Rotary Rocket

35° 03′ 19″ N 118° 09′ 30″ W / 35.055321, -118.158375

Rotary Rocket, Inc
Disparition	2001
Personnages clés	Gary Hudson Bevin McKinney
Activité	Aérospatial
Produits	Roton
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Le Rotary Rocket Roton ATV en exposition permanente au Port spatial de Mojave.

Rotary Rocket, Inc, était une entreprise de fusées, dont le siège social se trouvait dans une installation de 4 200 m² à Mojave Airport, qui a développé le concept Roton à la fin des années 1990 comme lanceur spatial monoétage habité et entièrement réutilisable. Roton avait pour objectif de diviser par dix les coûts de lancement de charges utiles en orbite terrestre basse. Gary Hudson a défendu la conception et a formé la société. Un véhicule d'essai à grande échelle a fait trois vols stationnaires en 1999, mais la compagnie a manqué de fonds et a fermé ses portes début de 2001.

Évolution du concept Rotary Rocket

Hélicoptère vers l'orbite

L'idée initiale de Gary Hudson et de Bevin McKinney était de fusionner une fusée avec un hélicoptère: des pales tournantes, alimentées par des  tip jets  ⇔  jets pointe, lanceraient le véhicule lors de la première phase du lancement. Une fois la pression de l'air amoindrie au point que le vol d'hélicoptère ne serait plus praticable, le véhicule continuerait avec la puissance pure de sa fusée, le rotor agissant alors comme une turbopompe géante^[1].

Des calculs ont montré que les pales de l'hélicoptère augmenteraient modestement l'impulsion spécifique effective (I_sp) d'environ 20-30 secondes, essentiellement et uniquement portant les pales en orbite "gratuitement". Ainsi, il n'y avait pas de gain global de cette méthode lors de l'ascension. Cependant, les pales peuvent être utilisées à l'atterrissage du véhicule, de sorte que le système d'atterrissage ne coûtent rien.

Un problème rencontré lors de la recherche au Rotary a été qu'une fois que le véhicule quitterait l'atmosphère, de la poussée supplémentaire serait nécessaire. Ainsi, plusieurs moteurs seraient nécessaires au sommet ainsi qu'à la base. Une autre problème serait le bruit,  the rocket tipped rotor  ⇔  la fusée à bout du rotor est susceptible d'être extrêmement bruyante.

Cette version du Roton avait été conçue avec le marché des communications par petit satellite à l'esprit. Cependant, ce marché s'est écrasé, signalé par l'échec de Iridium Communications Inc.. Par conséquent, Roton a dû être redessiné pour des charges plus lourdes.

Hélicoptère depuis l'orbite

La nouvelle version du Roton^[Quand ?] était un véhicule de lancement en forme de cône, avec un rotor d'hélicoptère au-dessus pour être utilisé uniquement lors de l'atterrissage. Une soute interne peut être utilisée aussi bien pour transporter des charges utiles en orbite et pour amener d'autres vers la Terre. Le prix prévu à l'orbite de cette conception a été donnée à 1000 $ par kg de charge utile, à moins de 1/10 du prix de lancement alors en vigueur. La capacité de charge utile a été limitée à 3 tonnes, relativement modeste.

