Boeing X-20 Dyna-Soar
| Boeing X-20Dyna-Soar | ||
 Vue d'artiste du X-20 en phase derentrée atmosphérique. | ||
| Rôle | Projet denavette spatialelégère | |
|---|---|---|
| Constructeur |  Boeing
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| Équipage | 1 | |
| Premier vol | Aucun vol(initialement proposé pour le) | |
| Investissement | 660millionsdedollars américains(4,73Mdde dollars actuels) | |
| Production | 1 maquette à taille réelle | |
| Dimensions | ||
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| Longueur | 10,77m | |
| Envergure | 6,34m | |
| Hauteur | 2,59m | |
| Aire alaire | 32m2 | |
| Masse et capacité d'emport | ||
| Max. à vide | 4,715t | |
| Max. au décollage | 5,165t | |
| Motorisation | ||
| Moteurs | 1moteur-fuséeMartin Trans-stage | |
| Poussée unitaire | 323kN | |
| Performances | ||
| Vitesse maximale | 28 165km/h |
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| Distance franchissable | 40 700km | |
| Plafond | 160 000m | |
| Charge alaire | 161kg/m2 | |
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LeBoeingX-20Dyna-Soar[N 1]est un programme mené par laUnited States Air Forcevisant au développement d'unenavette spatialemilitaire capable d'effectuer un ensemble de missions incluant lareconnaissance,lebombardement,le sauvetage d'astronaute, l'entretien de satellites et lesabotagede satellites ennemis. Le programme, dont le coût total est à l'époque de 660 millions dedollars américains(4,73 milliards de dollars actuels), est lancé leet est abandonné lealors même que débute la production du premier prototype.
Alors que les autres véhicules spatiaux développés à l'époque,Mercurycôté américain etVostokcôté soviétique, ne sont que descapsulesqui effectuent leur phase derentrée atmosphériquesur une trajectoirebalistiqueet regagnent le sol freinées sous des parachutes, le programme X-20 a pour but de développer une véritablenavette spatialecapable de planer jusqu'à unepiste d'atterrissageet de se poser par ses propres moyens[1].
Ces caractéristiques font du Dyna-Soar un appareil bien plus avancé technologiquement que les autres véhicules spatiaux de l'époque et les études menées dans le cadre du programme sont utilisées 15 ans plus tard lors de la conception de lanavette spatiale américaine.
Contexte
[modifier|modifier le code]L'idée d'utiliser une navette spatiale à des fins militaires n'est pas neuve: dans les années 1930, l'ingénieur allemandEugen Sängerdessine un bombardier spatial qu'il nommeSilbervogel.L'appareil est conçu pour être lancé sur un rail de 3kmde long, monter à 145kmd'altitude à l'aide de sonmoteur-fusée,parcourir la distance le séparant de sa cible en« rebondissant » sur l'atmosphère,effectuer une rentrée atmosphérique pour larguer une bombe sur son objectif puis regagner en planant un terrain où se poser[2].Cette utilisation de l'atmosphère comme « tremplin » permet à un appareil compact de parcourir d'énormes distances sans consommation de carburant et d'atteindre des vitesseshypersoniques.En théorie, un bombardier spatial serait donc capable d'atteindre n'importe quel point du globe en quelques dizaines de minutes, il serait de plus quasiment impossible à intercepter.
À la fin de laSeconde Guerre mondialede nombreux scientifiques allemands sont exfiltrés dans le cadre de l'opération Paperclipmenée par l'Office of Strategic Services,parmi eux se trouve leDrWalter Dornberger,responsable du programme allemand defuséeset demissiles,qui a participé au développement duSilbervogel[3].Employé par laBell Aircraft Corporation,Dornberger défend auprès de la USAF les avantages du concept de bombardier spatial. Cette dernière se montre intéressée et demande aux avionneurs Bell, Boeing,Convair,Douglas,Martin,North American,RepublicetLockheedde mener chacun de leur côté l'étude de faisabilité d'un appareil àcorps portantcapable d'effectuer une rentrée atmosphérique. À la fin des années 1950, ces études débouchent sur de nombreux projets dont leBOMI(pourBOmber MIssile), leHYWARDS(pourHYpersonic Weapons Recherch and Development Supporting system) leROBO(pourROcket BOmber) et leBrass(appareil de reconnaissance développé par Bell)[4].
