WAC Corporal: Первая американская ракета-зонд и ее развитие.

Введение

Зондирующая ракета, ставшая впоследствии основой для разработки баллистических ракет.

WAC Corporal была первой зондирующей ракетой, разработанной в Соединенных Штатах, и первым аппаратом, достигшим гиперзвуковой скорости. Она возникла как побочный продукт программы "Корпорал", начатой в июне 1944 года в сотрудничестве между Корпусом артиллерии армии США и Калифорнийским технологическим институтом (под названием "ORDCIT") с конечной целью создания военной баллистической ракеты.

История развития

Калифорнийский технологический институт в 1930-х годах сформировал группу инженеров-ракетостроителей в своей аэронавтической лаборатории Гуггенхайма (GALCIT), включая Фрэнка Малину, Джека Парсонса и Эдварда Формана. Они получили прозвище "отряд самоубийц" из-за того, что многие из их первых экспериментов в лаборатории заканчивались взрывами. Проектирование было начато Фрэнком Малиной и Гомером Джо Стюартом в ответ на запрос Корпуса связи, результатом чего стало исследование "Рассмотрение возможности разработки ракеты на высоту 100 000 футов". Окончательная проектная работа выполнялась командой специалистов в различных областях и включала значительные усилия по достижению заданных характеристик с помощью теоретических расчетов – относительно нового метода для американской ракетостроения. Ключевыми ответственными лицами были М.М. Миллс (ускоритель), П.Дж. Микс (ракета-зонд), У.А. Сандбург и У.Б. Барри (пусковая установка и головная часть WAC), С.Дж. Голдберг (полевые испытания), Х.Дж. Стюарт (внешняя баллистика) и Г. Эмерсон (фотосъемка). В качестве двигателя был выбран жидкостный ракетный двигатель 38ALDW 1500 производства Aerojet, изначально разработанный как система JATO для гидросамолетов ВМС. 38ALDW 1500 был модифицирован для работы на гиперголических компонентах топлива: красном дымящемся азоте в качестве окислителя и фурфуриловом спирте в качестве топлива. Для WAC Corporal планировалось использовать ускоритель, созданный на базе неуправляемой ракеты класса "воздух-земля" Tiny Tim, чтобы обеспечить достаточную скорость на стартовой башне для обеспечения пассивной устойчивости тремя хвостовыми стабилизаторами ракеты Corporal. Несмотря на упор на теоретический подход, считалось необходимым экспериментально подтвердить аэродинамические характеристики Corporal, особенно конфигурацию с тремя стабилизаторами. Поэтому в июле 1945 года с уменьшенной копии пусковой установки была испытана модель Baby WAC в масштабе 1:5, работающая на твердом топливе. Было выполнено четыре запуска Baby WAC. Конструкция WAC Corporal была инновационной тем, что основная структура, содержащая баки для окислителя, топлива и сжатого воздуха, имела монококовую конструкцию, а также тем, что имела всего три стабилизирующих плавника, в то время как армия предпочитала четыре. Поскольку WAC Corporal разрабатывалась как ракета-зонд для использования, в том числе, вблизи населенных пунктов, она была оснащена парашютной системой для возврата самой ракеты, а также отдельной системой для возврата полезной нагрузки – радиозондов Корпуса связи. Производство WAC Corporal осуществлялось компанией Douglas Aircraft Corporation, при этом критически важные компоненты поставлялись JPL, а двигатели – Aerojet.

