Již třicátým dílem začínáme další díl seriálu X-planes/Dělníci kosmonautiky. V minulém díle jsme se začali věnovat třetímu stroji ze skupiny RLV (Reusable Launch Vehicle). X-34 neměl jednoduchý začátek a první pokus o realizaci stroje skončil neúspěchem a ukončením programu. Hlavní důvody byly především spory mezi průmyslovými partnery, tedy společnostmi Orbital Sciences Corporation a Rockwell, ale i částečně s NASA. Horkým tématem se ukázala volba pohonné jednotky, kdy bylo vybíráno mezi americkou a ruskou pohonnou jednotkou. Prodlevy ve stanovení základní konfigurace společností Orbital, prosazení vetší verze B společnosti Rockwell či požadavek na technologický demonstrátor NASA, to vše je malý výčet protiproudů ve vývoji. Výsledkem bylo uvědomění si, že nelze v rámci programu kombinovat požadavek na „pouhý“ technologický demonstrátor s požadavkem na ekonomicky rentabilní stroj, zvlášť když zástupci průmyslu vložili do programu mnohem větší finanční obnos než vládní agentura. Výsledek, ukončení programu.

X-34 2/3

X-34 stojící před svým nosným letounem Lockheed L-1011 na základně Edwards
Zdroj: Promise Denied, NASA

Ukončením prvním etapy programu X-34 zůstal NASA nevyčerpaný rozpočet na tento demonstrátor. Zbylou částku se NASA rozhodla použít k opětovné realizaci X-34, ale podle nových parametrů. Nový X-34 měl mít nižší výkon a celkově měl být pojat konvenčnějším způsobem. Dne 27. března 1996 tak NASA vydala oznámení NRA 8-14 (NASA Research Announcemen), ve kterém žádala o předložení nových návrhů na vývoj druhé verze X-34, tentokrát však už čistě pro potřeby výzkumu a vývoje nových technologií v rámci RLV (Reusable Launch Vehicle). Od začátku „znovuvzkříšení“ X-34 byla prosazována myšlenka, aby nový program zachovával co nejvíce rysů z původního programu a nemuselo tak dojít k přeznačení celého programu, což by, dle některých osob v NASA, nedělalo dobrou vizitku agentuře. Základ byl stále stejný, znovu použitelnost s postupnou možností rychlého obratu mezi lety. Mezi jednotlivými stroji kategorie RLV se tak X-34 měl nacházet mezi DC-XA a X-33. Důležité bylo od začátku nastavit program tak, aby svým přínosem a vývojem nekonkuroval zmíněným programům DC-XA a X-33, protože to by mohlo znamenat jejich zrušení. S X-34 se nyní počítalo jako s opravdovým technologickým demonstrátorem, který by i po splnění svého základního programu mohl dále sloužit jako testovací stroj pro nové technologie z oblastí avioniky, materiálů a autonomních systémů. Nový X-34 byl tak označen jako X-34 Technology Testbed Demonstrator (TTD).

V rámci výzvy NASA NRA 8-14 o předložení návrhů se přihlásila opět společnost Orbital. Ve svém návrhu argumentovala svými zkušenostmi z předchozího programu, do kterého sama vložila okolo 12 milionů dolarů. Další informací ve zprávě byla i zmínka o podpoře několika dalších společností a následně i všech výzkumných středisek NASA. Závěrem bylo navrhováno využití pohonné jednotky Fastrac z Marshallova střediska. Dne 28. srpna 1996 NASA vybrala společnost Orbital a udělila jí kontrakt na vývoj a stavbu nového X-34. Nutno dodat, že společnost Orbital nebyla jedinou přihlášenou společností. O zakázku se ucházely i velké letecké společnosti jako Lockheed Martin se svou Skunk Works, McDonnell Douglas, Northrop Grumman, DuPont Aerospace, Pioneer Rocket Plane, Space Access a Truax Engineering a také Rockwell International, dřívější partner Orbitalu. Od počátku druhé vlny programu se počítalo se stavbou dvou exemplářů, aby byl zajištěn chod programu i v případě ztráty jednoho kusu. V časovém rozvrhu bylo počítáno se zahájením letů do 30. září 1998. První let a program měl obsáhnout 25 zkušebních letů za rok. Plánovaný dostup byl minimálně 76 km s rychlostí M=8. Další z požadavků pak byl nízkonákladový provoz s využitím co nejmenšího počtu pozemního personálu, dvoutýdenním obratem mezi lety a rychlým obratem mezi lety do 24 hodin. Stroj měl ve svém letovém provozu zvládat všechny povětrnostní situace i s možností přerušení letu a navedením na záložní přistávací plochu. Co zůstalo, i po počátečních diskusích zachováno, byl start stroje z podvěsu nosného letounu L-1011.

