Northrop HL-10

Northrop HL-10
Vista desde el avión.
El piloto de investigación de la NASA Bill Dana observa el paso del NB-52B después de un vuelo de investigación del HL-10 . A la izquierda, se puede ver a John Reeves en la cabina del HL-10 (20 de mayo de 1969).
Constructor Northrop Corporation
Papel Demostrador de tecnología de fuselaje portador
Estado Programa completado
Primer vuelo 22 de diciembre de 1966
Fecha de retirada 17 de julio de 1970
Número construido 1

El Northrop HL-10 fue uno de los cinco conceptos de cuerpo de transporte de aviones pesados estadounidenses diseñados para el Centro de Investigación de Vuelo de la NASA ( Centro de Investigación de Vuelo , más tarde rebautizado como Centro de Investigación de Vuelo Dryden ) en Edwards (California) (en) , desde Julio 1966 a noviembre 1975, con el fin de estudiar y validar una técnica que permita devolver a la seguridad un vehículo con baja finura (relación elevación / arrastre ) diseñado para realizar una reentrada atmosférica desde el espacio.

Fue diseñado por la NASA (aunque fabricado por Northrop Corporation ) y se utilizó para evaluar un perfil de carga de tipo "invertido" y una plataforma de tipo "Delta". Actualmente se encuentra en exhibición en la entrada del Centro de Investigación Neil A. Armstrong (el nuevo nombre del Centro Dryden) en la Base de la Fuerza Aérea Edwards .

Concepción y desarrollo

La Northrop Corporación construyó la HL-10 y el Northrop M2-F2 , los dos primeros de la flota de los levantadores de “pesados” puesto en vuelo por la NASA de Investigación Centro . El contrato de construcción de estos dos aviones se adjudicó enJunio ​​de 1964. Costó 1,8 millones de dólares y tardó 19 meses en construirse. "HL" significa "  Horizontal Lander  ", y "10" fue el décimo concepto estudiado por los ingenieros del Centro de Investigación Langley de la NASA en Hampton , Virginia .

El primer trabajo del grupo de ingenieros se centró en la forma que se le dará al dispositivo. Muy temprano en el programa, en 1962 , los astrofísicos habían definido objetivos específicos que debían alcanzarse con los fuselajes de los portaaviones. La aeronave debía tener una fineza de 1 a velocidad hipersónica sin hacer uso de sus alerones, para no exponer este último al calentamiento cinético de la reentrada, y tener una fineza de 4 en vuelo subsónico para poder realizar un aterrizaje horizontal. También tenía que tener una buena maniobrabilidad a velocidad hipersónica, para poder modificar significativamente su trayectoria mientras aún se encontraba a gran altura. Además, el vehículo tenía que proporcionar un alto nivel de eficiencia volumétrica (la relación entre el volumen interno utilizable y el volumen externo total) y soportar correctamente las temperaturas y tensiones experimentadas a todas las velocidades, incluidas las orbitales. La estabilidad también fue un factor importante.

Se realizaron numerosos estudios relacionando el espesor del perfil, la deflexión, la configuración de los cantos de ataque y la ubicación del espesor máximo del perfil. El diseño de curvatura negativa del HL-10 surgió en 1962 , después de una larga serie de debates internos sobre si elegir una curvatura cero (perfil simétrico) o un perfil negativo. Después de extensas pruebas en el túnel de viento, se descubrió que la curvatura negativa cumplía nueve de los diez objetivos establecidos por el diseño del perfil, mientras que la curvatura cero solo cumplía cinco. A continuación, la aeronave se equipó con un fondo plano con curvatura negativa, con un borde de fuga equipado con elevadores que podían moverse simultáneamente (control en cabeceo) o diferencialmente (control en alabeo). La parte delantera de la superficie superior se tensó en los extremos para formar embriones de alas, reduciendo la resistencia aerodinámica creada a velocidades subsónicas y disminuyendo los problemas encontrados en las fases transónicas . El volumen disponible en la parte delantera del vehículo era suficiente para acomodar los sistemas y el piloto, y mantener un centro de gravedad correcto durante el vuelo. Según el deseo de los ingenieros, el dispositivo era solo un ejemplo a pequeña escala de un futuro modelo mucho más grande, que podría haber llevado a doce personas. También se preveía que su fondo plano le permitiría aterrizar en caso de problema, pero esta idea se abandonó después de algunas pruebas en un área especializada del centro de investigación.