La société avait l'intention d'utiliser un unique moteur aerospike annulaire rotatif: le moteur et la base du véhicule de lancement tourneraient à grande vitesse (720 tr/min) pour pomper le carburant et le comburant à la jante par la rotation.  Contrairement à l'atterrissage du rotor  ⇔  Unlike the landing rotor, en raison du faible angle des tuyères dans la base de rotor, la vitesse de rotation se limiterait elle-même et ne nécessitait aucun système de contrôle. Puisque la densité du LOX (oxygène liquide) était plus élevée que celle du kérosène, une pression supplémentaire était disponible avec le LOX, et il devait être utilisé pour refroidir les moteurs (la gorge, etc.). Toutefois, aux niveaux élevés G sur le bord extérieur du bloc moteur en rotation, la clarté sur la façon dont le LOX fonctionnerait comme liquide de refroidissement est à la fois inconnue et difficile à valider. Cela a ajouté une couche de risque. En outre, la rotation d'échappement a agi comme un mur en vigueur sur le bord extérieur de la base du moteur, et toute la superficie de la base est effectivement pompé dessous ambiante due à l'effet de la pompe d'éjection, créant une ventouse effective au bas dans l'atmosphère. Ce pourrait être atténué à l'aide de gaz de maquillage pour développer une pression de base, ce qui nécessite effectivement un moteur-fusée supplémentaire pour remplir la base du moteur-fusée principal. À la jante, 96 jets miniature tireraient les ergols (LOX et kérosène) sur le pourtour de la base du véhicule, qui gagnait le véhicule de poussée supplémentaire à haute altitude, agissait en fait comme une tuyère aerospike tronquée de longueur zéro^[2]. Un système similaire avec des moteurs non rotatifs a été étudié pour la fusée N1. Cette application avait une superficie de base beaucoup plus petite, et ne créait pas l'effet de succion un moteur périphérique plus puissant induit. Le moteur de Roton avait un vide projetée I_SP (Impulsion spécifique) de ~355 secondes (3,5 kN·s/kg), qui est très élevé pour un moteur LOX/Kérosène — et un rapport poussée/poids de 150, qui est extrêmement léger^[3].

Lors de la rentrée, la base aurait aussi servi de bouclier thermique refroidi à l'eau. C'est théoriquement une bonne façon de survivre à la rentrée, en particulier pour un véhicule léger réutilisable. Cependant, utiliser l'eau comme liquide de refroidissement requiert de la transformer en vapeur d'eau surchauffée, à des températures et des pressions élevées, et il y avait des préoccupations au sujet des dommages micrométéorites en orbite, pouvant conduire à la perforation du récipient sous pression, ce qui provoquerait l'échec du bouclier de rentrée. Ces préoccupations ont été résolues en utilisant un système d'écoulement résistant aux défaillances massivement surnuméraire, redondant,  created using thin metal sheets etched via chem etch with a pattern of micropores, with a channel system such that it was robust against failure and damage.  ⇔  créé à l'aide de tôles fines gravées par etch chem avec un motif de micropores, avec un système de canaux de telle sorte qu'il était robuste contre les pannes et les dommages. En outre, le refroidissement serait atteint de deux manières différentes: une méthode serait la vaporisation de l'eau, mais la seconde, encore plus importante, serait due à la création d'une couche de vapeur "froide" qui entourerait la surface de la base, réduisant la capacité de chauffage. En outre, le système de comptage de l'eau devrait être extrêmement fiable, donnant une goutte par seconde par pouce carré, et a été réalisé par une approche de conception essai/erreur sur le vrai matériel. À la fin du programme ROTON, certains matériels ont été construits et testés. La trajectoire de rentrée devait être  trimmed  ⇔  merci d’apporter votre expertise, et de préciser, similaire à la fusée Soyouz, afin de minimiser les charges G sur les passagers. Et le coefficient balistique a été meilleure pour le Roton et pourrait être mieux adapté. Lorsque le  trim system  ⇔  système de compensation Soyouz a échoué et est allé à fond balistique, les niveaux G s'est accru considérablement, mais sans incident pour les passagers.

