Sredinom pedesetih godina Strateška zračna komanda američkih zračnih snaga tražila je nove načine za poboljšanje tehničkih i borbenih karakteristika raketnog naoružanja. Između ostalog, vršena je potraga za novim idejama i rješenjima, kao i neobičnim konceptima oružja. Za testiranje originalnih ideja bili su potrebni eksperimentalni uzorci, od kojih je jedan bio proizvod WS-199D Alpha Draco iz McDonnella.
Do tada su se dizajneri balističkih projektila suočili s velikim problemom. Glava rakete s međukontinentalnim dometom na silaznoj putanji morala je biti izložena prekomjernom mehaničkom i toplinskom naprezanju. Trebalo ga je zaštititi od negativnih faktora, osiguravajući isporuku potpuno operativne naknade cilju. Za traženje optimalnih rješenja u ovoj oblasti predloženo je razvoj posebne eksperimentalne rakete.
Novi projekat započeo je 1957. U početku je bilo potrebno samo proučiti karakteristike ponašanja bojevih glava u gustim slojevima atmosfere. U budućnosti se počelo smatrati sredstvom za testiranje novog koncepta štrajkačkog sistema. Konačno, od određenog vremena rješavalo se pitanje korištenja obećavajuće rakete kao protusatelitskog oružja. Izvanredna je činjenica da za rješavanje tako različitih zadataka nije bila potrebna radikalna obrada rakete.
Raketa WS-199D na lanseru. Photo Designation-systems.net
Nekoliko eksperimentalnih projekata koje su američke zračne snage pokrenule krajem pedesetih imalo je slično ime. Razvoj novih verzija bojevih glava za ICBM trebao je biti proveden u okviru projekta sa oznakom WS-199D (Weapon System 199D). Takođe, projekat je dobio "zvezdano" ime Alpha Draco ("Alfa zmaj"). Ugovor za razvoj rakete i njena kasnija ispitivanja primio je McDonnell. Nekoliko drugih organizacija moralo je učestvovati u poslu kao podizvođači.
U sklopu projekta WS-199D predloženo je napuštanje "tradicionalnog" leta po balističkoj putanji i razrada koncepta BGRV (Boost-klide reentry vehicle-"Borbena jedinica s ubrzanjem i planiranjem"). Planirano je da se u raketu uključi par stupnjeva s motorima na čvrsti pogon i bojevom glavom u obliku posebnog okvira. Pretpostavljalo se da će prva faza lansirati raketni sklop na zadanu visinu, zadatak druge faze će biti ubrzanje do projektovane brzine, a nakon njenog odvajanja bojna glava će nastaviti svoj horizontalni let samostalno, do potpuni gubitak uskladištene energije i pad u navedeno područje.
Prema proračunima, druga faza trebala je ubrzati jedrilicu na brzinu veću od M = 5. Tokom leta, brzina se mogla primjetno smanjiti, ali i dalje ostati dovoljna za stvaranje uzgona. Takvi pokazatelji brzine omogućuju klasifikaciju raketne bojeve glave WS-199D kao hipersonični avion. Štoviše, ispostavlja se da je to jedan od prvih primjera ove klase u Sjedinjenim Državama i u svijetu.
Koristeći raketu sa ovim principima rada, naučnici su mogli istražiti ponašanje jedrilice pri velikim brzinama u gustim slojevima atmosfere. Osim toga, bilo je moguće proučiti mogućnost upotrebe projektila tipa BGRV kao nezavisnog oružja. U oba slučaja, projekt Alpha Draco trebao je dati praktično primjenjive rezultate.
Projekt WS-199D bio je eksperimentalne prirode i nije mu trebalo previše vremena za njegovu provedbu. Kako bi ubrzao razvoj, izgradnju i testiranje nove opreme, McDonnell je odlučio široko koristiti dostupne komponente različitih vrsta, posuđene iz serijske opreme. Dakle, planirano je da se motori za dvije faze preuzmu iz projektila MGM-29 Sergeant i Nike-Hercules. Kontrole za postojeće modele osigurao je Honeywell.
Gotova raketa Alpha Dragon imala je prilično jednostavan dizajn. Kada je sklopljen, bio je to cilindrični proizvod s dugim suženim čeličnim premazom i kormilima u obliku slova X na repu prve faze. Rep druge faze odlikovao se prisutnošću nekoliko zakrivljenih čunjeva. Gotovo svi unutarnji volumeni dvije faze dati su za ugradnju motora na čvrsto gorivo. Mali pretinci za instrumente na stepenicama smjestili su najjednostavnije komande.