Para reducir los costos de fabricación, se tomaron muchas piezas de aviones existentes. Por lo tanto, el tren de aterrizaje principal del HL-10 provino de un Northrop T-38 Talon , y la rueda de morro vino de un T-39 . Estos dos elementos sufrieron modificaciones; fueron retirados manualmente (por las tripulaciones de tierra) y desplegados en vuelo por un sistema que contenía nitrógeno presurizado. Esto significaba que una vez desplegados en vuelo, ya no podían retraerse. Este sistema se utilizó más tarde en el orbitador del transbordador espacial . El sistema de eyección del piloto era el de un F-106 modificado. Las baterías de zinc-plata suministran energía eléctrica para los sistemas de control, instrumentación, radios, calefacción de la cabina y el aumento de la estabilidad del sistema de la aeronave. El diseño de los dos aviones, M2-F2 y HL-10 , vio la aparición de un sistema de estabilización electrónica muy útil conocido como SAS ( Stability Augmentation System ), que ayudó al piloto a mantener el control de estos aviones, que se consideraban bastante inestable en rollo, por su forma más bien achaparrada. Para ayudar al piloto en los últimos momentos del aterrizaje, tenía cuatro motores de peróxido de hidrógeno de empuje ajustable, capaces de producir un empuje acumulativo máximo de 1,8  kN . La propulsión principal fue proporcionada por un motor cohete propulsor líquido Reaction Motors XLR11 , con cuatro cámaras de combustión y produciendo un empuje máximo de 35,7  kN . Dado que estos motores ya no se fabricaron desde el programa X-1 y los inicios del X-15, ¡estos motores tenían que encontrarse en los museos! Se sacaron de las exposiciones y se volvieron a poner en funcionamiento para realizar los vuelos propulsados ​​del HL-10 .

Con el fin de contrarrestar la tendencia a inclinarse hacia arriba del HL-10 y M2-F2 , causada por el peso del motor del cohete en la parte trasera del fuselaje, se emprendió la tarea de pesar la parte delantera de ambos aviones. Si bien durante un tiempo se consideró instalar un bloque de lastre de metal pesado, la perspectiva de pilotos sentados en un bloque de uranio empobrecido no les atraía, y esta idea se abandonó en favor del diseño de 'una cabina blindada en acero remachado grueso . Esta solución también tenía la ventaja de proteger mejor al piloto en caso de accidente. Fue esta misma armadura la que salvó al piloto Bruce Peterson unos meses después a bordo de su M2-F2 el10 de mayo de 1967.

Historia operativa

Después de la entrega a la NASA en Enero de 1966, el HL-10 y el M2-F2 fueron equipados con su instrumentación y realizaron pruebas en túnel de viento en el Centro de Investigación Ames . Las primeras pruebas se llevaron a cabo con los aviones acoplados al pilón del ala del avión portaaviones "  Balls 8  ", el Boeing NB-52B que ya había sido utilizado para lanzar el X-15 . El imponente bombardero fue modificado para evitar que los dos aviones chocaran cuando se separaban. Incluso se simuló el comportamiento de los dos aviones utilizando un Lockheed T-33 equipado con apertura de pétalos en cada tanque de punta de ala, recreando así el descenso de 2  g que tendrían que realizar los dos prototipos. Otra novedad en la época, la aeronave también estaba equipada con una computadora de circuito integrado para calcular los efectos de sustentación obtenidos. Luego se llevó a cabo una serie de vuelos de prueba cautivos con cada uno de los dos aviones conectados debajo del B-52.

El HL-10 realizó su primer vuelo en22 de diciembre de 1966, con el piloto de pruebas Bruce Peterson a los controles . Aunque en ocasiones se instaló el motor cohete XLR11 (el mismo que el del Bell X-1 ), las primeras once caídas del B-52 fueron deslizamientos no propulsados, con el fin de medir las capacidades de maniobra de la nave, su estabilidad y control. El primer vuelo salió relativamente bien en apariencia, pero el avión, no obstante, reveló muchos defectos. De hecho, había sido sometido a fuertes vibraciones no deseadas, tenía una palanca demasiado sensible y su velocidad de aterrizaje era mucho más alta que la de su primo M2-F2 , lanzado por primera vez cinco meses antes. La nave aterrizó a una velocidad de 518  km / h después de un vuelo de solo 189 segundos, lo que significaba que había realizado su planeo a una velocidad de descenso de más de 4.200  m / min , una cifra considerada aterradora por los ingenieros de Northrop. Wen Painter, ingeniero a cargo del fabricante, decidió clavar el HL-10 al suelo hasta que no se resolvieran sus diversas fallas, lo que duró quince meses. El avión vio sus "alas" modificadas al curvar sus bordes de ataque hacia afuera. Esta importante modificación estructural permitió eliminar los molestos vórtices creados en la superficie superior, responsables de las vibraciones. Luego, el avión realizó 36 vuelos adicionales, durante los cuales se hizo muy popular entre sus pilotos.

