SM-64 Navaho - SM-64 Navaho

Míssil Navaho na plataforma de lançamento

O North American SM-64 Navaho foi um projeto de míssil de cruzeiro intercontinental supersônico construído pela North American Aviation (NAA). O projeto final foi capaz de lançar uma arma nuclear para a URSS a partir de bases nos Estados Unidos, enquanto cruzava a Mach 3 (3.675 km / h; 2.284 mph) a 60.000 pés (18.000 m) de altitude. O míssil tem o nome da Nação Navajo .

O projeto original de 1946 previa um sistema de alcance relativamente curto, uma arma de impulso e planagem baseada em um projeto de foguete V-2 alado . Com o tempo, os requisitos foram repetidamente estendidos, tanto devido ao desejo da Força Aérea dos Estados Unidos por sistemas de longo alcance, quanto pela competição de armas semelhantes que preencheram com sucesso o nicho de curto alcance. Isso levou a um novo projeto baseado em um míssil de cruzeiro impulsionado por ramjet , que também se desenvolveu em uma série de versões cada vez maiores, junto com os foguetes de reforço para lançá-los em alta velocidade.

Durante este período, a Força Aérea dos Estados Unidos estava desenvolvendo o SM-65 Atlas , baseado na tecnologia de foguetes desenvolvida para Navaho. O Atlas cumpria os mesmos objetivos de desempenho, mas podia fazê-lo com tempos de vôo totais medidos em minutos em vez de horas, e voando a velocidades e altitudes que os tornavam imunes à interceptação, em oposição a meramente muito difíceis de interceptar como no caso do Navaho. Com o lançamento do Sputnik 1 em 1957 e os temores decorrentes de uma falha de míssil , o Atlas recebeu a mais alta autoridade de desenvolvimento. Navaho continuou como um backup, antes de ser cancelado em 1958 quando Atlas amadureceu com sucesso.

Embora o Navaho não tenha entrado em serviço, seu desenvolvimento proporcionou pesquisas úteis em vários campos. Uma versão da fuselagem Navaho movida por um único turbojato tornou - se o AGM-28 Hound Dog , que foi levado em direção a seus alvos no Boeing B-52 Stratofortress e então voou o resto do caminho a cerca de Mach 2. O sistema de orientação foi usado para guiar os primeiros submarinos Polaris . O projeto do motor de reforço, derivado da nova subsidiária Rocketdyne da NAA , foi usado em várias versões do Atlas, PGM-11 Redstone , PGM-17 Thor , PGM-19 Júpiter , Mercury-Redstone e a série Juno ; é, portanto, o ancestral direto dos motores usados ​​para lançar os foguetes lunares Saturno I e Saturno V.

Desenvolvimento

Estudos de mísseis do Exército do pós-guerra

O V-1 inspirou uma série de projetos de mísseis da Força Aérea do Exército dos EUA.

Os alemães introduziram uma série de novas "armas maravilhosas" durante a guerra que eram de grande interesse para todas as forças aliadas. Os motores a jato já eram amplamente usados ​​após sua introdução no Reino Unido, mas a bomba voadora V-1 e o foguete V-2 representavam tecnologias que não haviam sido desenvolvidas em outros lugares. No uso alemão, essas armas tiveram relativamente pouco efeito estratégico e tiveram que ser disparadas aos milhares para causar qualquer dano real. Mas, se armada com uma arma nuclear , mesmo uma única arma causaria danos equivalentes a milhares de versões convencionalmente armadas, e essa linha de pesquisa foi rapidamente retomada pela Força Aérea do Exército dos EUA (USAAF) no final de 1944.

Vannevar Bush , do Conselho Consultivo Científico da USAAF, estava convencido de que aeronaves tripuladas ou automatizadas como o V-1 eram a única solução possível para funções de longo alcance. Um míssil balístico capaz de transportar até mesmo a menor ogiva estava a "pelo menos dez anos de distância" e, quando questionado diretamente sobre o assunto, observou:

Na minha opinião, isso é impossível. Não creio que ninguém no mundo saiba fazer tal coisa e estou confiante de que não será feito por muito tempo.

Os planejadores do Exército começaram a planejar uma ampla variedade de sistemas de mísseis do pós-guerra, que variavam de mísseis balísticos de curto alcance a bombas voadoras de longo alcance. Depois de um debate interno considerável entre os ramos do Exército, em agosto de 1945, eles foram codificados em um documento classificado descrevendo muitos desses sistemas, entre eles uma variedade de mísseis de cruzeiro , essencialmente V-1s com alcance estendido e a maior carga útil necessária para transportar uma ogiva nuclear. Havia três contornos gerais dependendo do alcance, um para um míssil voando 175 a 500 milhas (282-805 km), outro 500 a 1.500 milhas (800-2.410 km) e, finalmente, um para 1.500 a 5.000 milhas (2.400-8.000 km) ) Ambos os designs subsônicos e supersônicos seriam considerados.

