O Northrop HL-10 é uma das 5 aeronaves do Edwards Flight Research Center da NASA (Dryda, Califórnia). Essas máquinas foram construídas para estudar e testar as capacidades seguras de manobra e pouso de uma aeronave com baixa qualidade aerodinâmica após retornar do espaço. Estudos usando o HL-10 e outros dispositivos semelhantes foram realizados em julho de 1966 - novembro de 1975.
Com base em estudos teóricos no início da década de 1950, um cone de ponta romba foi reconhecido como a forma ideal para a cabeça de mísseis balísticos promissores. Ao entrar na atmosfera, a onda de choque destacada que aparece na frente do aparelho com tal cabeça reduz significativamente as cargas térmicas e torna possível aumentar a massa da ogiva, reduzindo a espessura dos revestimentos de proteção térmica.
Os especialistas do NACA que participaram desses trabalhos descobriram que essa dependência também é preservada para os meios cones. Eles também revelaram outra característica: durante o fluxo hipersônico, a diferença na pressão do fluxo nas superfícies inferior e superior cria uma sustentação, que aumenta significativamente a capacidade de manobra da aeronave ao sair da órbita.
Os veículos com carroceria (este esquema recebeu esse nome), em termos de suas características de deslizamento, ocupam uma posição intermediária entre as cápsulas balísticas e as aeronaves orbitais. Além disso, o uso de cápsulas de descida em espaçonaves tripuladas requer custos significativos de lançamento e recuperação. As vantagens das "caixas de suporte de carga" incluem alta perfeição de design, capacidade de reutilização, custos de desenvolvimento mais baixos em comparação com os sistemas tradicionais de videoconferência, etc.
Especialistas do Laboratório. Ames, (doravante o Centro de Ames), foi calculado um modelo do aparelho na forma de um meio-cone rombudo com uma superfície superior plana. Para estabilidade direcional, ele deveria usar duas quilhas verticais, que continuam os contornos da fuselagem. A espaçonave devolvida com esta configuração recebeu o nome de M2.
Estudos semelhantes foram realizados no Langley Center. Os funcionários calcularam vários esquemas para um sistema de videoconferência com um corpo de suporte de carga. O mais promissor deles foi o projeto HL-10 ("Horizontal Landing"; 10 é o número de série do modelo proposto). O aparelho HL-10 tinha uma superfície superior quase redonda no meio do navio com três quilhas, um fundo plano e ligeiramente curvo.
Diante do alto desempenho da espaçonave, a NASA, em conjunto com a Força Aérea, considerou em 1961 propostas para sua utilização no programa lunar de retorno de astronautas. No entanto, os projetos não foram aceitos. Apesar dos cortes no financiamento de projetos-piloto, este trabalho continuou graças aos esforços dos entusiastas. Um modelo de avião fez uma maquete da aeronave e realizou testes de arremesso. O verdadeiro sucesso permitiu que as gravações dos testes fossem demonstradas à gestão dos Centros Dryden e Ames. O primeiro alocou US $ 10.000 dos fundos de reserva para a fabricação de um aparelho em grande escala e o segundo concordou em realizar testes aerodinâmicos. O dispositivo recebeu a designação M2-F1.
O modelo de seis metros era feito de tubos de alumínio (estrutura de força) e compensado (corpo). Um par de elevons foi montado na borda superior da seção da cauda. As quilhas externas de alumínio foram equipadas com lemes. Os bons resultados das descargas possibilitaram o início dos testes de taxiamento. Mas a falta de uma ferramenta de overclocking adequada obrigou a compra de um Pontiac com motor forçado, que proporciona aceleração do modelo de 450 kg para 160-195 km / h. Os controles apresentaram baixa eficiência e não proporcionaram a estabilização necessária do produto. O problema foi resolvido eliminando a quilha central e melhorando as superfícies de controle.
Em várias corridas, o modelo foi elevado acima do solo a uma altura de 6 m. O sucesso dos testes permitiu aos participantes do projeto persuadir o diretor do Dryden Center a desenganchar o dispositivo de autoplanejamento do carro. Em seguida, iniciaram-se os testes de lançamento do modelo, o aparelho foi rebocado por uma aeronave C-47 até uma altitude de 3 a 4 km. O primeiro vôo planado ocorreu em 16 de agosto de 1963. No geral, o M2-F1 demonstrou boa estabilidade e manuseio.
O voo espetacular do novo aparelho, bem como o baixo custo da obra realizada, possibilitaram a ampliação dos trabalhos sobre o tema.
Em meados de 1964, a agência aeroespacial americana NASA assinou um acordo com a Northrop para a construção de dois veículos reutilizáveis sem asas, totalmente em metal, com carroceria autossustentável. Os novos veículos foram designados HL-10 e M2-F2, que diferiam no perfil da carroceria.
Na aparência, o M2-F2 basicamente repetia o M2-F1: um meio-cone com uma superfície plana superior era equipado com um par de quilhas verticais sem elevons externos, os lemes podiam ser usados como flaps de freio. Para ampliar a visão, a cabine foi deslocada para a frente e o nariz foi vidrado. Para reduzir o arrasto e melhorar as condições de fluxo, o corpo do modelo foi ligeiramente alongado. Na cauda do M2-F2, um flap ventral foi colocado para controle de pitch, a superfície superior do casco foi completada por um par de flaps de elevon, que forneciam controle de roll em antifase.