Ukázka struktury „nového“ X-34
Zdroj: Promise Denied, NASA

Demonstrátor X-34 měl být, jak už bylo řečeno vývojový stroj, který bude sloužit i k testování nových technologií. Kromě toho bylo navrženo, aby stroj nosil i tzv. hostované experimenty, tedy experimenty dodané jinými společnostmi. NASA přijala celkem 27 návrhů od různých společností, ale i od vlastních výzkumných středisek. Celkově byly návrhy rozděleny do čtyř kategorií.

1. Systém termální ochrany (Thermal Protection Systems – TPS) – 18 experimentů
2. Vedení letu, Navigace a Řízení (Guidance, Navigation, and Control – GN&C) – 3 experimenty
3. Pohonný systém a pomocná jednotka (Propulsion/Auxiliary Power Units – P/APU) – 3 experimenty
4. Konstrukční vývojové vybavení (Structural Instrumentation – SI) – 3 experimenty

Do konečného výběru se nakonec dostalo jen sedm experimentů, ačkoliv všech 27 původních experimentů bylo hodnoceno jako hodnotné a použitelné. Vliv na omezený výběr měl omezený rozpočet, který NASA stanovila na 2 miliony dolarů.

Společnost Orbital přiznávala, že jednou z inspirací při vytváření X-34 se stal legendární hypersonický letoun X-15. Nutno dodat, že rozměrově si byly stroje podobné a stejně jako X-15 i X-34 měl být vynášen nosným letounem. Samozřejmě hlavní rozdíl byl v tom, že X-15 byl pilotovaný letoun. Celkově Orbital přirovnával X-34 k X-15 z mnoha různých pohledů a samotní zástupci společnosti, inženýři Henri D. Fuhrmann, John Hildebrand a Tony Lalicata uznali velký vliv X-15 na program X-34. Možná by se dalo říct, že je to symbolické přirovnávání k legendárnímu programu se snahou dodat atraktivitě X-34, jako nástupci. Z druhé strany pohledu je nutné dodat, že X-34 měl být také hypersonický letoun s raketovým pohonem a způsob vypouštění měl být stejný, nehledě na získaná data z hypersonické aerodynamiky prostřednictvím X-15. Pro lepší pochopení celé problematiky se tak společnost Orbital spojila s Johnem „Jackem“ McTiguem z NASA, bývalým projektovým manažerem X-15 a dalších strojů z kategorie vztlakových těles.