El HL-10 despegó 37 veces durante el Programa de investigación de fuselajes de Carrier y alcanzó la altitud más alta y la velocidad más rápida de todo el programa. La18 de febrero de 1970El piloto de pruebas de la Fuerza Aérea de los EE . UU. Peter Hoag llevó el HL-10 a una velocidad de Mach 1,86. Nueve días después, el piloto de la NASA William "Bill" Dana llevó la nave a una altitud de 27.440  m , que se convirtió en el mayor impacto de todo el programa.

Para un vuelo típico, la aeronave se colgó debajo de una torre de carga debajo del ala derecha del B-52 modificado, entre el fuselaje y la góndola interna del motor. El conjunto despegó y ascendió a una altitud de unos 14.000  my una velocidad de lanzamiento de unos 720  km / h . Luego, el avión fue abandonado y, unos momentos después, el piloto encendió el motor del cohete XLR11. A continuación, se aumentaron la velocidad y la altitud hasta que se apagó el motor, bien por agotamiento de los propulsores que lo alimentaban, bien por voluntad del piloto, según el perfil de vuelo determinado para cada misión. Los levantadores generalmente transportaban suficiente combustible para unos 100 segundos de vuelo motorizado y, por lo general, alcanzaban altitudes entre 15.000 y 24.000  my velocidades superiores a las del sonido.

Después de detener el motor, el piloto maniobró el aparato de un corredor de retorno simulado desde el espacio y realizó una aproximación planificada para aterrizar en una de las pistas dibujadas en el lecho del lago seco de Rogers Dry Lake  (en) hacia Edwards. Se utilizó una aproximación circular para perder altitud durante la fase de aterrizaje. Durante la fase de aproximación final, el piloto aumentó su velocidad de descenso para almacenar energía. A unos 30  m del suelo, se realizó una maniobra de "bengala" y la velocidad del aire se redujo a unos 320  km / h para el aterrizaje.

Se aprendieron lecciones inusuales y valiosas de las exitosas pruebas de vuelo del HL-10 . Durante las primeras etapas del desarrollo del transbordador espacial , los cuerpos de carga basados ​​en la forma del HL-10 fueron una de las tres propuestas finales para la forma del futuro transbordador. Finalmente, fueron rechazados porque resultó difícil colocar tanques cilíndricos dentro del fuselaje curvilíneo de la aeronave, y los conceptos posteriores se centraron en un diseño de ala delta más convencional .

Pilotos de HL-10

No se realizan vuelos espaciales

Según el libro Wingless Flight , escrito por el ingeniero de proyectos R. Dale Reed  (en), si el proyecto HL-10 hubiera continuado, la aeronave habría volado al espacio a principios de la década de 1970 . En effet, à la suite de l'annulation des derniers vols du programme Apollo , Reed réalisa qu'il resterait une importante quantité de matériel relatif à ces missions à l'abandon, incluant plusieurs modules de commandes et plusieurs fusées Saturn V en état de Vuelo.

Su plan era modificar en gran medida el HL-10 en el Centro de Investigación de Vuelo de la NASA, con la adición de un escudo térmico ablativo, un sistema de control de retroalimentación (RCS) y otros sistemas necesarios para el vuelo espacial tripulado. El nuevo avión, ahora apto para vuelos espaciales, habría sido lanzado por el cohete Saturno V mientras se instalaba en el lugar inicialmente reservado para el módulo lunar Apolo . Una vez en órbita, se esperaba que un brazo de extracción robótico retirara el HL-10 de la tercera etapa del cohete y lo colocara junto al Módulo de Comando Apolo . Uno de los astronautas, que habría sido entrenado para pilotar el dispositivo, habría realizado entonces una salida extravehicular para abordar el HL-10 y realizar una verificación previa a la reentrada de sus sistemas.

El programa habría consistido en dos vuelos. En el primero, el piloto del HL-10 habría regresado a la nave espacial Apollo después de verificar los sistemas de la aeronave, y habría permitido que este último hiciera su reentrada atmosférica sin un piloto a bordo. Si este vuelo hubiera tenido éxito, en el siguiente vuelo el piloto habría volado el HL-10 para traerlo de regreso a la Tierra en vuelo de planeo hasta la base Edwards.

