X-33

X-33 由洛克希德。馬丁公司著名的“臭鼬工程隊”研製，它是無人駕駛單級入軌可重複使用航天運載飛行器“冒險星”的 1/2 比例的原型機，機長 20.29 米，機高21.73米（帶噴尾） ，翼展5.88 米 22.06 米。

基本介紹

• 外文名：X-33
• 機高： 5.88 米
• 製造商：洛克希德·馬丁
• 國家：美國
• 發射地點：愛德華茲空軍基地
• 機長：20.29 米
• 翼展：22.06 米

特點

X-33的起飛重量將是131噸，乾重為33噸。已將乾重降低了約2404～ 2586公斤。火箭各組件由一石墨環氧桁架連到一起。頭錐和前緣部分由碳/碳防熱段覆蓋，上表面使用柔性可復用表面隔熱材料（FRSI）和先進柔性可復用表面隔熱材料（AFRSI）石英隔熱氈，下表面由帶防熱層的因康鎳(Inconel)和鈦蜂窩板防護。X-33的翼展為23.5米，長21米。

X-33所使用的由洛克達因公司製造的較小的氣動塞式噴管發動機將在斯坦尼斯航天中心進行鑑定。火箭將在出廠兩個月後進行首次飛行。這一首飛時間比原定的3月份晚了4個月，是由氫貯箱返工造成的。試飛共將進行15次。試飛時火箭均將從加州愛德華茲空軍基地的海斯塔克比猶特起飛，但著陸地點有兩處，一是猶他州的麥可陸軍機場（723公里），二是蒙大拿州的馬姆斯特羅姆空軍基地（1500公里）。

要飛到馬姆斯特羅姆，火箭的推進劑密度可能要提高10%，因此要把溫度降到比正常水平低11開，同時又不使液氫變成漿狀。火箭的飛行高度飛往麥可機場時為52～55公里，飛往馬姆斯特羅姆時在79公里以下。飛行速度將在8～13.5馬赫之間，比先前15馬赫的目標有所降低。 如起飛20秒後發生髮動機故障，火箭將在麥可機場著陸；20秒之內出故障，火箭則將墜入愛德華茲基地的轄區內。關於環境影響問題的最終報告已得到批准。

對不載人的X-33試驗火箭的控制將依照預先編制的程式完全自主地進行，其中包括中止飛行模式的選擇。

X-33將為冒險星驗證幾項關鍵性的技術，即採用氣動塞式噴管發動機的升力體式構型，適於飛行使用的輕型複合材料結構（如氫貯箱），防熱技術和高效率的操作技術等。試驗的目標之一是要連續3次實現7天內再次飛行，並要有一次在兩天內再次飛行。

冒險星總起飛重量估計值為1180噸，高於原來998 噸的估計。其中的10%為乾重（主結構5%，發動機1.7%，分系統1.3%，有效載荷2%）。洛馬公司1996年7月贏得X-33契約時，對冒險星低地軌道有效載荷能力的估計是26762公斤（59千磅），而目前看來只能朝著22680公斤（50千磅）努力了。

如果冒險星方案能在2000年初獲得批准，製造工作將在2002年開始進行，2004年初進行首次飛行，同年至2005年開始進行營業性飛行。火箭的主要用戶將是美國航宇局主要用於空間站補給），但據洛馬公司負責該項目的臭鼬作業公司官員稱，商業性發射的比例最終將達到50%。

飛行方式

X-33 採用垂直起飛方式，亞軌道飛行，能在飛行跑道上著陸動力採用一台波音公司特別開發的 J2S 火箭發動機，其餘部件也是包含了諸多高科技元素。2001 年 3 月，同樣由於存在諸多難以突破的技術難關（如線性氣塞式發動機），NASA 取消了已經耗資了 13 億美元的 X-33 項目。