Projetos concorrentes

As várias propostas foram enviadas a dezassete empresas de aviação em 31 de Outubro de 1945. Das muitas propostas recebidas, seis empresas obtiveram contratos de desenvolvimento. As inscrições para os requisitos de longo alcance foram todas baseadas em projetos de mísseis de cruzeiro, enquanto os exemplos de curto alcance foram uma mistura de projetos. Estas foram designadas de acordo com a série "MX" da Seção de Engenharia Experimental da USAAF.

O projetista-chefe da NAA, Dutch Kindelberger , estava convencido de que os mísseis eram o futuro e contratou William Bollay do Bureau of Aeronautics da Marinha dos Estados Unidos para administrar seu recém-formado laboratório de pesquisa. Bollay já havia executado o desenvolvimento do turbojato da Marinha . Bollay chegou para encontrar as propostas do Exército e decidiu apresentar um projeto de curto alcance baseado em um míssil balístico alado baseado no projeto alemão A-4b (às vezes conhecido como A-9), um desenvolvimento do V-2 básico. Em 24 de março de 1946, a NAA recebeu a carta do contrato W33-038-ac-1491 para este míssil, designado MX-770. O projeto inicial previa um alcance de 500 milhas (800 km) com uma carga útil de 2.000 libras (910 kg), mas em 26 de julho foi aumentado para 3.000 libras (1.400 kg).

Vários outros projetos também foram aceitos, mas todos eram projetos de mísseis de cruzeiro para atender aos requisitos de longo alcance. Estes foram o MX-771 -A de Martin para um míssil subsônico e -B para uma versão supersônica, MX-772 -A e -B de Curtiss-Wright , MX-773 -A e -B de Republic Aircraft e MX-775- A e -B de Northrop . Pretendia-se que um projeto subsônico e um supersônico fossem colocados em produção, e estes receberam as designações SSM-A-1 e SSM-A-2, respectivamente. O único míssil balístico do grupo, o MX-774, foi para o Consolidated-Vultee .

Quando o presidente Harry S. Truman ordenou um corte maciço nos gastos militares para o ano fiscal de 1947, como parte da Doutrina Truman , a USAAF foi forçada a fazer grandes cortes em seu programa de desenvolvimento de mísseis. O financiamento de mísseis foi cortado de $ 29  milhões para $ 13  milhões (de $ 336  milhões para $ 151  milhões em dólares de hoje). No que ficou conhecido como "o Natal negro de 1946", muitos dos projetos originais foram cancelados, com as empresas restantes trabalhando em um único projeto em vez de dois. Apenas Martin continuou o desenvolvimento de um projeto subsônico, seu MX-771-A, entregando o primeiro SSM-A-1 Matador em 1949. As demais empresas foram instruídas a trabalhar apenas em projetos supersônicos.

Trabalho do motor

A NAA começou a experimentar motores de foguete em 1946, disparando foguetes no estacionamento da empresa e protegendo os carros estacionando uma escavadeira na frente dos motores. Eles primeiro usaram um projeto de 1.100 libras-força (4.900 N) da Aerojet e, em seguida, projetaram seu próprio modelo de 300 libras-força (1.300 N). Na primavera de 1946, os dados alemães capturados estavam sendo disseminados por todo o setor. Em junho de 1946, a equipe decidiu abandonar seus próprios projetos e construir um novo motor baseado no modelo 39 do V-2.

No final de 1946, dois motores Modelo 39 foram enviados à NAA para estudo, onde foram referidos como XLR-41 Mark I. "XLR" referido como "foguete líquido eXperimental", um novo sistema de designação usado pela Força Aérea do Exército . Eles os usaram como base para a conversão de medições métricas para SAE e técnicas de construção dos EUA, que eles chamaram de Mark II.

Durante este período, a empresa recebeu uma série de relatórios do final da guerra sobre o desenvolvimento de um motor Modelo 39a para o V-2, que substituiu as dezoito câmaras de combustão separadas do modelo original por uma única placa de "chuveiro" dentro de uma única câmara maior. Isso não apenas simplificou o design, mas também o tornou mais leve e melhorou o desempenho. Os alemães nunca conseguiram fazer isso funcionar devido à instabilidade da combustão e continuaram usando o projeto anterior, apesar do desempenho inferior.