Aparentemente muy cautivado con la idea, Wernher von Braun se ofreció a preparar dos cohetes Saturno V completos para realizar estas misiones, pero el director del centro de investigación Paul Bickle se negó, afirmando que este programa estaba más allá de su área de interés.

Vuelos HL-10

Sólo había una copia fabricada del HL-10 , con el número de serie "  NASA 804  ". Hizo 37 vuelos, 24 de los cuales fueron encendidos por su motor cohete XLR11. Ahora está en exhibición en la entrada del Armstrong Flight Research Center en Edwards, California.

Número de vuelo Con fecha de Piloto Velocidad máxima Número de Mach Altitud Duracion del vuelo Comentarios
01 22 de diciembre de 1966 Peterson 735  kilómetros por hora Mach 0,693 13.716  m 0  h  3  min  7  s Primer vuelo
Planeo no propulsado
02 15 de marzo de 1968 Alta burguesía 684  kilómetros por hora Mach 0,609 13.716  m 0  h  4  min  3  s Deslizamiento sin propulsión
03 3 de abril de 1968 Alta burguesía 732  kilómetros por hora Mach 0,690 13.716  m 0  h  4  min  2  s Deslizamiento sin propulsión
04 25 de abril de 1968 Alta burguesía 739  kilómetros por hora Mach 0,697 13.716  m 0  h  4  min  18  s Deslizamiento sin propulsión
05 3 de mayo de 1968 Alta burguesía 731  kilómetros por hora Mach 0,688 13.716  m 0  h  4  min  5  s Deslizamiento sin propulsión
06 16 de mayo de 1968 Alta burguesía 719  kilómetros por hora Mach 0,678 13.716  m 0  h  4  min  25  s Deslizamiento sin propulsión
07 28 de mayo de 1968 Manke 698  kilómetros por hora Mach 0,657 13.716  m 0  h  4  min  5  s Deslizamiento sin propulsión
08 11 de junio de 1968 Manke 697  kilómetros por hora Mach 0,635 13.716  m 0  h  4  min  6  s Deslizamiento sin propulsión
09 21 de junio de 1968 Alta burguesía 700  kilómetros por hora Mach 0,637 13.716  m 0  h  4  min  31  s Deslizamiento sin propulsión
10 24 de septiembre de 1968 Alta burguesía 723  kilómetros por hora Mach 0,682 13.716  m 0  h  4  min  5  s
Deslizador sin motor XLR-11 instalado
11 3 de octubre de 1968 Manke 758  kilómetros por hora Mach 0,714 13.716  m 0  h  4  min  3  s Deslizamiento sin propulsión
12 23 de octubre de 1968 Alta burguesía 723  kilómetros por hora Mach 0,666 12,101  m 0  h  3  min  9  s 1 st potencia de vuelo
del motor falla
de aterrizaje en Rosamond
13 13 de noviembre de 1968 Manke 843  kilómetros por hora Mach 0,840 13.000  m 0  h  6  min  25  s 3 pruebas de encendido del motor
14 9 de diciembre de 1968 Alta burguesía 872  kilómetros por hora Mach 0,870 14,454  m 0  h  6  min  34  s -
15 17 de abril de 1969 Manke 974  kilómetros por hora Mach 0,994 16.075  m 0  h  6  min  40  s -
dieciséis 25 de abril de 1969 Dana 744  kilómetros por hora Mach 0,701 13.716  m 0  h  4  min  12  s Deslizamiento sin propulsión
17 9 de mayo de 1969 Manke 1.197  kilómetros por hora Mach 1,127 16.246  m 0  h  6  min  50  s 1 st vuelo supersónico de un cuerpo portador
18 20 de mayo de 1969 Dana 959  kilómetros por hora Mach 0.904 14,966  m 0  h  6  min  54  s -
19 28 de mayo de 1969 Manke 1312  kilómetros por hora Mach 1.236 18.959  m 0  h  6  min  38  s -
20 6 de junio de 1969 Hoag 727  kilómetros por hora Mach 0,665 13.716  m 0  h  3  min  51  s Deslizamiento sin propulsión
21 19 de junio de 1969 Manke 1.484  kilómetros por hora Mach 1.398 19,538  m 0  h  6  min  18  s -
22 23 de julio de 1969 Dana 1350  kilómetros por hora Mach 1.444 19,446  m 0  h  6  min  13  s -
23 6 de agosto de 1969 Manke 1.656  kilómetros por hora Mach 1.540 23 195  m 0  h  6  min  12  s 1 st en el vuelo a plena potencia
(4 dormitorios en)
24 3 de septiembre de 1969 Dana 1.542  kilómetros por hora Mach 1.446 23,762  m 0  h  6  min  54  s -
25 18 de septiembre de 1969 Manke 1.341  kilómetros por hora Mach 1.256 24.137  m 0  h  7  min  6  s -
26 30 de septiembre de 1969 Hoag 980  kilómetros por hora Mach 0.924 16,383  m 0  h  7  min  16  s -
27 27 de octubre de 1969 Dana 1.675  kilómetros por hora Mach 1.577 18.474  m 0  h  6  min  57  s -
28 3 de noviembre de 1969 Hoag 1.482  kilómetros por hora Mach 1.396 19,544  m 0  h  7  min  19  s -
29 17 de noviembre de 1969 Dana 1.693  kilómetros por hora Mach 1.594 19.687  m 0  h  6  min  48  s -
30 21 de noviembre de 1969 Hoag 1.532  kilómetros por hora Mach 1.432 24 165  m 0  h  6  min  18  s -
31 12 de diciembre de 1969 Dana 1.402  km / h Mach 1.310 24,372  m 0  h  7  min  8  s -
32 19 de enero de 1970 Hoag 1.399  kilómetros por hora Mach 1.310 26,414  m 0  h  6  min  50  s -
33 26 de enero de 1970 Dana 1.444  kilómetros por hora Mach 1.351 26.726  m 0  h  6  min  51  s -
34 18 de febrero de 1970 Hoag 1.976  kilómetros por hora Mach 1.861 20,516  m 0  h  6  min  20  s Vuelo mas rapido
35 27 de febrero de 1970 Dana 1.400  kilómetros por hora Mach 1.314 27,524  m 0  h  6  min  56  s Mayor altitud alcanzada
36 11 de junio de 1970 Hoag 810  kilómetros por hora Mach 0,744 13.716  m 0  h  3  min  22  s Aproximación propulsada al aterrizaje
37 17 de julio de 1970 Hoag 803  kilómetros por hora Mach 0,733 13.716  m 0  h  4  min  12  s Último vuelo