Historique du programme
[modifier|modifier le code]Développement
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Le,leUSAF Air Research and Development Commandlance officiellement le programmeDyna Soarsous la désignationWeapon System 464Layant pour but la conception d'un système d'arme hypersonique àmoteur-fusée.Les différentes études menées jusqu'alors sont fusionnées afin de développer un appareilmultirôlecapable de mener aussi bien des missions de reconnaissance que de bombardement stratégique. Les recherches sont rattachées au programme d'Avions-Xsous la désignation X-20 et le démonstrateur technologique doit prendre la suite de l'avion fuséeX-15.
Le programme Dyna-Soar doit se dérouler en trois phases:
- Dyna-Soar Ipour le développement d'un appareil de recherche.
- Dyna-Soar IIpour la version de reconnaissance basée sur le projetBrassde Bell.
- Dyna-Soar IIIpour la version de bombardement stratégique découlant du projetROBO.
Le calendrier du programme prévoit un premier largage depuis un avion porteur en 1963 afin de valider l'aérodynamique de l'appareil, les premiers lancements par lanceur devant intervenir à partir de 1966. Une version sans pilote mais représentative de l'appareil final doit prendre l'air en 1968 pour une mise en service opérationnel en 1974.
En mars 1958, neuf avionneurs américains s'engagent dans le programme Dyna-Soar. De tous les projets, seuls ceux de Bell et Boeing sont retenus. Bien que le projet de Bell ait l'avantage de se baser sur un programme de recherche mené depuis six ans, c'est finalement Boeing qui se voit attribuer en juin 1959 le contrat pour le développement de l'appareil[N 2].Fin 1961, le lanceurTitan IIIest retenu, les tirs doivent avoir lieu à partir de labase de lancement de Cap CanaveralenFloride.
Les astronautes du projet Dyna-Soar
[modifier|modifier le code]En avril 1960, septastronautessont choisis pour participer au projet Dyna-Soar et discrètement contactés.Neil ArmstrongetWilliam H. Danaquittent le projet à l'été 1962. Le,Albert Crews est choisi en remplacement et le nom des six astronautes finalement retenus sont rendus publics:Albert H. Crews Jr(en),Henry C. Gordon(en),William J. Knight,Russell L. Rogers(en),James W. Woodpour l'USAF etMilton Orville Thompsonpour laNASA.Plusieurs de ces astronautes seront d'ailleurs plus tard impliqués dans les essais des prototypes du programme delifting bodies(corps portants) de la NASA (avec les planeurs supersoniquesNorthrop M2-F2,M2-F3,etHL-10).
Fin 1962, le projet Dyna-Soar prend le nom de programme X-20. Lelanceurretenu pour la première phase du programme est testé avec succès et la USAF dévoile officiellement le programme X-20 lors d'une cérémonie àLas Vegas.
Lancements prévus dans le cadre du programmeDyna-Soar I
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Dans le cadre du programme Dyna-Soar I, dix lancements sont planifiés le premier devant avoir lieu en janvier 1966, les suivants s'échelonnant jusqu'en mars 1968:
| Nom Du vol | Date | Equipage | Remarques |
|---|---|---|---|
| Dyna-Soar 1 | janvier 1966 | aucun | |
| Dyna-Soar 2 | avril 1966 | aucun | |
| Dyna-Soar 3 | juillet 1966 | 1 | |
| Dyna-Soar 4 | octobre 1966 | 1 | |
| Dyna-Soar 5 | mars 1967 | 1 | |
| Dyna-Soar 6 | mai 1967 | 1 | |
| Dyna-Soar 7 | juillet 1967 | 1 | |
| Dyna-Soar 8 | septembre 1967 | 1 | |
| Dyna-Soar 9 | décembre 1967 | 1 | |
| Dyna-Soar 10 | mars 1968 | 1 |
À la suite de l'abandon du programme le,tous les lancements sont annulés.
Problèmes rencontrés et causes de l'abandon du programme
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Hormis les difficultés financières inhérentes à tout programme de recherche, le programme Dyna-Soar fait face à deux problèmes majeurs: les incertitudes sur la capacité du lanceur et du moteur-fusée de l'appareil à placer enorbitele X-20 et le manque de définitions précises des missions qui seraient confiées à l'appareil final.
Plusieurs moteur-fusée sont étudiés pour propulser l'aéronef. La USAF propose d'abord de développer un moteur utilisant de l'oxygène liquide,duJP-4,du fluorure d'hydrazineet du fluorure d'ammoniumpuis d'adapter le moteur à réactionXLR99utilisé sur leX-15.Concernant le lanceur, Boeing est favorable au développement d'un lanceurAtlaséquipée d'unétageCentaurtandis que la USAF préfère utiliser un lanceurTitan.D'après les études menées par laGlenn L. Martin Company,les premières versions du Titan s'avèrent incapables de placer en orbite les 5 tonnes du X-20.