Le véhicule était également unique dans l'intention d'utiliser ses rotors de type hélicoptère pour l'atterrissage, plutôt que des ailes ou des parachutes. Ce concept a permis des aterrissages contrôlés (contrairement aux parachutes), et il a été 1/5 du poids d'ailes fixes. Un autre avantage est qu'un hélicoptère peut atterrir presque n'importe où, alors que les avions spatiaux "ailés" tels que la navette doivent revenir sur une piste. Des pales du rotor devait être propulsé par des  peroxide tip rockets  ⇔  fusées bout peroxyde. Les pales du rotor devaient être déployées avant la rentrée ; certaines questions ont été soulevées quant à savoir si les pales survivraient jusqu'à l'atterrissage. Le plan initial était de les avoir presque à la verticale, mais il a été jugée instable: comme elles avaient besoin de laisser tomber toujours plus bas et de tourner toujours plus vite pour la stabilité,  the heating rates went up dramatically and the air flow became more head on  ⇔  le taux de chauffage a augmenté de façon spectaculaire et le flux d'air est devenu plus la tête sur.  The implication of that was that the blades went from a lightly heated piece of hardware to one that either had to be actively cooled or made of SiC or other refractory material. The idea of popping out the blades became much more attractive at this point, and initial studies were made for that option.  ⇔  L'implication de ce fait que les pales est passé d'une pièce légèrement chauffée de matériel à l'un ou l'autre qui a dû être activement refroidi ou en SiC ou d'autres matériaux réfractaires. L'idée de sauter sur les lames sont devenues beaucoup plus attrayantes en ce moment, et les premières études ont été faites pour cette option. Ce concept de design du rotor n'est pas sans précédent. En 1955, l'une des cinq conceptions soviétique pour des missions suborbitales pilotées prévues visait à inclure des  rocket-tipped rotors  ⇔  rotors fusée comme système d'atterrissage. Le 1^er mai 1958, ces plans ont été abandonnés comme il a été décidé de procéder directement à des vols orbitaux.

Rotary Rocket a conçu et  pressure-tested  ⇔  testé sous pression un réservoir LOX en matériau composite exceptionnellement léger mais solide. Il a survécu à un programme de test qui participent étant pression cyclée et a finalement été délibérément tiré pour tester sa sensibilité d'allumage. Cette construction composite a été une première mondiale.

Spécifications du Roton C-9

• Dimensions:
  • Hauteur: 19,2 m
  • Diamètre maximum: 6,7 m
• Dimensions de la soute:
  • Longueur: 5,1 m
  • Diamètre: 3,7 m
• Masse totale (estimée): 180 000 kg
• Charge utile en LEO (projection): 3 180 kg
• Apogée (projection): 260 km
• Poussée du moteur: 30 860 N
• Impulsion spécifique du moteur (vac): 340 s
• Nombre de moteurs: 72

(Les projections sont basées sur des estimations signalées dans Aviation Week & Space Technology le 5 octobre 1998.) Voir aussi^[4]

Un nouveau moteur

En juin 1999, Rotary Rocket a annoncé qu'il allait utiliser un dérivé du moteur Fastrac en cours de développement au Marshall Space Flight Center de la NASA, au lieu de son propre moteur de conception de  spinning  ⇔  filature non conventionnelle. Il semblerait que la société avait été incapable de convaincre les investisseurs que sa conception de moteur était viable,  the composite structure and gyrocopter reentry was an easier sell  ⇔  la structure composite et de rentrée gyrocoptère était plus facile de vendre.

Dans le même temps que ce changement, l'entreprise a licencié environ un tiers de ses employés, réduisant ses effectifs d'environ 60 à 40. À ce stade, l'entreprise envisageait de commencer son service de lancement commercial dans le courant de 2001^[5]. Bien que la société avait levé 30 millions de dollars, il reste nécessaire de recueillir une somme supplémentaire de 120 millions de dollars avant son entrée en service.

L'Atmospheric Test Vehicle (ATV)

Le cockpit de l'ATV a été surnommée la "bat cave" par ses pilotes en raison de son champ de vue restreint.

De taille complète, mesurant 19 m de hauteur, l'Atmospheric Test Vehicle (ATV) a été construit sous contrat par Scaled Composites pour utilisation dans les vols d'essai en vol stationnaire. L'ATV, coûtant 2,8 millions de dollars, n'a pas été conçu comme un article pour tous les tests, car il n'avait pas de moteur-fusée et pas de protection thermique. L'ATV a été sorti de son hangar de Mojave le 1^er mars 1999, portant un registre de la FAA N990RR.