Samotná konstrukce stroje byla tvořena kompozitními materiály, přičemž potah stroje byl tvořen Sandwichovým materiálem, který byl složen z grafit/epoxidové potahu na hliníkové voštině. Prázdná hmotnost stroje činila cca 8 tun, připravený stroj na start měl pak hmotnost necelých 21 tun. Ve vnitřní konstrukci stroje se ukrývaly palivové nádrže pro RP-1 a kapalný LOX umístěné v tandemu za sebou. V zadní části stroje se pak nacházel raketový motor. Na horní straně trupu byl umístěn jeden pohyblivý vertikální stabilizátor s vestavěnou aerodynamickou brzdou. Na spodní části trupu, v odtokové části, se pak nacházela „body flap“, která pomáhala podélnému řízení stroje. Samotné řízení bylo tvořeno kromě vertikálního stabilizátoru a body flap ještě elevony. Pro řízení stroje během vysokých úhlů náběhu a v prostředí s nízkým dynamickým tlakem pak sloužil systém RCS. Osm trysek systému RCS bylo umístěno v zadní části, v motorové sekci a sloužily pro řízení sklonu a náklonu. Další dvě trysky, zajišťující kontrolu otáčení byly také umístěny v zadní části trupu. Z vnitřního vybavení je pak možné zmínit systém FADS (Flush Air Data System) snímající dynamický tlak, AOA (Angle of Attack/Úhel náběhu), úhel bočního skluzu. Z navigačního vybavení byl na palubu instalován systém GNC (Guidance, Navigation, and Control) zajišťující navigaci a řízení při využití tříosého inerciálního systému v kombinaci s GPS (Global Positioning Systém). Samotné řízení pak probíhalo pomocí letového počítače, který ovládal systém MPS (Main Propulsion System), RCS (Reaction Control System) a klasické aerodynamické řízení. Celý systém pak pracoval s hydraulickými pohony. Na stroji nebylo použito APU (Auxiliary Power Unit) jako zdroje energie, ale místo toho byl stroj vybaven bateriemi. Tak jako u mnoha jiných strojů, které jsme už probrali, měl být X-34 vynesen do výšky cca 11 km při rychlosti okolo M=0,7 a následně pak uvolněn. Jako nosný letoun byl zvolen, již zmíněný, Lockheed L-1011 TriStar. Stroj byl pak opatřen ještě systémem FTS (Flight Termination System) a možností maximálního vychýlení elevonu v případě problémů během letu. Co zajišťovalo ukončení letu při výskytu poruchu či jiného problému.

Již odložený druhý exemplář X-34 A-2 na kterém je vidět kompozitní potah stroje s termální ochranou
Zdroj: Promise Denied, NASA

Jak můžete vidět, stroj má mnoho podobností s X-15, co se týče konstrukce a řízení stroje, což je logické vzhledem k tomu, že X-15 prošlapal „onu“ cestu hypersonických letů. Letový profil by pak vypadal takto. Po vynesení X-34 do pracovní výšky, cca 11 km, by byl uvolněn a došlo by k zapálení raketového motoru Fastrac. Motor by pracoval 150 sekund a tím by vynesl stroj do výšky 76 km při rychlosti M=8. Přiblížení na přistání by pak probíhalo při rychlosti 370 km/h. Jak bylo u mnoha předchozích programů zvykem, tak i u X-34 se plánovalo začít letový program lety ve společné konfiguraci, tedy let nosného letounu a X-34 bez odpoutání. Důvod byl jednoduchý, ověření aerodynamických vlastností konfigurace a ovlivnění během odpoutání. V plánu bylo postavit celkem tři stroje X-34 s postupným označením od A-1 do A-3. Právě A-1 měl sloužit pro tyto letové testy s L-1011. S A-1 se nepočítalo dále jako s letovým kusem a primárně byl určen především k testům konstrukce a systému na Edwardsově základně. První plně letový kus měl být druhý exemplář A-2, který by už byl i plně vybaven palubním vybavením. Ještě doplním, že první lety by probíhaly opět v bezmotorovém režimu, než by se přešlo na plně motorický let. Byl to tradiční postup, ale tentokrát nebylo v začátku programu jasné, zda to tak bude. Už na začátku nového programu se velmi diskutovalo o vypuštění této fáze z letového programu. Argumentem bylo zjednodušení procesu a ušetření finančních problémů a existence dalšího kusu.

