A Spirál rendszert bemutató sorozat második része a meghajtás elméleti kérdéseivel és gyakorlati megvalósításával foglalkozik, valamint magával az űrrepülőgéppel. Az előző rész ITT.

Az elméleti megfontolások a hajtóanyagok mögött

A rakétamotorok számára számos hajtóanyag, és azok még több kombinációja rendelkezésre állt már akkoriban is, de a fentiekben említett fluor nincs a megszokottak között. A rakétatechnológia rohamos fejlesztése során, a második világháború előtt, nem volt túlsúlyban a katonai alkalmazás, ezért nem volt sem igény, sem háttérkapacitás egyes, elméletben persze ismert, nagy hatékonyságú, de egyben rendkívül korrodáló és/vagy mérgező anyagok használatára. Ezek közé tartozott az oxigénnél is jobb oxidálószer (ebből látszik, hogy a név kissé megtévesztő), a fluor, ez az igen reaktív halogén elem. A fluor elektronegativitása az ismert elemek közül a legnagyobb, nem csoda, hogy így „erősebb” reakcióba tud lépni oxidálószerként az üzemanyagokkal. Csakhogy a fluor igen veszélyes anyag, súlyos égést tud okozni a bőrön, de még nagyobb gond, hogy nem nehéz fluorgázzal felgyújtani akár a vizet (!), vagyis nagyon körülményes a rakétákhoz felhasználandó LF2, azaz folyékony fluormolekulák (liquid F₂) tárolása is. Amíg a szokásosnak mondható folyékony oxigén (LOX) és folyékony hidrogén (LH2) keverék vizet eredményez reakciója során, addig az LF2+LH2 hidrogén-fluoridot, ami, bár nem olyan erős sav, de a legtöbb fémnek (és a feltöltést végző személyzetnek) sem tesz jót. Nyilván nem mindegy, hogy egy rakéta adott esetben több száz tonna vizet lövell ki magából, vagy ugyanannyi hidrogén-fluorid savat – ez már az alkalmazhatóságot is nehezíti, nem csak környezetvédelmileg aggályos. Ha mindez nem lenne elég, az LF2 előállítása sokszorosan drágább, mint az LOX-é (egy hihetőnek tűnő fórumbejegyzés szerint 150-szeres volt a pénzbeli különbség 1959-ben a NASA kísérletei során).

Az oktatóvideóból származó képen látható, hogy a hidrogén-fluorid tömény vizes oldata még az – igaz, megkarcolt – üveget is megmarja, oldja. A hidrogén és a fluor még -252°C-on is robbanásszerűen ég el, amivel a rakétahajtóművekben 4000°C is létrehozható. A víz halványlilás lánggal ég fluor közreműködésével, ami az egyetlen reakció, amikor az oxigén az égés terméke (forrás)

Ezúttal egy, a korát és a lehetőségeket messze megelőző szovjet programról lesz szó, melynek célja egy rugalmasan és (viszonylag) gazdaságosan használható, alacsony Föld körüli pályát elérni képes, repülőgép-szerű űrhajó és a hozzá tartozó kiegészítők megalkotása volt. Mindez a blogon már számtalanszor szerepelt, nagyratörő tervekkel teli '60-as (és '70-es) években. A mostani, első részben - szokás szerint - kissé távolabbról indul a történet.

A világűrbe, de hogyan?

A történelmi előzmények és az addigi technikai fejlesztések iránya nyomán az 1940-es évtizedben elérhető közelségbe került a világűr, mégpedig rakétamotorok hajtotta eszközökkel. A második világháború után kezdődő, szuperhatalmak közötti űrverseny kíméletlenül előtérbe hozta a legegyszerűbb, és így leggyorsabb megoldásokat. Ezért, bár a kezdetektől foglalkoztatta a szakembereket a repülőgépszerűen használható űrhajó, ehhez mérten a többfokozatú hordozórakétára szerelt, ballisztikus pályákat használó űrkapszula ránézésre is 10 évvel hamarabb elkészülhetett. Ez pedig hamar eldöntötte a fő fejlesztési irányt mind keleten, mind nyugaton. Mindez elsősorban az emberes küldetésekre vonatkozik, de alapvetően igaz az automatikus eszközök űrbe juttatására is. Hamarosan tehát rendelkezésre álltak az első, a katonai ballisztikus rakétákkal közeli rokonságban álló űrrakéták. Ezek pontos angol megnevezése sokatmondó: expendable launch vehicle, azaz „eldobható” (vagyis nem újrafelhasználható) indítójármű. Első pillantásra is nyilvánvaló a helyzet: a Gagarint felvivő, 151,5 tonnás Vosztok a tetején lévő űrkapszula 4,7 tonnás tömegét szállította az űrbe, vagyis a rakéta tömegének mintegy 3%-át. A rakéta pedig egyáltalán nem volt olcsó, nem szólva a különleges kilövőállásról, és az egész rendszer igen alacsony fokú rugalmasságáról.