Priprema za početak. Fotografija Muzej svemirskih i raketnih snaga zračnih snaga / afsacemuseum.org
Glavni element prve faze bio je motor na čvrsto gorivo Thiokol TX-20 iz rakete narednik. Imao je čelično tijelo duljine 5,9 m s promjerom 7,9 m. Standardno punjenje goriva izgorjelo je za 29 s, stvarajući potisak od 21,7 tf. Druga faza je opremljena manjim motorom TX-30 istog proizvođača. Ovaj proizvod, također uzet iz jedne od serijskih raketa, razvijao je potisak od oko 5,6 tf tokom 37 s. U skladu s BGRV konceptom, snažniji motor prve faze trebao je podići raketu na zadanu visinu, a druga faza je bila odgovorna za ubrzanje eksperimentalne bojeve glave.
Prema poznatim podacima, klizni avion neobičnog dizajna nalazio se ispod konusnog oplata rakete WS-199D. Prema proračunima autora projekta, na početku samostalnog leta morao je imati brzinu reda M = 5, što je postavljalo posebne zahtjeve za dizajn. Morala se razlikovati po mehaničkoj čvrstoći, a osim toga morala je izdržati i visoka temperaturna opterećenja.
Prema različitim izvorima, nosivost rakete Alpha Draco bila je slična konusu sa zaobljenom glavom i izgrađena je u skladu s idejama podiznog tijela - nosivog tijela. Konture konusnog tijela definirane su na takav način da stvaraju uzgon tijekom leta velike brzine. Za zaštitu unutarnjih uređaja od visokih temperatura predloženo je korištenje modernih legura otpornih na toplinu, ablacijskih premaza i drugih obećavajućih rješenja. Najefikasniji način zaštite mogao bi se razviti i koristiti u budućim projektima.
Projekt WS-199D uključivao je upotrebu prilično jednostavnih kontrola. Na raketi je bio inercijalni navigacijski sistem u kombinaciji s autopilotom. Na osnovu podataka o položaju rakete u svemiru razvijene su naredbe za upravljačke mašine. Istovremeno, kontrola leta nastavljena je samo do kraja druge faze. Nakon odvajanja, bojna glava je otišla u nekontrolisani klizni let. Međutim, na brodu je imala vlastitu opremu - za prikupljanje i prijenos podataka.
Sastavljeni proizvod Alpha Draco imao je dužinu nešto više od 14 m. Maksimalni promjer karoserije određen je dimenzijama motora TX-20 i iznosio je 790 mm. Opseg stabilizatora je 2, 16 m. Masa je, prema različitim izvorima, prelazila 4, 5-5 tona.
Eksperimentalna raketa trebala je biti lansirana iz zemaljskog lansera iz serijskog kompleksa MGR-1 Honest John. Na šasiji s tri osovine na kotačima nalazila se otvorena kabina i vodilica grede za podizanje. Prije lansiranja rakete takva je mašina morala biti obješena na dizalice i podići vodilicu pod zadanim kutom. Zatim je motor pokrenut i raketa je započela let.
Raketni kompleks MGR-1 Honest John, čiji je lanser korišten sa raketom WS-199D. Fotografija Wikimedia Commons
Razvoj projekta WS-199D dovršen je do kraja 1958. godine, nakon čega su McDonnell i njegovi podizvođači započeli pripreme za buduća ispitivanja. Proizvedene su sve nove jedinice, kao i serijski dijelovi. Od njih je sastavljeno nekoliko eksperimentalnih projektila koji su u bliskoj budućnosti trebali biti poslani na poligon na rtu Canaveral. Lansirna rampa LC-10 dodijeljena je za probna lansiranja. Letovi su se trebali odvijati iznad Atlantskog okeana.
Standardni program leta za raketu Alpha Dragon izgledao je ovako. Uz pomoć vodiča za lansiranje raketa je podignuta do maksimalno dozvoljenog ugla uzvišenja. Na naredbu operatera, motor prve faze je upaljen. Za pola minute rada podigao je raketu na visinu od 12.800 m. Zatim je prva etapa odbačena, a osim toga, raketa se tokom leta nagnula prema naprijed. Nakon dostizanja potrebnog kuta, motor druge faze je pokrenut. Uz njegovu pomoć, WS-199D se trebao uzdići na visinu od 30.500 m i ubrzati do brzina od najmanje M = 5. Nadalje, potrošena druga faza odvojena je od bojeve glave, a oplata je odbačena. Klizni avion započeo je nezavisni let. Prema proračunima, mogao bi se povući 380-400 km od početne točke.
16. februara 1959. stručnjaci iz vazduhoplovnih snaga SAC -a i kompanija izvođača izveli su prvo probno lansiranje nove eksperimentalne rakete. Proizvod WS-199D uspješno je dostigao zadanu visinu i povećao potrebnu brzinu, nakon čega je ispustio kliznu jedinicu. Silazeći s visine veće od 30 km, potonji je pokazao raspon leta veći od proračunatog. Jedrilica je pala u vodu na udaljenosti od 415 km od početne tačke. Svi sistemi su radili ispravno i prikupljene su potrebne informacije. Prvo lansiranje testa smatralo se uspješnim.