Co se však neobešlo bez problémů, byl výběr testovacího místa. V plánech se počítalo se základnou Edwards a Holloman. Právě druhá základna se stala kamenem úrazu. V dopise pro administrátora NASA Daniela Goldina, od ministra letectví Whittena Petersna, se uvádělo, že základna Holloman nebude schopna zabezpečit provoz experimentálního stroje z několika důvodů. Prvním by bylo zastavení veškerého provozu základny v letový den X-34, dalším byl letový provoz stealth letounu F-117 a třetím byl výcvik pilotů německé Luftwaffe na stroje F-4F Phantom II, v rámci spojeneckých závazků. Postupně se z této, pro mnoho jiných prosté volby, stal politický boj na takové úrovni, že o tom začal psát i tisk. NASA se tak nechtěně dostala doprostřed konfliktu politiků dvou států, kde každý prosazoval svůj stát a tím vlastně i základnu. Pro upřesnění se jednalo o Kalifornii reprezentující Edwards AFB a Nové Mexiko s Holloman AFB. Jediné, k čemu tento spor vedl bylo zdržení programu, a především zbytečné prodražování vlivem neurčení zkušební oblasti, což značně ovlivňovalo celý program . Výslednou oblastí, kterou NASA nakonec vybrala pro první lety, se stala základna Edwards, přesněji pro stroj A-1, u A-2 už se počítalo s lety i z Cape Canaveral. Dne 30. dubna 1999 se tak uskutečnil slavnostní roll-out na základně Edwards.

X-34 během vlečení za tahačem na Edwards AFB
Zdroj: dvidshub.net

První společný let se uskutečnil v červnu 1999 a celá série těchto letů byla dokončena do poloviny roku 2000. Právě během roku 1999 došlo k přehodnocení osudu A-1 a bylo rozhodnuto ho dovybavit jako plně letový kus. Úkolem zpětného dovybavení bylo pověřeno středisko Dryden na základně Edwards. Takto upravený stroj byl označen jako A-1A, jediným rozdílem oproti A-2 měla být absence termální ochrany stroje a pohonné jednotky. Jako první měl „nový“ stroj uskutečnit zkoušky vlečení po dráze, na dně vyschlého jezera, za tahačem. Úkolem bylo ověření všech systémů, jak navigace, tak i řízení příďového kola a dalších subsystémů. Celkem absolvoval A-1A dvanáct vlečení. Pro zajímavost uvedu, že vlečení se neobešlo bez problému. Během jednoho vlečení X-34 došlo k namotání vlečného lana na přední podvozkovou nohu. Na tuto situaci ihned zareagoval palubní počítač, který odpojil lano a stroj zabrzdil, než by došlo k většímu poškození stroje. Po ukončení testů vlečením mělo dojít ještě k dolétání společných letů v konfiguraci s L-1011, aby mohla být uzavřena i certifikace pro FAA. Následovat měly samostatné lety v bezmotorovém režimu a následně s pohonem. Jak bylo uvedeno, v průběhu se značně řešila oblast testování, letových zkoušek. Touto oblastí se stala základna Edwards. Nakonec všechny tyto dohady byly vlastně k ničemu, protože k samostatným letům X-34 už nedošlo.

Zdroje informací:
X-34 TECHNOLOGY DEMONSTRATOR, Audit report IG-00-029, Autor NASA, Rok vydání 2000
ACCESS TO SPACE STUDY, Summary Report, Autor NASA, Rok vydání 1994
X-34 TECHNOLOGY DEMONSTRATOR, Autor NASA, Rok vydání 2000
Promise Denied, NASA’s X-34 and the Quest for Cheap Reusable Access to Space, Autor Bruce I. Larrimer, Rok vydání 2020

Zdroje obrázků:
Promise Denied, strana 122
Promise Denied, strana 126
Promise Denied, strana 130
Promise Denied, strana 133
d1ldvf68ux039x.cloudfront.net/