A equipe que havia projetado o motor estava agora nos Estados Unidos depois de ser capturada como parte da Operação Paperclip . Muitos deles estavam iniciando um novo esforço de pesquisa financiado pelo Exército sob a direção de Wernher von Braun . A empresa contratou Dieter Huzel para atuar como coordenador entre a NAA e a equipe de mísseis do Exército. Em setembro de 1947, a empresa iniciou o projeto de um motor incorporando o projeto do chuveiro, que eles chamaram de Mark III. Inicialmente, o objetivo era igualar o empuxo de 56.000 libras-força (250.000 N) do Modelo 39, mas ser 15% mais leve.

O trabalho no Mark II continuou e o projeto detalhado foi concluído em junho de 1947. Em março, a empresa alugou uma grande extensão de terreno no oeste de San Fernando Valley ao norte de Los Angeles, nas montanhas de Santa Susana, para uso em testes de motores de grande porte. . Um centro de teste de foguetes foi construído aqui, usando $ 1 milhão (equivalente a $ 12 em 2020) de fundos corporativos e $ 1,5 milhão (equivalente a $ 17,4 em 2020) da USAAF. As primeiras peças começaram a chegar em setembro. O desenvolvimento do Mark III prosseguiu em paralelo usando uma versão reduzida desenvolvendo 3.300 libras-força (15.000 N) que poderia ser disparada no estacionamento. A equipe fez uma série de alterações e acabou resolvendo os problemas de combustão.

Design em evolução

Outro conjunto de trabalhos de pesquisa alemães recebidos pela NAA dizia respeito ao trabalho em ramjets supersônicos, que pareciam tornar possível um projeto de míssil de cruzeiro altamente supersônico. Bollay iniciou uma série de projetos paralelos de design; A Fase 1 era o projeto original de propulsão e planagem , a Fase 2 era um projeto que usava ramjets e a Fase 3 era um estudo para que tipo de foguete de reforço seria necessário para colocar o veículo da Fase 2 em velocidade a partir de um sistema de lançamento vertical.

Enquanto isso, os aerodinamicistas da empresa descobriram que o design de asa varrida do A-4b era inerentemente instável em velocidades transônicas . Eles redesenharam o míssil com uma asa delta na extremidade traseira e canards no nariz. Os engenheiros que trabalham no sistema de navegação inercial (INS) inventaram um design inteiramente novo conhecido como Acelerômetro Kinetic Double-Integrating (KDIA), que mede não apenas a velocidade como na versão do V-2, mas também a integra para fornecer a localização. Isso significava que o piloto automático simplesmente tinha que comparar a localização do alvo com a localização atual do INS para desenvolver uma correção, se houver, necessária para trazer o míssil de volta ao alvo.

Assim, em junho de 1947, o projeto original do A-4b foi alterado em todos os pontos; o motor, a fuselagem e os sistemas de navegação agora eram todos novos.

Novo conceito

Em setembro de 1947, a Força Aérea dos Estados Unidos foi separada do Exército dos Estados Unidos . Como parte da divisão, as forças concordaram em dividir os projetos de desenvolvimento em andamento com base no alcance, com o Exército levando todos os projetos com alcance de 1.000 milhas (1.600 km) ou menos, e a Força Aérea tudo acima disso. MX-770 estava bem abaixo desse limite, mas em vez de entregá-lo ao Departamento de Material Bélico do Exército, que estava trabalhando com von Braun em mísseis balísticos, em fevereiro de 1948 a Força Aérea solicitou que a NAA dobrasse o alcance do MX-770 para colocar para o domínio da Força Aérea.

Examinando o trabalho até o momento, a NAA abandonou o conceito de impulso-planagem e mudou para o míssil de cruzeiro impulsionado por ramjet como o projeto principal. Mesmo com a propulsão mais eficiente oferecida pelos ramjets, o míssil teria que ser 33% maior para atingir o alcance necessário. Isso exigia um motor propulsor mais potente para impulsionar o lançador, então o requisito para o XLR-41 Mark III foi aumentado para 75.000 libras-força (330.000 N). O sistema N-1 INS derivou a uma taxa de 1 milha por hora, portanto, em seu alcance máximo, não seria capaz de atender ao CEP de 2.500 pés (760 m) da Força Aérea . A empresa iniciou o desenvolvimento do N-2 para atender a essa necessidade e fornecer um espaço livre considerável se um alcance maior fosse solicitado. Era essencialmente o mecanismo do N-1 emparelhado com um rastreador de estrelas que forneceria atualizações no meio do curso para corrigir qualquer desvio acumulado.

A Força Aérea atribuiu ao míssil a designação XSSM-A-2 e, em seguida, esboçou um plano de desenvolvimento de três estágios. Para a Fase 1, o projeto existente seria usado para o desenvolvimento de tecnologia e como um teste para vários conceitos de lançamento, incluindo o conceito de propulsão original, bem como lançamentos de foguetes e versões de lançamento aéreo. A Fase 2 estenderia o alcance do míssil para 2.000 a 3.000 milhas (3.200-4.800 km), e a Fase 3 aumentaria ainda mais para 5.000 milhas (8.000 km) intercontinentais enquanto carregava uma ogiva mais pesada de 10.000 libras (4.500 kg). A evolução do design terminou em julho de 1950 com as especificações 104A do Air Force of Weapon System. Sob esse novo requisito, o objetivo do programa era o desenvolvimento de um míssil nuclear de alcance de 5.500 milhas (8.900 km).

WS-104A

Sob o WS-104A, o programa Navaho foi dividido em três esforços de mísseis guiados. O primeiro desses mísseis foi o norte-americano X-10 , um veículo voador de subfaixa para provar a aerodinâmica geral, orientação e tecnologias de controle para os veículos dois e três. O X-10 era essencialmente um jato não tripulado de alto desempenho, movido por dois turbojatos Westinghouse J40 com pós-combustão e equipado com trem de pouso retrátil para decolagem e pouso. Ele era capaz de atingir velocidades de Mach 2 e voar quase 500 milhas (800 km). Seu sucesso na Edwards AFB e depois no Cabo Canaveral preparou o terreno para o desenvolvimento do segundo veículo: XSSM-A-4, Navaho II ou G-26.

A segunda etapa, o G-26, era um veículo nuclear Navaho quase em tamanho real. Lançado verticalmente por um foguete propulsor de combustível líquido, o G-26 dispararia para cima até atingir uma velocidade de aproximadamente Mach 3 e uma altitude de 50.000 pés (15.000 m). Nesse ponto, o impulsionador seria gasto e os ramjets do veículo acionados para acionar o veículo até seu alvo. O G-26 fez um total de 10 lançamentos do Complexo de Lançamento 9 (LC-9) na Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral (CCAFS) entre 1956 e 1957. O Complexo de Lançamento 10 (LC-10) também foi atribuído ao programa Navaho, mas nenhum G-26 jamais foi lançado a partir dele (ele foi usado apenas para testes de solo do lançador portátil planejado).

O motor duplo (XLR-71-NA-1) do SM-64 Navaho no Udvar-Hazy Center

A versão operacional final, o G-38 ou XSM-64A, tinha o mesmo projeto básico do G-26, só que maior. Ele incorporou várias novas tecnologias, componentes de titânio , motores de foguete suspensos, uma combinação de querosene / propelente LOX e controles eletrônicos completos de estado sólido . Nenhum voou, o programa foi cancelado antes que a primeira unidade fosse concluída. A tecnologia avançada de foguetes foi usada em outros mísseis, incluindo o míssil balístico intercontinental Atlas , e o sistema de orientação inercial foi mais tarde usado como sistema de orientação nos primeiros submarinos com propulsão nuclear dos Estados Unidos.

O desenvolvimento do motor de foguete de primeiro estágio para o Navaho começou com dois motores V-2 recondicionados em 1947. Nesse mesmo ano, o motor de fase II foi projetado, o XLR-41-NA-1, uma versão simplificada do V-2 motor feito de peças americanas. O motor de fase III, XLR-43-NA-1 (também chamado de 75K), adotou uma câmara de combustão cilíndrica com a placa injetora experimental alemã de impinging-stream. Os engenheiros da América do Norte resolveram o problema de estabilidade de combustão, que o impedia de ser usado no V-2, e o motor foi testado com sucesso em potência máxima em 1951. O motor Fase IV, XLR-43-NA-3 (120K), substituiu a pesada parede do motor alemão mal resfriada por uma construção tubular soldada ("espaguete"), que estava se tornando o novo método padrão para resfriamento regenerativo em motores americanos. Uma versão de motor duplo deste, XLR-71-NA-1 (240K), foi usado no G-26 Navaho. Com o resfriamento aprimorado, uma versão mais potente de queima de querosene foi desenvolvida para o XLR-83-NA-1 (405K) de motor triplo, usado no G-38 Navaho. Com todos os elementos de um motor moderno (exceto um bico em forma de sino), isso levou a projetos para os motores Atlas, Thor e Titan.

Histórico operacional

A primeira tentativa de lançamento, em 6 de novembro de 1956, falhou após 26 segundos de vôo. Seguiram-se dez lançamentos fracassados, antes que outro decolasse com sucesso, em 22 de março de 1957, por 4 minutos e 39 segundos de vôo. Uma tentativa de 25 de abril explodiu segundos após a decolagem, enquanto um vôo de 26 de junho durou apenas 4 minutos e 29 segundos.

Oficialmente, o programa foi cancelado em 13 de julho de 1957, depois que os quatro primeiros lançamentos fracassaram. Na realidade, o programa estava obsoleto em meados de 1957, quando o primeiro Atlas ICBM começou os testes de vôo em junho e os IRBMs Jupiter e Thor estavam se mostrando muito promissores. Esses mísseis balísticos, entretanto, não teriam sido possíveis sem os desenvolvimentos do motor de foguete de combustível líquido realizados no programa Navaho. O lançamento do satélite soviético Sputnik em outubro de 1957 apenas encerrou o Navaho quando a Força Aérea transferiu seu dinheiro de pesquisa para ICBMs. Mas as tecnologias desenvolvidas para o Navaho foram reutilizadas em 1957 para o desenvolvimento do AGM-28 Hound Dog , um míssil de cruzeiro nuclear que entrou em produção em 1959.

A União Soviética vinha trabalhando em projetos paralelos, o Myasishchev RSS-40 "Buran" e Lavochkin " Burya " e, um pouco mais tarde, o Tupolev Tu-123 . Os dois primeiros tipos também eram grandes ramjets impulsionados por foguetes, enquanto o terceiro era uma máquina movida a turbojato. Com o cancelamento do Navaho e a promessa de ICBMs na função de mísseis estratégicos, os dois primeiros também foram cancelados, embora o projeto Lavochkin, que teve alguns voos de teste bem-sucedidos, tenha sido conduzido para fins de pesquisa e desenvolvimento, e o Tupolev foi retrabalhado como um drone grande e rápido de reconhecimento.

Operadores

Sobreviventes

Navaho em exibição no CCAFS , Flórida

Um X-10 restante está em exibição no Anexo do Museu da Força Aérea dos Estados Unidos em Wright-Patterson AFB, OH. Um foguete propulsor Navaho, embora não marcado como tal, está atualmente exposto em frente a um posto de VFW em Fort McCoy, Flórida.

O outro míssil Navaho restante foi anteriormente exibido fora do portão de entrada sul da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral , Flórida. Este sobrevivente foi danificado pelo furacão Matthew em 7 de outubro de 2016, mas foi restaurado pela Space and Missile Museum Foundation e reinstalado em março de 2021.

Especificações

Características gerais

  • Comprimento: 67 pés 11 pol. (20,7 m)
  • Envergadura: 28 pés 7 pol (8,71 m)
  • Peso bruto: 64.850 lb (29.420 kg)
  • Central de força : 2 × Wright Aeronautical XRJ47 -W-5 ramjets, 15.000 lbf (67 kN) de empuxo cada
  • Powerplant: 2 × impulsionadores de foguete XLR83-NA-1, 200.000 lbf (890 kN) de empuxo cada

atuação

  • Velocidade máxima: 1.700 kn (2.000 mph, 3.200 km / h) (design. Realidade 2 500 km / h)
  • Velocidade máxima: Mach 3
  • Alcance: 3.500 nmi (4.000 mi, 6.500 km) (design)
  • Teto de serviço: 77.000 pés (23.000 m)
  • Empuxo / peso : 0,46

Armamento

  • 1 × W41 ogiva nuclear

Veja também

Aeronaves de função, configuração e era comparáveis

Listas relacionadas

Referências

Notas

Bibliografia

  • Gibson, James (1996). The Navaho Missile Project: A História do Know-How Missile of American Rocketry . Schiffer. ISBN 9780764300486.
  • Mindling, George; Bolton, Robert (2008). Mísseis táticos da Força Aérea dos EUA . Lulu. ISBN 9780557000296.
  • Rosenberg, Max (2012). A Força Aérea e o Programa Nacional de Mísseis Guiados . Leão de defesa. ISBN 9780985973001.
  • Werrell, Kenneth P. A Evolução do Míssil de Cruzeiro. Montgomery, Alabama: Air University, Maxwell Air Force Base. 1998, Primeira edição 1995. ISBN  978-1-58566-005-6 . Também disponível em formato eletrônico .
  • Mason, Curt. "projecthabu.com/post/151537963920/cape-canaveral-air-force-station-in-florida" . Retirado em 30 de junho de 2017 .
  • @afspacemuseum (23 de março de 2021). "Rupert localizou o Míssil Navaho que chegou para a montagem esta manhã. Estamos muito felizes em vê-lo novamente no portão sul!" (Tweet) - via Twitter .

links externos