Les versions suivantes,Titan IIetTitan III,ainsi que leSaturn Ipeuvent emporter l'appareil. Plusieurs études sont menées sur ces lanceurs dans différentes configurations avant que le Titan IIIC ne soit finalement retenu. Ces tergiversations quant au choix du lanceur font prendre du retard au programme et compliquent la gestion du calendrier du projet.
Les buts originels du programme Dyna-Soar, définis lors de la définition du projetWeapon System 464L,est de concevoir un appareil de recherche permettant le développement d'un système d'arme complet. Le fait que la USAF mène un programme de recherche sur le vol habité, programme normalement alloué à laNASAsoulève de nombreuses questions. Pour leur défense, les membres de la USAF responsables du programme soulignent à plusieurs reprises que, contrairement à ceux de la NASA, leurs ingénieurs sont parvenus à maîtriser le contrôle d'un appareil en phase derentrée atmosphérique,et pour cause la majorité des efforts du programme ont pour but la maîtrise de cette technologie. Le,lesecrétaire de la DéfenseRobert McNamarademande à la USAF de mener une étude comparative pour déterminer qui, de l'avion spatial Dyna-Soar ou de la capsuleGemini,fournirait la meilleure base au développement d'un système d'arme complet. À la mi-mars 1963, après avoir reçu les conclusions de l'étude, McNamara déclare que« L'Air Force avait trop mis l'accent sur le contrôle lors des phases de rentrée atmosphérique alors qu'elle n'avait pas fixé d'objectifs réels quant au vol orbital »[5].Cette analyse est vue par les responsables du programme comme un changement dans la position adoptée par lesecrétaire de la Défenseconcernant le programme. Le projet Dyna-Soar est aussi très coûteux alors même que le premier vol habité n'est prévu, au plus tôt, que pour le milieu des années 1960. Les difficultés financières et le manque réel d'objectifs clairs rendent l'existence du programme de plus en plus difficile à justifier par les dirigeants de la USAF.
Le programme X-20 Dyna-Soar est finalement abandonné lealors même que débute la production du premier prototype.
Après cet abandon, la USAF annonce le lancement d'un autre programme baptiséManned Orbital Laboratoryvisant à placer en orbite unestation spatialeet une capsule Gemini et de l'utiliser comme plateforme de reconnaissance. Ce projet est finalement abandonné en 1969. Un autre projet d'avion spatial de reconnaissance est mené en secret, il s'agit du programme hautement classifiéISINGLASS(en)qui est finalement lui aussi abandonné.
Caractéristiques de l'appareil
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Les caractéristiques générales de l'appareil sont définies dès le mois de mars 1960. Le Dyna-Soar doit être doté d'uncorps portant,d'uneaile deltaet d'ailettes marginales verticalespermettant d'assurer le contrôle enlacet.La structure externe de l'appareil est principalement constituée desuperalliageRené 41[N 3].Le ventre de l'appareil est protégé des effets thermiques de la rentrée atmosphérique par des plaques d'isolant à base demolybdènetandis que son nez est revêtu d'un composite decarboneet de tiges dezirconium.
Bien que la forme définitive ait connu de nombreux changements au fil des différents stades du programme, la configuration générale reste la même: la cabine monoplace est située à l'avant, en arrière de celle-ci on trouve une soute à équipement contenant l'avionique de l'appareil, l'armement, les équipements de reconnaissance ou, pour la version X-20X une cabine pouvant accueillir quatre passagers.
Derrière la soute à équipement se trouve lemoteur-fuséeutilisé pour manœuvrer l'appareil en orbite, il est aussi prévu que le moteur soit allumé en cas de problème lors du lancement pour permettre à l'appareil de se séparer de son lanceur et de regagner un terrain de déroutement. Le moteur-fusée doit être largué avant d'entamer la rentrée atmosphérique. Lors de cette phase unbouclier thermiquevient protéger le pare-brise de l'appareil puis est largué afin de permettre au pilote de poser l'appareil en toute sécurité. C'est aussi pour des raisons de résistance thermique que le train d'atterrissage de l'appareil est équipé de ski, des roues dotées de pneumatique auraient nécessité un refroidissement des caissons de train lors de la phase de rentrée atmosphérique. Ces skis fabriqués par la firmeGoodyearsont, comme la majorité de la structure de l'appareil, en superalliageRené 41.