The California Institute of Technology had been fostering a group of rocket engineers in the 1930s at their Guggenheim Aeronautical Laboratory (GALCIT) including Frank Malina, Jack Parsons, and Edward Forman. They became known as the "suicide squad" because so many of their early experiments at the Laboratory blew up. Design was started by Frank Malina and Homer Joe Stewart to meet the Signal Corps' request with their study "Considerations of the Feasibility of Developing a 100,000 ft. Altitude Rocket." The final design work was done by a team of persons specializing in particular areas and involved significant efforts to derive performance from theoretical means (a relatively new method for America rocketry). The key persons responsible were M. M. Mills (booster), P. J. Meeks (sounding rocket), W. A. Sandburg and W. B. Barry (launcher and WAC nose), S. J. Goldberg (field tests) and H. J. Stewart (external ballistics) and G, Emmerson (photography). For propulsion, the 38ALDW 1500 Aerojet liquid fueled engine was chosen, which had been developed as a JATO system for Navy flying boats. The 38ALDW 1500 was modified for hypergolic propellants, with red fuming nitric acid as the oxidizer and furfuryl alcohol as the fuel. The WAC Corporal was intended to use a booster derived from the Tiny Tim air to ground attack rocket to gain sufficient velocity along a launch tower for the Corporal's three tail fins to provide passive stability. Despite the emphasis upon a theoretical approach, it was deemed necessary to empirically prove the Corporal's aerodynamics, especially the three fin configuration, so a solid propellant one fifth scale model called the Baby WAC was tested from a scaled down launcher in July 1945. Four Baby WACs were flown. The design of the WAC Corporal was innovative in that main structure containing the oxidizer, fuel, and pressurizing air tanks was of monocoque design, and that it had only three stabilizing fins, rather than the four that the Army preferred. Since the WAC Corporal was conceived as an atmospheric sounding rocket to be utilized in part near populated locations, it was provided with a parachute recovery system for the rocket itself, along with a separate system for recovering the Signal Corps radiosonde payload. The production of the WAC Corporal was by Douglas Aircraft Corporation with critical parts supplied by JPL and the engines by Aerojet.

Результат и наследие

ВВК Капрал оказался в прямой конкуренции в своей предназначенной роли с ракетой V-2, предлагавшей значительно большую грузоподъемность, которая стала доступна в рамках программы Hermes, управляемой General Electric, в апреле 1946 года. Он также конкурировал с Aerobee – прямым потомком Капрала, который был испытан в конце 1947 года и полностью введен в эксплуатацию весной 1948 года. Еще одним конкурентом была ракета-зонд Neptune, позже известная как Viking. V-2 могла подниматься до 128 миль (206 км), Aerobee – примерно до 70 миль (113 км), а Viking – до 100 миль (161 км). Все три ракеты обеспечивали лучшие характеристики по грузоподъемности, чем Капрал. В соотношении фунтов полезной нагрузки к высоте за доллар, Капрал также проигрывал конкурентам: каждый WAC Corporal B стоил 320 долларов за фунт до апогея, в то время как каждый V-2, собранный из захваченных деталей, стоил около 30 000 долларов (14 долларов за фунт), а Aerobee – 18 500 долларов (123 доллара за фунт). Хотя WAC Corporal вскоре был заменен в своей роли ракеты-зонда, его наследие оказалось долговечным. Его двигатель 38ALDW 1500 был прямым предшественником двигателей A21AL 2600 для Nike Ajax и 45AL 2600 для Aerobee, и на его основе была разработана серия AJ10, включающая двигатель AJ10 37 на второй ступени первой в мире ракеты-носителя, специально созданной для запуска спутников – Vanguard. Другие представители серии AJ10 включают AJ10 101, который использовался в верхней ступени Able на различных ракетах-носителях, AJ10 137 – систему управления движением в составе космического корабля Apollo, и AJ10 190, который являлся орбитальной маневренной системой космического шаттла. Экземпляры WAC Corporal выставлены в Национальном музее авиации и космонавтики и в музее ракетного полигона White Sands.

Имя

Существует несколько версий происхождения аббревиатуры "WAC" в названии WAC Corporal. Некоторые историки Белых песков (Кеннеди, Деворкин, Эклс) утверждают, что она расшифровывается как "Without Attitude Control" (Без системы управления ориентацией). В "Bumper 8: 50-я годовщина первого запуска на мысе Канаверал, коллективные воспоминания", Уильям Пикеринг связывает её с "Женским армейским корпусом" (Women's Army Corps). Самые ранние публичные упоминания обозначения WAC встречаются в серии статей журнала Aviation Week, которые, по-видимому, подтверждают, что аббревиатура произошла от "Женского армейского корпуса". В выпуске от 18 марта 1946 года Aviation Week отмечалось: "[п]од забавным кодовым обозначением "WAC Corporal" проект был начат в 1944 году". В выпуске от 1 июня 1946 года Aviation Week в статье описывается, как WAC Corporal "запускается с треугольной 100-футовой пусковой установки и затем летит самостоятельно", и утверждается, что "[э]ти характеристики объясняют некоторые причины использования женского наименования "WAC", а "Corporal" (Корпорал) происходит от того факта, что некоторые армейские ракеты обозначаются общепринятыми воинскими званиями".