Tačno mesec dana kasnije lansirana je druga raketa. Moguće je da je postojeći dizajn Alpha Draco izmijenjen prije ovih testova, ali detalji o tome nisu dostupni. Novo lansiranje je također bilo uspješno, ali ovaj put raketa je pokazala karakteristike nižeg dometa. Tačka njegovog pada u vodu bila je 393 km od lansirne rampe.
27. aprila održano je treće i posljednje probno lansiranje. Prva faza rakete radila je normalno i podigla je na zadanu visinu. Nakon završetka rotacije, motor druge faze se uključio, ali su upravljački sistemi otkazali. Raketa je krenula pogrešnim kursom. Nekoliko sekundi nakon toga, kako bi se izbjegle negativne posljedice, ispitivači su bili prisiljeni aktivirati samolikvidatora rakete. Let je trajao manje od minute, a za to vrijeme raketa nije imala vremena da se značajno odmakne od lansirne rampe.
Od tri izvedena lansiranja, samo su dva bila uspješna, a rezultati ispitivanja ocijenjeni su zadovoljavajućim. Čak su u dva leta stručnjaci uspjeli prikupiti značajnu količinu informacija o radu različitih sistema u teškim uvjetima, a također i isprobati neka nova rješenja u praksi. Više nije bilo planirano nastaviti testiranje, jer su se sada dizajneri različitih organizacija morali pozabaviti uvođenjem novog iskustva.
Alfa Draco pri lansiranju. Fotografija Space.skyrocket.de
Analiza rezultata ispitivanja pokazala je da su sistemi tipa BGRV općenito od interesa za vojnu upotrebu, ali zasad ne mogu pronaći praktičnu primjenu. Ovaj koncept zahtijeva dodatna istraživanja, ispitivanja i eksperimentiranje. Tek nakon toga bilo je moguće započeti s razvijanjem potpuno planirane bojeve glave za perspektivne balističke rakete.
U isto vrijeme, određeni razvoj za projekt McDonnell WS-199D Alpha Draco mogao bi se sada implementirati. Dakle, u praksi se pokazalo da konusni oblik bojeve glave omogućuje dobivanje aerodinamičke kvalitete od najmanje 3-3,5 jedinica, što je omogućilo povećanje dometa leta. Osim toga, bilo je moguće koristiti opremu za toplinsku zaštitu testiranu u letu. Trebali su pronaći primjenu u području strateškog naoružanja, kao i u nastajanju astronautike.
Teorijski i praktični razvoj projekta WS-199D prvi su put korišteni za stvaranje obećavajuće interkontinentalne balističke rakete LGM-30 Minuteman. Na osnovu iskustva Alfa Zmaja, za takve rakete napravljene su bojeve glave. U budućnosti su se ti razvoji razvijali i već u novom obliku koristili u svim narednim projektima strateškog raketnog naoružanja.
Već krajem pedesetih godina NASA se zainteresirala za rezultate ispitivanja aviona s monokoknim tijelom. Ubrzo je ova organizacija pokrenula vlastiti program čiji je cilj bilo detaljnije proučavanje nestandardne arhitekture zrakoplova. Od ranih šezdesetih godina NASA i srodne organizacije za konstrukciju aviona izgradile su i testirale različite neobične avione. Ovaj program imao je primjetan utjecaj na daljnji razvoj u području oporabljivih svemirskih letjelica.
Prema nekim izvještajima, raketa Alpha Draco, kao i drugi događaji pod šifrom WS-199, već se neko vrijeme smatra obećavajućim oružjem za borbu protiv svemirskih letjelica na niskim orbitama. Međutim, nema detaljnih informacija o ovoj ocjeni. Nadalje, poznati podaci o karakteristikama ovog proizvoda izazivaju sumnju u samu mogućnost njegove uporabe u takve svrhe. Činjenica je da karakteristike dvostupanjskih motora mogu biti nedovoljne za lansiranje rakete ili njene bojeve glave do potrebne visine stotina kilometara.
Rad na pilot projektu McDonnell WS-199D Alpha Draco trajao je manje od dvije godine i završio je sa samo tri lansiranja probnih projektila. Međutim, unatoč kratkom trajanju, završili su prikupljanjem velike količine informacija o obećavajućim tehnologijama i rješenjima pogodnim za upotrebu u stvaranju nove raketne tehnologije. Neke od ideja ovog projekta i dalje se koriste u različitim područjima i uspješno se nose s rješavanjem postavljenih zadataka.