試製新一代可完全重複使用的獨立式太空飛行器以取代服役多年的太空梭一直是美國宇航局（NASA）的夢想，但是這一夢想卻不得不在3月2日暫時告一段落。美國宇航局當天宣布，終止X－33試驗宇航器的研製計畫。

研發歷程

研發背景

X－33試驗太空飛行器的研製始於1996年，是美國宇航局雄心勃勃的下一代太空飛行器研製計畫的重要部分。美國宇航局希望這一可完全重複使用的太空飛行器的研製成功能夠把衛星送入軌道的成本降低90%，大幅縮減發射費用，從而推進航天業的快速發展。按照當時的構想，X－33樣機將是一款造型優美的三角形空氣動力裝置，長21米，寬23．5米，發射時重量為129．4噸，其中95．3噸將是液氫和液氧燃料。它將不設任何視窗，也不攜帶太空人，並將垂直升空，但著陸時則類似於一架自動駕駛飛機。如果X－33研製成功，它將取代火箭和太空梭成為更廉價更安全的太空飛行器。

發展

然而X－33項目在1999年下半年遭遇重大挫折，不僅預算嚴重超支，而且進展大大落後於原定計畫，原定於2000年發射升空的第一架X－33樣機的發射日期一再推遲。當時這種太空飛行器的一個液氫燃料箱在試驗中出現了故障，負責該太空飛行器設計的承包商洛克希德—馬丁公司不得不臨時修改計畫，用更為普通的鋁質燃料箱替換原先由輕質層狀複合材料製造的氫燃料箱。

最終，X－33項目還是沒能逃脫被遺棄的厄運。根據美國宇航局2日公布的數據，宇航局在5年中為這一計畫投資了9．12億美元，洛克希德—馬丁公司也在設計中投入了3．57億美元，可惜的是迄今為止X－33項目還沒有進入實質性試驗發射階段。

計畫終止

2001年3月3日，美國媒體披露，曾經被美國宇航局(NASA)寄予厚望的太空飛機X-33計畫，在4年多的時間裡吞噬了近12億美元後，終於壽終正寢。然而，美國的太空爭霸企圖並未因此而動搖，一項更加野心勃勃的“SLI”計畫又悄然出台。

x-33和x-34的比較

美國爭霸太空，NASA擔負著“開路架橋”的重任。1996年6月，NASA舉行了一次聲勢浩大的太空項目招標會。組織者介紹說，在經過了“挑戰者”號爆炸等悲劇事件之後，美國的太空梭經受住了考驗，隨後進行的一系列飛行和太空實驗都取得了圓滿成功。然而，由於太空梭設計的局限性，NASA決定開發下一代太空飛機。 　太空飛機是NASA的一個長遠構想，說得冠冕堂皇一點，它是將來人類太空旅遊的主要載具，但說白了，它是美國爭霸太空不可或缺的利器。然而，太空飛機的設計比太空梭要複雜得多，因此，在正式決定上馬之前，NASA決定首先進行無人太空飛機的研製，如試驗成功，NASA將上馬代號為“冒險明星”的既可以載人又可以載貨的超級太空飛機。事實上，NASA已將這一構想對外公布，這次招標會的目的便是確定哪一家公司的設計方案中標。

招標會現場吸引了美國各大頂級航天技術公司，波音、麥道以及代表洛克希德-馬丁總公司出戰的馬丁太空系統公司都派出精兵強將參與競標。因為他們知道，太空飛機項目是一個金娃娃，在無人太空飛機開發項目上搶得先機，也就在太空領域搶占了橋頭堡，今後將有賺不完的錢。最後，NASA宣布馬丁公司中標。

由於NASA在資金上給予大力支持，馬丁公司又人才濟濟，所以該公司高層及其航天專家們從一開始就對這個項目信心十足。經過兩年的努力，公司向宇航局報告：將於1999年3月首次進行亞軌道飛行試驗。