Gagarin az indítás során, a Vosztok-1-en. A rakéta az R-7 interkontinentális ballisztikus rakéta egyik változatának tekinthető, és jellegzetes formája máig tovább él a Szojuz űrhajók képében. No meg a hatékonysága is – igaz, hogy cserébe a Szojuz az egyik legkiforrottabb emberes hordozóeszköz (forrás)

Mennyivel elegánsabb volna egy, számos reptérről indulni képes, a küldetés típusát, de végrehajtását tekintve is rugalmas, viszonylag tág határok között manőverezhető, és számos alkalommal felhasználható rendszer. Persze azon kívül, hogy elegáns, olcsóbb is, kiszolgálása egyszerűbb, lehetőségei szélesebb körűek, és az sem utolsó szempont, hogy a személyzet fiziológiai terhelése jóval kedvezőbb. Mindezek az előnyök az adott korszakban elsősorban a harci használhatóságot növelték.

Egyébként is, ekkor még az USA is – hiába a NASA – jelentős részben katonai nézőpontból tekintett az egész űrprogramra. Ez nem is csoda, a pénz és a technika egy részét a hadsereg (légierő), a többit meg közvetlenül az állam adta. A hordozórakéták szimbiózisban fejlődtek a hadászati csapásmérő rakétákkal, és korlátlan lehetőségekkel kecsegtetett a világűr hadszíntérré tétele.

Amíg az első űrhajósok szinte mozdulni sem tudtak apró kapszuláikban, vagy Gagarinnak és társainak ejtőernyővel kellett kiugrania a visszatérés során, addig a katonák már egész mást láttak. A kisméretű űrrepülőgépek egy-két fős személyzete kamerákkal fotózhatta a felszínt; radarokkal folytathatott felderítést az óceánokon lévő hajók ellenében; megfigyelhette, megzavarhatta, esetleg meg is semmisíthette az ellenséges műholdakat, akár űrséták során; és kiemelt földi célokra indíthatott atomfegyvereket váratlan irányokból; de védelmi műveleteket és űreszközök karbantartását is elvégezhette. Mindezt egy katonai repülőgéphez hasonlítható környezetben és fizikai terhelések mellett, bármikor és bárhol a világűrben.

Űrrepülőgép

Mindezeket az Egyesült Államokban is látták, ezért nem is csoda, hogy 1957. októberében elindították a System 464L Dyna-Soar programot, mely egy, a fentiekben leírtaknak megfelelő űrrepülőgép szolgálatba állítását célozta meg. Igaz, a Dyna-Soar, melyet végül a Boeing fejlesztett X-20 néven, egy hagyományos, egyszer használatos hordozórakétával jutott volna el az űrbe. A költséges projekt azonban műszaki nehézségekbe ütközött, nem volt egyetértés a gyártók és a légierő közt az indító rakéta típusában, és ezek, más gondokkal együtt, 1963-ban a törléshez vezettek. Mai értéken 5 milliárd dollárt költöttek el, ami egyáltalán nem kevés.

A Dyna-Soar start közben, ezúttal egy Saturn C-1 (Saturn I) által a levegőbe emelve. A Boeing tervezte űrrepülő mintegy 450 kg terhet vihetett, és „hagyományos” kialakítással, azaz külön törzzsel és szárnnyal, valamint teljesen lapos alsó résszel készült (volna) (forrás)

... de a mostani téma jellege miatt nem megy gyorsan a dolog, úgyhogy új poszt csak februárban lesz.

Addig egy kis spoiler:

Az Urált leszámítva, talán az eddigi legérdekesebb sorozat következik.

Az év utolsó posztjában a VTOL '60 sorozat folytatódik a szovjet tervekkel, melyek közül elsősorban a kevéssé ismert STOL kísérleti gépek kerülnek bemutatásra.

A sorozat előző része ITT, a legelső pedig, mely kicsit kapcsolódik is, ITT. Boldog új évet, folytatás 2017-ben!

Amikor a nyugati gyárak is folyamatosan VTOL és STOL terveket készítettek az 1950-es, ’60-as évek fordulóján, a Szovjetunióban is jelentős erőfeszítéseket tettek hasonló irányban. De, mint oly gyakran, az ottani OKB-k nem pont ugyanolyan elvárásoknak kellett, hogy megfeleljenek, mint NATO-tagországbeli riválisaiknak.