La tête de rotor a été récupéré à partir d'un Sikorsky S-58 écrasé, à un prix de 50 000 dollars — par opposition à environ 1 million de dollars pour un nouveau. Chaque rotor était propulsé par un jet de peroxyde d'hydrogène de 1 560 N, comme prévu pour le véhicule orbital^[6]. L'assemblage du rotor a été testé dans une carrière de roche avant l'installation sur l'ATV.

L'ATV a effectué trois vols d'essai avec succès en 1999. Le pilote pour ces trois vols a été Marti Sarigul-Klijn et le copilote, Brian Binnie (qui plus tard devint célèbre en tant que pilote du SpaceShipOne de Scaled Composites lors de son deuxième vol du X-Prize).

L'ATV a fait son premier vol le 28 juillet. Ce vol consistait en trois sauts verticaux pour un total de 4 min 40 s dans la durée et d'une altitude maximale de 2,4 m. Les pilotes ont trouvé le vol extrêmement difficile pour un certain nombre de raisons. La visibilité dans le cockpit a été limitée de telle sorte que les pilotes l'ont surnommé le "bat cave". La vue du sol a été entièrement obstruée, aussi les pilotes devaient compter sur un altimètre sonar pour juger de la proximité du sol.  The entire craft had a low rotational inertia, and torque from the spinning rotor blades made the body spin, unless counteracted by yaw thrust in the opposite direction  ⇔  L'appareil a eu un ensemble de rotation de faible inertie, et le couple du rotor pales filature du spin du corps, à moins que compensée par la poussée de lacet dans la direction opposée^[7].

Le deuxième vol, le 16 septembre, était un vol stationnaire en continu d'une durée de 2 min 30 s, atteignant une altitude maximale de 6,1 m. Le vol soutenu a été rendu possible par l'installation des plus puissants propulseurs pointe du rotor et un Auto Throttle^[8].

Le troisième et dernier vol a été effectué le 12 octobre. L'ATV a volé à l'aire de trafic à l'aéroport de Mojave, couvrant 1 310 m dans son vol et s'élèvant à une altitude maximale de 23 m. La vitesse a été aussi élevé que 85 km/h. Cet essai a révélé une certaine instabilité en vol de translation.

Un quatrième essai a été planifié afin de simuler une descente en autorotation. L'ATV pourrait monter à une altitude de 3 050 m par ses propres moyens, avant de throttling  ⇔  merci d’apporter votre expertise, et de préciser et de revenir pour un atterrissage en douceur^[9]. À ce stade, étant donné que le financement supplémentaire a été alors peu probable, les considérations de sécurité ont empêché l'essai étant tenté.

Critique de la conception

Rotary Rocket a échoué en raison du manque de financement, mais certains ont suggéré que la conception elle-même était fondamentalement viciée.

D'une part, Rotary Rocket a démontré la capacité technique dans les essais de matériel réel. L'ATV a effectué trois vols d'essai et un réservoir de propergol composite a survécu à un programme d'essais complet. Comme Jim Ransom, le consultant de Rotary Rocket, a souligné à la disparition de la société, ce n'était plus que ne pouvait en dire autant de Lockheed Martin X-33, qui avait un budget de 30 fois plus grand^[10].