然而，報告遞交給NASA不久，馬丁公司的科研人員即發現了一個重大安全隱患——無人太空飛機的航天減震引擎和氫燃料箱發現嚴重的設計問題。馬丁公司只好硬著頭皮向NASA發出申請，希望把首次試驗的日期推遲到2000年。NASA同意把首次試驗的日期定在2000年6月前後。但誰知好景不長，1999年11月，馬丁公司在進行燃料填裝試驗時發生一次不大不小的事故，其中一個氫燃料箱遭到破壞。對這起事故原因的調查竟然持續了1個月之久，到1999年底，原因終於查明，使用輕質的合成材料以減少飛機的重量是成功研製太空飛機的關鍵，但燃料箱使用的輕質材料不符合要求，NASA和馬丁公司只好達成新的協定，把首次試驗的時間再度推遲到2003年。

雖然一波三折，但外界還是認為無人太空飛機計畫不會有問題。然而，美國媒體披露了一個驚人訊息，NASA宣布太空飛機X-33計畫流產！

夭折NASA與馬丁公司達成2003年進行首次試驗的協定後，雙方的合作還算愉快，但是，X-33這個“金娃娃”隨著時間的流失開始褪色，最後成了一個吞噬金錢的黑洞。按照當初的協定，NASA應在5年的時間裡為X-33項目投入13億美元。但馬丁公司的研製工作接二連三出現意外，使NASA非常頭疼。就在這個時候，NASA又遭到致命一擊：市場調查部門完成的報告顯示，X-33的市場前景並不像原先預期得那樣美好，它很可能落入無人問津的境地！

X-33計畫從一開始就曾遭到美國輿論的廣泛批評。為了對公眾有個交代，NASA已向國會提交了“太空發射提案(SLI)”，並獲得國會通過，政府將為此在5年之內投資45億美元。在這份提案中，NASA列舉了幾大類很有發展前途的太空技術，包括助推系統、太空軌道運輸以及太空生存技術，其中也包括X-33項目。但哪個項目能最後獲得政府投資，也還需要競標。

然而在第一輪的科研經費爭奪戰中，X-33和它的近親X-34——用巨型飛機在空中發射的飛機器——項目便雙雙敗下陣來。NASA權衡再三，認為其他的太空技術方案不僅都具有操作性，而且都比X-33和X-34“錢”途光明，NASA最終以“開支超出獲利”為由，做出了終止這兩個項目的決定。

據悉，迄今為止，NASA共在X-33項目上投資9.12億美元，在X-34項目上投資2.05億美元。馬丁公司依照合作協定，應向X-33項目投資2.12億美元，但實際投資了3.57億美元。

分析人士認為，如果馬丁公司自己不想放棄這個已花費了太多心血的項目的話，完全可以利用自己的科研經費把研究進行下去。但該公司發言人麥克科魯姆已經明確表示，該項目失去了政府的支持，也就沒有了繼續研究下去的基礎，公司只能作出下馬的決定。但麥克科魯姆透露，洛克希德-馬丁公司畢竟是一家很有實力的公司，X-33風波不會影響該公司去競爭SLI上的其他項目。

後續發展

在2001年取消計畫後，工程師們已經能夠做出碳纖維複合材料的液氧罐。

2004年9月7日，諾斯羅普格魯曼公司和美國航空航天局的工程師公布了碳纖維複合材料液氫罐，已證明有能力重複使用和模擬發射周期。諾斯羅普格魯門公司認為，這些成功的測試能開發和精緻化新的製造工藝，使該公司建造大型高壓複合罐，以及設計和工程開發適形油箱使用於單級軌道載具。

洛克希德馬丁公司正在測試一種新的1/5模型火箭達到此種功能和設計，如今僅僅作為一種稱為“太空可重複使用運載火箭”的專案在研發。兩次測試都在新墨西哥州暗中進行。2007年12月19日完整的吊掛降落測試，而2008年8月12日卻發生12.5秒飛行後墜毀的失敗。第三個測試2009年10月10日結果成功。