A szovjet tervek fókusza a hagyományos elrendezésű repülőgépek („frontvadászok”) felszállási úthosszának csökkentésére irányult. A kigurulást ugyanis elegendő mértékben rövidítette meg az igen egyszerű fékernyők használata. A korábban már látott, ZELL megoldású MiG-19 verzió mellett a kívülre szerelhető és felszállás után leoldható gyorsítórakétákat sem ítélték megfelelő megoldásnak. Utóbbi indoka talán azok egyszer használatósága volt, vagyis hogy készleteket kellett felhalmozni belőlük. Valami jobb kellett, mivel a népgazdaságot súlyosan megterhelte a hatalmas katonai repterek és kifutóik létesítése, valamint az ezekkel együtt járó, kényszerű erőkoncentráció. A hadszíntéri atombombák terjedésének idején nem tűnt vonzónak akár több ezrednyi, a korábbiakhoz képest egyre drágább és nehezebben pótolható sugárhajtású vadászgépet (és személyzetüket) egy helyre összevonni. Egyáltalán, a szovjetek szívesen maradtak volna olyan taktikai repülőgépek alkalmazásánál, melyek alkalmasak nem szilárd (füves, letaposott havas) felszállómezőkről való üzemelésre. K. A. Versinyin marsall, a légierő parancsnoka is próbálta elérni, hogy ne 2-2,5 km-es, csak 600-800 méteres pályákra legyen szüksége rendszeresítendő típusoknak. Röviden szólva tehát, a szovjet mérnököknek a meglévő típusok segítségével a még fejlesztés alatt álló gépeket kellett átépíteniük STOL, vagyis röviden fel- és leszálló képességűvé. A korábbi megoldásokhoz képest egyértelműen az emelőhajtóművek beépítése került előtérbe.

A '60-as éveknél ugyan jóval későbbi ez az 1985-ös kép, de ezen igen szépen látszik, hogy hol voltak a startrakéták egy keletnémet MiG-21-esen (forrás)

A Facebook kitermelt két, a bloghoz illő karácsonyi fotót és egy (nem karácsonyi) videót. Ezekkel egy amúgy nem tervezett posztban kívánok kellemes ünnepeket!

Karácsonyi B-52. A fények nélkül is eszméletlen látvány lehet!

Az atomhajtású szovjet tervek további bemutatása folytatódik a Tupoljev és az Antonov terveivel. Ahogy az lenni szokott, a legjobb forrásanyagok a megjelenés után kerülnek elő, így van ez a következő két képpel is, melyek még a Mjasziscsev-féle elgondolásokról szólnak. Az első rész ITT.

A Mjasziscsev kísérleti reaktoros tervezete, legalábbis rajzon, azért létezett a 3M-A-ra épülve is. Itt a reaktor minden más tervnél közelebb lett volna a személyzethez (forrás)

Az M-60 pilóta nélküli variánsa. Fülke híján kivételesen szépen áramvonalazott, orrban lévő beömlőnyílást lehetett kialakítani. Ugyanez ITT színesben. (A felirat szerint: „a 60-as repülőgép „nyitott” nukleáris meghajtással”) (forrás)

Természetesen a Szovjetunió sem maradt tétlen a nukleáris repülőgép-meghajtás területén. Az amerikai programnál látott okokon felül a szocialista állam kicsit más jellegű problémáira kívánt választ adni az igazán nagy hatótávolságú repülőgépekkel.

A hatalmas országot számos, határaihoz közeli ellenséges támaszpont vette körül, elsősorban Nyugat-Európában. Innen a helyi és az amerikai erők is atomcsapást indíthattak ellene. A fő célpont viszont a Szovjetunió számára az USA volt, melyet – a kubai rakétaválságig – csak honi reptereiről induló bombázói támadhattak. Amint az a B-36 történetéből kiderült, az óriási bombázó is hatósugár-problémákkal küzdött pályafutása során. A szovjet csapásmérőknek nem álltak rendelkezésre előretolt repterek, így – hacsak nem egyirányú bevetéseket akartak velük végrehajtani – légi utántöltésre, vagy valamilyen más megoldásra volt szükségük. Az utántöltés sok sebből vérzett, kezdve a módszer kezdetlegességétől a kevés tankerig, ezek megfelelő elhelyezéséig, a randevú navigációs problémáiig, át azon, hogy az oroszok maradtak a hajlékony tömlős megoldásnál. Ez, a nagyobb repülőgépek számára, néha nagyon nehéz összecsatlakozást és hosszas közös repülést jelentett, ami igencsak fárasztó és veszélyes volt (lásd a Tu-22 gondjait e téren). Mindezek kiküszöbölését látták lehetségesnek a nukleáris meghajtással. Idő közben szintén lényeges kérdéssé vált a bombázók túlélése, így pedig a sebességük. Az elgondolt, új, szuperszonikus repülők viszont még sokkal több üzemanyagot igényeltek, tehát ez is egy új, különösen nagy energiasűrűségű hajtóanyag igényét erősítette.