D'autre part, ces tests ont révélé des problèmes. Par exemple, l'ATV a démontré que l'atterrissage du Rotary Rocket serait délicat, voire dangereux. Les pilotes d'essais ont un système de notation, l'échelle de notation Harper-Cooper, pour les véhicules entre 1 et 10, qui se rapporte à la difficulté de piloter. L'ATV Roton a obtenu un 10 — le véhicule simulateur a été trouvé être pratiquement inapte à voler par personne d'autre que les pilotes d'essai Rotary, et même là, on s'attendait à de courte périodes où le véhicule serait hors de contrôle.^{[citation nécessaire]}

D'autres aspects du plan de vol restent à prouver. On ne sait pas si Roton dans la pratique, ont développé des performances suffisantes pour atteindre l'orbite globale avec un seul étage, et en revenir — même si sur le papier cela aurait pu être possible (voir lanceur orbital monoétage). Ces doutes ont amené certains de la communauté aérospatiale à rejeter le concept Rotary Rocket comme une chimère impossible.^{[citation nécessaire]}

 Whether the full-up vehicle would have worked remains open to speculation.  ⇔  merci d’apporter votre expertise, et de préciser^{[citation nécessaire]}

Les derniers jours de Rotary Rocket

Les Hangars Rotary Rocket à l'aéroport de Mojave, comme on le voit en 2005. Le plus grand hangar sur la gauche est le bâtiment d'assemblage Rotary Rocket Rotary Rocket Assembly Building.

Le développement du moteur a cessé en 2000,  reportedly two weeks before a full scale test was due  ⇔  deux semaines avant un test grandeur nature a été fait. Le véhicule n'a pas obtenu des contrats de lancement et Rotary Rocket a été contraint de fermer ses portes en 2001.

Le calendrier de l'entreprise est regrettable: le fiasco Iridium touchait à sommet, et l'ensemble de l'industrie spatiale en a ressenti les effets. En fin de compte, la société n'a pas attiré un financement suffisant (même si de nombreuses personnes ont fourni un total de 33 millions de dollars de soutien, dont l'écrivain Tom Clancy).

Certains des ingénieurs qui y travaillaient ont depuis créé d'autres entreprises de fusées, notamment XCOR Aerospace, t/Space et Space Launch.

L'Atmospheric Test Vehicle devait être exposé au Classic Rotors Museum, un musée d'hélicoptère près de San Diego, en Californie, mais une tentative de l'y déplacer le 9 mai 2003 par une ligne courte élingue en charge en vertu d'un CH-47 Chinook Réserve de l'Armée a échoué lorsque le Roton a commencé à osciller à des vitesses supérieures à 65 km/h). Au lieu de cela, l'administration de l'aéroport de Mojave a travaillé pour maintenir ce véhicule historique à Mojave, et le 10 novembre 2006, le Roton a été déplacé à son emplacement d'expositon permanent à l'intersection de Airport Blvd et Sabovich Road. Pour beaucoup, le Roton représente le programme qui a lancé Mojave dans l'ère spatiale, et ce thème a été repris au cours de la cérémonie d'inauguration qui a eu lieu au cours de la célébration de la Journée le 11 novembre des anciens combattants, à laquelle Brian Binnie a été le conférencier principal.

Les hangars Rocket Rotary sont maintenant occupés par la National Test Pilot School.

Notes et références

Notes

• Petit, Charles, "Rockets for the Rest of Us." Air&Space/Smithsonian Magazine, March, 1998. A look at the early design of Rotary Rocket.
• Sarigul-Klijn, Marti, "I Survived the Rotary Rocket." Air&Space/Smithsonian Magazine, March, 2002. The test pilot of the ATV describes the three test flights.
• Weil, Elizabeth, They All Laughed At Christopher Columbus: An Incurable Dreamer Builds the First Civilian Spaceship. Bantam, 2003. An insider's view of the development of Rotary Rocket. Amazon.com listing

Références

Liens externes

• Roton article at Encyclopedia Astronautica
• Wired magazine article on Roton
• Space.com on test flights
• Space.com on helicopter museum trip
• Quicktime footage of final test flight of Roton ATV, from the Air&Space Magazine website
• Archives of original rotaryrocket.com website, from Internet Archive Wayback Machine
• Tom Brosz's personal account of Rotary Rocket and fallout
• Roton C-9 specs
• Photos of the project from the Mojave Virtual Museum
• Photos from the unveiling of the Roton

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