Especificaciones técnicas

Plante tres vistas del HL-10.


Principales características

Actuación



Referencias en ficción

En el piloto y un episodio de la serie "  The Man Worth Three Billion  ", titulado "  The Deadly Replay  ", el HL-10 se identifica como el avión pilotado por el coronel Steve Austin durante su accidente, lo que lo convierte en un hombre biónico. , y el HL-10 también es visible en este episodio.  Sin embargo, otros episodios y la novela original de Martin Caidin, " Cyborg "  , contradicen esto, identificando el avión de Austin como un primo ficticio del HL-10 , el M3-F5 . El hecho de que tanto el HL-10 como el M2-F2 sean visibles en el avance del programa de televisión genera más confusión .

Notas y referencias

  1. (en) Yvonne Gibbs, "  Hoja de datos del cuerpo de elevación HL-10  " , Centro de investigación de vuelo Dryden de la NASA,5 de noviembre de 2015(consultado el 5 de junio de 2017 ) .
  2. (en) Didier Vasselle, "  La saga de los cuerpos elevadores: el M2-F2 y el Northrop HL-10  " , en xplanes.free.fr ,20 de agosto de 2003(consultado el 5 de junio de 2017 ) .
  3. (en) Dale Reed y Lister 1997 , p.  20.
  4. (en) Dale Reed y Lister 1997 , p.  70.
  5. (en) Didier Vasselle, "  La saga de levantar cuerpos: un primer vuelo mixto  " , en xplanes.free.fr ,20 de agosto de 2003(consultado el 5 de junio de 2017 ) .
  6. (en) Dale Reed y Lister 1997 , p.  11.
  7. (in) Dale Reed y Lister 1997 , p.  24.
  8. (in) Dale Reed y Lister 1997 , p.  140 y 141.
  9. (en) Monroe Conner, "  ¿Dónde están ahora? - Cuerpo de elevación HL-10  ” , NASA,3 de noviembre de 2015(consultado el 5 de junio de 2017 ) .

Bibliografía

Documento utilizado para redactar el artículo : documento utilizado como fuente para este artículo.

Ver también

Artículos relacionados

enlaces externos