul este obscur, programul a fost clasificat și a fost puțin acoperit în acel moment sau la scurt timp după aceea. Problema a fost abordată de istoricii din Nisipurile Albe, care au susținut că înseamnă Fără control al atitudinii. În „Bumper 8 50th Anniversary of the First Lancement on Cape Canaveral Group Oral History” Pickering îl atribuie Corpului de armată al femeilor. Acest lucru a fost contestat la acea vreme de Dick Jones, care participa la lansările de caporal WAC la White Sands și Cape. O amintire în vârstă de cincizeci de ani a unui bărbat care nu a fost implicat direct poate fi pusă la îndoială mai ales că a fost pusă la îndoială de un participant la program în momentul în care Pickering a realizat-o.

Cercetările ulterioare au dezvăluit că cele mai vechi rapoarte deschise despre desemnarea WAC au produs trei articole din Săptămâna aviației care menționau pentru prima dată racheta. În numărul său din 18 martie 1946, Săptămâna Aviației a menționat „Sub denumirea amuzantă a codului de securitate„ caporal WAC ”, proiectul a fost inițiat în 1944 ...”. În 1 iunie 1946 a Săptămânii Aviației , apare un articol care sugerează despre caporalul WAC „Este lansat dintr-un turn de lansare triunghiular de 100 ft și apoi merge pe drumul său vesel” și că „Aceste caracteristici sugerează câteva dintre motivele pentru denumirea feminină a „WAC”, „caporalul” provenind din faptul că unele rachete ale armatei sunt desemnate de ranguri familiare. " Numărul din 8 iulie 1946 al Săptămânii Aviației menționează faptul că „„ WAC Private ”și„ WAC Corporal ”sunt singurele modele publicitate până în prezent.„ Sergentul WAC ”, aflat acum în curs de dezvoltare, se așteaptă să atingă o altitudine de 100 mile . " Nu a existat niciodată „WAC Private”. „Sergentul WAC” a fost o denumire timpurie pentru ceea ce a devenit caporalul WAC B. Kennedy, DeVorkin și Eckles, toți istoricii White Sands care au cercetat pe larg programele timpurii la Terenul de încercare sunt de acord că Fără controlul atitudinii este corect. Cel puțin problema este pusă la îndoială cu dovezile în favoarea controlului fără atitudine.

S-ar putea face o altă considerație. În capitolul 8 din Strange Angel , o biografie a lui Jack Parsons care a fost un membru important al „echipei sinucigașe” a GALCIT, se menționează combustibilul pentru rachete GALCIT 27 pe care l-a dezvoltat fiind denumit „goop”. Un simț ciudat al umorului a fost obișnuit în rândul bărbaților cu rachete în primii ani. Blocul LC-33 avea o lumină pe panou care ar aprinde „TILT” atunci când o numărătoare inversă a fost oprită. A fost un altul care a luminat „Aw Shit” dacă racheta a aruncat în aer. Având în vedere legendarul ireverență al „echipei sinucigașe”, s-ar putea ca atribuirea Corpului Armatei Femeilor să fie folosită într-un mod glumitor față de diminuatul caporal WAC, sau poate ca o modalitate de a menționa racheta fără a încălca securitatea.

Specificații

Dimensiuni generale Caporalul WAC

  • Diametru: 0,30 m (1 ft)
  • Lungime totală: 7,37 m (24 ft 2 in)

Booster Tiny Tim

  • Greutate încărcată: 344,4 kilograme (759,2 lb)
  • Greutatea combustibilului: 67,4 kilograme (148,7 lb)
  • Impingere: 220 kN (50.000 lbf)
  • Durată: 0,6 s
  • Impuls: 133.000 N · s (30.000 lbf · s)

WAC Corporal sustainer

  • Greutate goală: 134,6 kilograme (296,7 lb)
  • Greutate încărcată: 313,3 kilograme (690,7 lb)
  • Impingere: 6,7 kN (1.500 lbf)
  • Durata: 47 s
  • Impuls: 298.000 N · s (67.000 lbf · s)

Note

Referințe

  • Alway, Peter, Rachetele lumii, ediția a treia. Saturn Press: Ann Arbor, 1999.
  • Bragg, James W. (1961). Dezvoltarea caporalului: programul embrion al rachetelor armatei . Alabama: Rapoarte și birou istoric, Agenția de rachete balistice a armatei, Comandamentul de rachete al ordonanței armatei, Redstone Arsenal.
  • DeVorkin, David (1992). Știința cu răzbunare Cum armata a creat științele spațiale americane după al doilea război mondial . New York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-94137-1.
  • Durant, FC, "Robert H. Goddard The Roswell Years (1930-1941) National Air and Space Museum, Smithsonian Institution, Washington DC, 1973
  • Eckles, Jim (2013). Buzunar de rachete . Las Cruces, New Mexico: parteneriat Fiddlebike.
  • Goddard, Robert H., „Rachete”, American Rocket Society, New York, 1946
  • Verde, Constance; Lomask, Milon (1970). Vanguard A History . Washington DC: Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu, Biroul de tipărire guvernamental. SP-4202.
  • Kennedy, Gregory P. (2009). Rachetele și rachetele din nisipurile albe dovedesc terenul 1945-1958 . Altglen, PA: Schiffer Publishing Ltd. ISBN 978-0-7643-3251-7.

linkuri externe