Pour mener à bien ses missions, le X-20 doit être capable de changer l'inclinaison de son orbiteen utilisant l'atmosphère terrestre comme une sorte de « trampoline ». Ce type de manœuvre étant très gourmande en énergie, l'appareil doit utiliser le3eétage de son lanceur Titan III, qui n'est donc pas utilisé pour la mise en orbite, comme moteur d'appoint.
Notes et références
[modifier|modifier le code]Notes
[modifier|modifier le code]- « Dyna-Soar » est l'abréviation de «Dynamic Soarer» soit « Essor Dynamique » en français. La prononciation en anglais est aussi très semblable à celle de «dinosaure» (enanglais:«Dinosaur»).
- De nombreux contacts entre les deux avionneurs mènent finalement les ingénieurs de Boeing à retenir une formule finale très proche de celle proposée par Bell.
- LeRené 41est un superalliage à base de nickel développé parGeneral Electricet disposant d'une très bonne tenue mécanique à haute température.
Références
[modifier|modifier le code]- (en)«History: X-20 Dyna-Soar Space Vehicle.», Boeing(consulté le)
- (en)Duffy 2004,p.124.
- (en)Dornberger 1956,p.19–37.
- (en)Neufeld 1995,p.19, 33, 55.
- (en)Geiger 1963,p.349–405.
Voir aussi
[modifier|modifier le code]Appareils similaires
[modifier|modifier le code]- North American X-15
- Martin Marietta X-23
- Mikoyan-Gourevitch MiG-105
- Navette spatiale américaine
- Navette spatiale Bourane
- Navette spatiale Hermès
- Boeing X-37
- SpaceShipTwo
Articles connexes
[modifier|modifier le code]- Rentrée atmosphérique
- ASSET (avion spatial)
- Corps portant
- Manned Orbiting Laboratory
- Navette spatiale
- Avions-X
Liens externes
[modifier|modifier le code]- (en)«Dynasoar»
- (en)«Tsien Space Plane 1949»
- (en)«Tsien Space Plane 1978»
- (en)«Transonic aerodynamic characteristics of the Dyna-Soar glider and Titan 3 launch vehicle configuration with various fin arrangements (PDF format) NASA report - April 1963»
- (en)«American X-Vehicles: An Inventory X-1 to X-50,SP-2000-4531 - June 2003; NASA online PDF Monograph»
- (en)«Deepcold: Secrets of the Cold War in Space, 1959-1969»
Bibliographie
[modifier|modifier le code]- (en)Air Force Systems Command. « Structure Description Report ».Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System,1961,p.145-189
- (en)MartinCaidin,Wings into Space: The History and Future of Winged Space Flight,New York, Holt, Rinehart and Winston Inc.,
- (en)Walter R. Dornberger, « The Rocket-Propelled Commercial Airliner »,Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System, Research Report No 135,Minneapolis, Minnesota: University of Minnesota, Institute of Technology, 1956
- (en)James P.Duffy,Target: America, Hitler's Plan to Attack the United States,Santa Barbara, Californie, Praeger,,178p.(ISBN0-275-96684-4,présentation en ligne)
- Clarence J. Geiger,History of the X-20A Dyna-Soar, Vol. 1:AFSC Historical Publications Series63-50-I, Document ID ASD-TR-63-50-I,Wright Patterson AFB, Ohio: Aeronautical Systems Division Information Office, 1963
- (en)RobertGodwin,Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System,Burlington, ON, Apogee Books,,448p.(ISBN1-896522-95-5)
- (en)Roy U.S.Houchin,Hypersonic Research and Development: The Rise and Fall of Dyna-Soar, 1944-1963,New York, Routledge,(ISBN0-415-36281-4)
- (en)Michael J.Neufeld,The Rocket and the Reich: Peenemünde and the Coming of the Ballistic Missile Era,New York, The Free Press,,367p.(ISBN978-0-674-77650-0)
- (en)Charlton G. Strathy, (1957). «Weapon System 464L Abbreviated Development Plan»,Dyna-Soar: Hypersonic Strategic Weapons System,p.38-75
- (en)MelvinSmith,An Illustrated History of Space Shuttle: US winged spacecraft: X-15 to Orbiter,Haynes Publishing Group,(ISBN0-85429-480-5),p.43-46
- (en)«X-20 Will Probe Piloted Lifting Re-Entry»,Aviation Week,New York (États-Unis),McGraw-Hill,vol.79,no4,,p.230-233, 235, 237, 239-240(ISSN0005-2175,lire en ligne,consulté le).
- (en)GeorgeAlexander,«Unmanned X-20 Could Fly by July, 1965»,Aviation Week,New York (États-Unis),McGraw-Hill,vol.79,no8,,p.34(ISSN0005-2175,lire en ligne,consulté le).