Az ismertető utolsó részében a sugárhajtású rokon, a hazai ellenfelek, valamint egy párját ritkító átépítés következik, a forrásokkal egyetemben. (A sorozat korábbi, azaz az első, a második, a harmadik, a negyedik és az ötödik részei a linkeken!)

Váltás sugárhajtásra: YB-60

Egy utólag színezett fotón az XB-60 (forrás: fb)

Ez a projekt a Boeing B-52 esetleges törlésénél szolgált tartalékként. Ahogy korábban már felmerült, most is először turbólégcsavaros meghajtást terveztek a „nyilazott szárnyú B-36-osnak”. Mégis, végül a Convair egy tisztán sugárhajtásos, nyilazott szárnyú B-36-átalakítással kereste meg a légierőt 1950. augusztus 25-én, amit az ’51. március 15-én meg is rendelt, úgy, hogy két, még nem elkészült B-36F-et alakítsanak át. Ekkor még a B-36G jelzést használták. Éppen egy évvel a Convair javaslata után, az elkészült mock-up vizsgálata után arra jutottak, hogy a jeteket turbólégcsavaros meghajtásra változtatják vissza újabb két év múlva, amikor majd megkezdődik a sorozatgyártás.

A B-36 - méreteiből is adódóan - számos, különlegesnek tekinthető átalakítási program részese volt. Ezek néha pusztán kísérleti célokat szolgáltak, máskor prototípusok voltak, esetleg szolgálatba állítható gépeket is eredményeztek. (A sorozat korábbi, azaz az első, a második, a harmadik és a negyedik részei a linkeken!)

A B-36 program során történt különleges átalakítások

Lánctalpas futómű

A második világháború végére megjelenő, egyre nagyobb tömegű repülőgépek tervezése és használatba vétele kezdett problémákat okozni: ezek az új típusok már szinte kizárólag betonozott, nagy teherbírású és hosszú kifutópályákról tudtak csak üzemelni. Maga a B-36 is a probléma egyik fő szenvedő alanya volt, miután a megfelelő fékek és gumik hiányában egyetlen főfutókerék került mindkét futószárra, ami miatt kezdetben három reptérre korlátozódott a gép üzemeltetése az USA-ban (Carswell /eredetileg Tarrant Field/, Fairfield-Suisun /később Travis/, Eglin). Ez az elrendezés ráadásul futószáranként 3880 kg-os tömeggel járt. Ezért a légierő utasítást adott alternatív, kisebb talajnyomást biztosító futóműrendszer kifejlesztésére a géphez. Így jött létre a megszokott, négy kerekes, zsámolyos főfutó az idő közben rendelkezésre álló, új anyagú fékekkel. A négy kerék miatt egy-egy kisebb kiemelkedést kellett a szárnyakba tervezni, hogy visszahúzva elférjenek. De mindezt a típus szélesebb körű használhatósága miatt vállalni kellett. Még ugyanezen fejlesztési program során, illetve egy 1944-es, hasonló igényre is válaszul, megszületett a lánctalpas futómű is.

A lánctalpas rendszer: fő- és orrfutó (előbbi egy 1950. május 28-ai fotón, forrása: fb)

A tegnapi napon - a blog.hu support hathatós közreműködésével - megtörtént a korábbi posztjaim átemelése a nevezetes techstory blogról. Legnagyobb sajnálatomra ez nem járt együtt a kommentek átkerülésével, így sajnos, Kedves Olvasók, a Ti hozzájárulásotok maradt az eredeti posztok alatt, a korábbi helyen.

Bár erről a maga idejében már meg szerettem volna emlékezni, de még jóval korábban történt, hogy itt, a modernwartech-en az első poszt elérte az 1000. megnyitást. A B-36 ismertető bővített verziójának 1. része volt ez a poszt, még augusztus 31-én. Ez különösen örömömre szolgált, hiszen akkor a teljes modernwartech egyetlen létezésre utaló jele (a google keresőn kívül persze) a techstory-n walter által megjelentetett, figyelemfelhívó poszt volt.

Régi és új egy helyen! :) (a kép forrása: link)