技術改進

在宣布X－33太空飛行器研製計畫終止的同時，美國宇航局也宣布終止一項小型的亞軌道試驗太空飛行器X－34的研製，宇航局正在與負責X－34項目的軌道科學公司就終止契約進行談判。X－33和X－34項目都在馬歇爾航天中心進行。

美國宇航局馬歇爾航天中心的負責人阿特·史蒂芬森感慨地說：“我們從X計畫中獲得了大量知識，但是我們也認識到一點，那就是我們目前掌握的科技還遠沒有達到我們所預期的水平：能夠成功地研製一種新型的可完全重複使用的太空飛行器，並且大幅度提高安全性、可靠性以及縮減開支。”

X-33通過關鍵設計評審美國航宇局和洛克希德·馬丁公司的X-33技術驗證飛行器使用洛克達因公司製造的線性氣動塞式噴管發動機洛馬公司為美國航宇局研製的X-33試驗火箭通過了關鍵設計評審，從而向首次飛行試驗又邁進了一步。X-33將用來驗證一種單級入軌可重複使用運載工具將使用的技術。洛馬公司稱這種新型實用型火箭為冒險星。已有一部分X-33 項目的工程技術人員開始對冒險星火箭的方案進行“細化”。

儘管X-33已經採用了一些最新的技術，但冒險星在性能上還需比X-33有明顯的提高。據預計，X-33的速度增量約為5.5公里/秒，而冒險星在此基礎上還要再提高2/3，達到 9.1公里/秒，才能實現入軌的目的。X-33的乾重為起飛重量的25%，而冒險星必須降至10%，其中還包括2%的有效載荷重量。工程技術人員正在進行以下幾方面的技術改進，以使冒險星能成為一種可行的方案：

（1）設計一種能耐受液氧腐蝕的輕質複合材料液氧貯箱。X-33的液氧貯箱使用的是2219號鋁。

（2）提高空間利用率。X-33中有很多未利用的空間。提高空間利用率的辦法之一是去掉某些連線結構和使各組件靠得更緊密一些，如把發動機直接安裝到液氫貯箱上而不再通過中間結構安裝以及把液氧貯箱套裝到液氫貯箱上面等。由多瓣組成的液氫貯箱可能將變為不太占地方的共形貯箱，以便使防熱蒙皮離貯箱更近一些。

（3）降低波音公司洛克達因分部製造的RS-2200線性氣動塞式噴管發動機的重量，提高推重比。

（4）把比沖性能提高59牛·秒/公斤，這可能將通過提高渦輪泵渦輪溫度和室壓來實現。

這次通過評審的X-33設計包括經過改動的操縱舵和四瓣式液氫貯箱的安裝辦法。原來的操縱舵在跨音速條件下俯仰控制效能不足，跨音速和亞音速區逆向偏航角過大。修改後的設計把斜置舵的上反角從37度減為20度，以提高俯仰效能，減小逆向偏航角，同時還加大了垂尾尺寸，以增強控制。已進行了約5000小時的風洞試驗。

石墨環氧氫貯箱原在由英瓦合金（又稱微脹合金或殷鋼）薄片連線到一起的各瓣之間有約76米長的接縫。工程技術人員認為英瓦合金的公差很難保證，並用4個月的時間設計和試驗了一種帶同時固化接縫的全複合材料貯箱。這種接縫要通過8次自動接合才能形成。

參數

基本信息

• 研發單位：洛克希德馬丁
  
• 氣動布局：飛翼
  
• 發動機數量：單發
  
• 飛行速度：亞音速
  

技術數據

• 機長：20.29米
  
• 翼展：22.06米
  
• 機高：5.88米
  
• 空重：28,440千克
  
• 發動機：一台線性氣塞式發動機
  
• 最大起飛重量：131,000千克
  

性能數據

• 最大飛行速度：17,690千米每小時
  
• 最大航程：1,530千米