O casco Northrop HL-10 era um semicone invertido com fuselagem superior arredondada e fundo plano. Além disso, havia uma quilha central. Na cauda, foram instalados dois elevons trapezoidais com pequenos escudos. Painéis de equilíbrio foram montados nas quilhas externas, e a quilha central era um leme dividido. Painéis de equilíbrio e escudos de elevon foram usados para estabilização apenas durante o vôo trans e supersônico. Ao deslizar após a seção ativa a uma velocidade de M = 0, 6-0, 8, eles foram fixados para evitar uma queda acentuada na qualidade aerodinâmica durante a aterrissagem. A velocidade de pouso estimada era de cerca de 360 km / h.
Como os aviões-foguete foram desenvolvidos com restrições financeiras bastante rígidas, para economizar dinheiro, os veículos foram equipados com unidades e elementos pré-fabricados: o trem de pouso principal foi retirado do caça F-5, o assento ejetável do caça F-106 assento, o suporte dianteiro - da aeronave T-39.
A instrumentação da aeronave também se distinguia pela simplicidade - nos primeiros voos, faltavam até sensores de atitude. Os principais instrumentos de medição são sensores de acelerômetro, altímetro, velocidade, escorregamento e ângulo de ataque.
Ambos os veículos foram equipados com um motor XLR-11 (empuxo de 3,6 toneladas), que foi utilizado por um curto período de tempo na aeronave X-15. Para aumentar o alcance durante um pouso de emergência, o M2-F2 e o HL-10 foram equipados com motores auxiliares de foguete de propelente líquido alimentados por peróxido de hidrogênio.
Os tanques de combustível dos modelos durante os testes de lançamento foram preenchidos com água pesando 1,81 toneladas.
Em 12 de julho de 1966, ocorreu o primeiro vôo planado do M2-F2. O modelo pesando 2,67 toneladas foi separado do B-52 a uma altitude de 13.500 m a uma velocidade de M = 0,6 (697 km / h). A duração do vôo autônomo foi de 3 minutos e 37 segundos. Em 10 de maio de 1967, ocorreu um pouso de emergência. O motivo da perda de controle foi a "etapa holandesa", durante a qual o ângulo de rolagem foi de 140 graus.
Decidiu-se restaurar o aparelho dilapidado, modificando o design. Para dar estabilidade lateral ao modelo, que recebeu a designação M2-F3, foi instalada uma quilha central e blocos de motor a jato do sistema de controle.
Os testes de lançamento foram retomados em junho de 1970. Seis meses depois, o primeiro vôo ocorreu com a inclusão de um motor de foguete de propelente líquido de sustentação. Na fase final de testes, concluída em 1972, o M2-F3 foi usado para resolver várias tarefas auxiliares, incluindo o desenvolvimento de um sistema de controle remoto como parte do programa Space Shuttle. As características de voo do modelo também foram avaliadas nos modos de voo de altitude e velocidade limitantes.
Em dezembro de 1966, os testes de lançamento do HL-10 começaram. Para eles, o B-52 também foi usado. O primeiro vôo autônomo foi complicado por sérios problemas - a controlabilidade na direção transversal era extremamente insatisfatória, a eficiência dos elevons durante as curvas caiu drasticamente. A falha foi eliminada por uma revisão significativa das quilhas externas, que formaram um fluxo sobre as superfícies de controle.
Na primavera de 1968, os voos planejados da Northrop HL-10 continuaram. O primeiro lançamento do motor de foguete de propelente líquido de sustentação ocorreu em outubro de 1968.
O HL-10 também foi usado no interesse do Ônibus Espacial. Os dois últimos voos do aparelho, realizados no verão de 1970, foram dedicados à prática do pouso com a usina ligada. Para este fim, o XLR-11 foi substituído por três motores de foguete de propelente líquido de peróxido de hidrogênio.
O experimento foi geralmente considerado bem-sucedido - os motores operando durante o pouso reduziram o ângulo de planagem de 18 para 6 graus. Porém, o piloto do aparelho constatou que, apesar do trabalho dos meios de orientação terrestre, houve algumas dificuldades em determinar o momento de ligar os motores do foguete.
Durante todo o período de teste, o HL-10 completou 37 lançamentos. Ao mesmo tempo, o modelo estabeleceu altitude recorde (27,5 km) e velocidade (M = 1,86) para planadores-foguete com corpo de carga.
Características táticas e técnicas:
Comprimento - 6,45 m;
Altura - 2,92 m;
Envergadura - 4, 15 m;
Área da ala - 14,9 m²;
Peso vazio - 2.397 kg;
Peso total - 2721 kg;
Peso máximo de decolagem - 4.540 kg (combustível - 1.604 kg);
Central elétrica - Motores de reação XLR-11, motor de foguete de quatro câmaras (empuxo de até 35,7 kN);
Alcance de vôo - 72 km;
Teto prático - 27524 m;
Velocidade máxima - 1976 km / h;
O coeficiente de empuxo por unidade de massa é 1: 0, 99;
Carregamento de asa - 304, 7 kg / m²;
Tripulação - 1 pessoa.
Preparado com base em materiais:
