Au milieu des années cinquante, le Strategic Air Command de l'US Air Force cherchait de nouvelles façons d'améliorer les caractéristiques techniques et de combat des armes de missiles. Entre autres choses, la recherche a été effectuée pour de nouvelles idées et solutions, ainsi que des concepts d'armes inhabituels. Des échantillons expérimentaux ont été nécessaires pour tester les idées originales, dont le produit WS-199D Alpha Draco de McDonnell.
À ce moment-là, les concepteurs de missiles balistiques étaient confrontés à un problème majeur. La tête d'une fusée à portée intercontinentale sur la trajectoire descendante a dû être exposée à des contraintes mécaniques et thermiques excessives. Il devait être protégé des facteurs négatifs, garantissant la livraison d'une charge pleinement opérationnelle à la cible. Pour rechercher des solutions optimales dans ce domaine, il a été proposé de développer une fusée expérimentale spéciale.
Le nouveau projet a commencé en 1957. Au départ, il suffisait d'étudier les caractéristiques du comportement des ogives dans les couches denses de l'atmosphère. À l'avenir, il a commencé à être considéré comme un moyen de tester un nouveau concept de système de grève. Enfin, depuis un certain temps, la question de l'utilisation d'un missile prometteur comme arme anti-satellite a été résolue. Remarquable est le fait que la résolution de tâches aussi différentes n'a pas nécessité un traitement radical de la fusée.
Fusée WS-199D sur le lanceur. Photo Désignation-systems.net
Plusieurs projets expérimentaux lancés par l'US Air Force à la fin des années cinquante portaient un nom similaire. Le développement de nouvelles versions d'ogives pour ICBM devait être réalisé dans le cadre du projet portant la désignation WS-199D (Weapon System 199D). En outre, le projet a reçu le nom de "star" Alpha Draco ("Alpha Dragon"). Le contrat pour le développement de la fusée et ses tests ultérieurs a été reçu par McDonnell. Plusieurs autres organisations ont dû participer aux travaux en tant que sous-traitants.
Dans le cadre du projet WS-199D, il a été proposé d'abandonner le vol « classique » le long d'une trajectoire balistique et d'élaborer le concept de BGRV (Boost-glide reentry vehicle - « Combat unit with accélération and planning »). Il était prévu d'inclure une paire d'étages avec des moteurs à propergol solide et une ogive réalisée sous la forme d'une cellule spéciale dans la fusée. Il était supposé que le premier étage lancerait l'ensemble de fusée à une hauteur donnée, la tâche du deuxième étage serait d'accélérer jusqu'à la vitesse de conception, et après sa séparation, l'ogive continuerait son vol horizontal par elle-même, jusqu'à la perte complète de l'énergie stockée et la chute dans la zone spécifiée.
D'après les calculs, le deuxième étage était censé accélérer le planeur à une vitesse supérieure à M = 5. Pendant le vol, la vitesse pourrait diminuer sensiblement, mais rester toujours suffisante pour générer de la portance. De tels indicateurs de vitesse permettent de classer la tête de missile WS-199D comme un avion hypersonique. De plus, il s'avère être l'un des premiers exemplaires de sa catégorie tant aux États-Unis que dans le monde.
À l'aide d'une fusée dotée de ces principes de fonctionnement, les scientifiques ont pu étudier le comportement du planeur à grande vitesse dans les couches denses de l'atmosphère. De plus, il a été possible d'étudier la possibilité d'utiliser un missile de type BGRV comme arme indépendante. Dans les deux cas, le projet Alpha Draco aurait dû produire des résultats applicables dans la pratique.
Le projet WS-199D était de nature expérimentale et sa mise en œuvre n'a pas pris trop de temps. Pour accélérer le développement, la construction et les tests de nouveaux équipements, McDonnell a décidé d'utiliser largement des composants disponibles de divers types, empruntés à des équipements de série. Ainsi, les moteurs des deux étages devaient provenir des missiles MGM-29 Sergeant et Nike-Hercules. Les commandes des modèles existants ont été fournies par Honeywell.
La fusée Alpha Dragon finie avait une conception assez simple. Une fois assemblé, il s'agissait d'un produit cylindrique avec un long carénage de tête conique et des gouvernails en forme de X sur la queue du premier étage. La queue du deuxième étage se distinguait par la présence de plusieurs cônes recourbés. Presque tous les volumes internes des deux étages étaient destinés à l'installation de moteurs à propergol solide. Les petits compartiments d'instrumentation des marches accueillaient les commandes les plus simples.
Se préparer à commencer. Photo Musée de l'espace et des missiles de l'Air Force / afspacemuseum.org
L'élément principal du premier étage était le moteur à propergol solide Thiokol TX-20 de la fusée Sergeant. Il avait un corps en acier d'une longueur de 5, 9 m avec un diamètre de 7, 9 m. La charge de carburant standard a brûlé en 29 s, créant une poussée de 21, 7 tf. Le deuxième étage était équipé d'un moteur TX-30 plus petit du même constructeur. Ce produit, également tiré de l'un des missiles de série, a développé une poussée d'environ 5,6 tf pendant 37 s. Conformément au concept BGRV, un moteur de premier étage plus puissant était censé soulever la fusée à une hauteur donnée, et le deuxième étage était chargé d'accélérer l'ogive expérimentale.
Selon des données connues, un avion planeur de conception inhabituelle se trouvait sous le carénage conique de la fusée WS-199D. Selon les calculs des auteurs du projet, au début d'un vol indépendant, il devait avoir une vitesse de l'ordre de M = 5, ce qui imposait des exigences particulières à la conception. Il devait se distinguer par sa résistance mécanique, et en plus, il devait supporter des charges à haute température.
Selon diverses sources, la charge utile de la fusée Alpha Draco était similaire à un cône à tête arrondie et a été construite conformément aux idées du corps de levage - le corps porteur. Les contours du corps conique ont été définis de telle sorte qu'ils créent une portance pendant le vol à grande vitesse. Pour protéger les dispositifs internes des températures élevées, il a été proposé d'utiliser des alliages modernes résistant à la chaleur, des revêtements d'ablation et d'autres solutions prometteuses. La méthode de protection la plus efficace pourrait être développée et utilisée dans de futurs projets.
Le projet WS-199D impliquait l'utilisation de commandes assez simples. À bord de la fusée, il y avait un système de navigation inertielle combiné à un pilote automatique. Sur la base des données sur la position de la fusée dans l'espace, des commandes ont été développées pour les machines de direction. Dans le même temps, les commandes de vol ne se sont poursuivies que jusqu'à la fin de la deuxième étape. Après sa séparation, l'ogive a effectué un vol plané incontrôlé. Cependant, il avait son propre équipement à bord - pour la collecte et la transmission de données.
Le produit Alpha Draco assemblé avait une longueur d'un peu plus de 14 m. Le diamètre maximal du corps était déterminé par les dimensions du moteur TX-20 et était de 790 mm. La portée des stabilisateurs est de 2, 16 M. La masse, selon diverses sources, dépassait 4, 5-5 tonnes.
La fusée expérimentale était censée être lancée à partir d'un lanceur au sol du complexe en série MGR-1 Honest John. Sur un châssis à roues à trois essieux, il y avait une cabine ouverte et un guide de palonnier. Avant le lancement de la fusée, une telle machine devait être suspendue à des vérins et élever le guide à un angle donné. Ensuite, le moteur a été démarré et la fusée a commencé son vol.
Complexe de missiles MGR-1 Honest John, dont le lanceur a été utilisé avec le missile WS-199D. Photo Wikimedia Commons
Le développement du projet WS-199D a été achevé à la fin de 1958, après quoi McDonnell et ses sous-traitants ont commencé à préparer les futurs tests. Toutes les nouvelles unités ont été fabriquées, ainsi que des pièces de série. Plusieurs missiles expérimentaux en ont été assemblés, qui auraient dû être envoyés dans un proche avenir sur le site d'essai de Cap Canaveral. Une rampe de lancement LC-10 a été allouée pour les lancements d'essai. Les vols devaient avoir lieu au-dessus de l'océan Atlantique.
Le programme de vol standard de la fusée Alpha Dragon ressemblait à ceci. À l'aide du guide de lancement, la fusée a été soulevée à l'angle d'élévation maximal autorisé. Sur ordre de l'opérateur, le moteur du premier étage est allumé. Pendant une demi-minute de travail, il a élevé la fusée à une altitude de 12 800 m. Ensuite, le premier étage a été largué et, de plus, la fusée s'est penchée en avant pendant le vol. Après avoir atteint l'angle requis, le moteur du deuxième étage a été démarré. Avec son aide, le WS-199D était censé s'élever à une altitude de 30 500 m et accélérer à des vitesses d'au moins M = 5. De plus, le deuxième étage épuisé a été séparé de l'ogive et le carénage a été abandonné. L'avion planeur a commencé un vol indépendant. Selon les calculs, il pourrait abandonner à 380-400 km du point de départ.
Le 16 février 1959, des spécialistes de l'Air Force SAC et des entreprises sous-traitantes ont effectué le premier lancement d'essai d'une nouvelle fusée expérimentale. Le produit WS-199D a atteint avec succès l'altitude fixée et a pris la vitesse requise, après quoi il a largué l'unité de vol à voile. Descendant d'une altitude de plus de 30 km, ce dernier a montré une autonomie de vol supérieure à celle calculée. Le planeur est tombé dans l'eau à une distance de 415 km du point de départ. Tous les systèmes ont fonctionné correctement et les informations nécessaires ont été collectées. Le premier lancement d'essai a été considéré comme un succès.
Exactement un mois plus tard, la deuxième fusée était lancée. Il est possible que la conception existante d'Alpha Draco ait été modifiée avant ces tests, mais les détails à ce sujet ne sont pas disponibles. Le nouveau lancement a également été un succès, mais cette fois, la fusée a montré des caractéristiques de portée inférieure. Le point de sa chute dans l'eau était à 393 km du pas de tir.
Le 27 avril a eu lieu le troisième et dernier lancement test. Le premier étage de la fusée fonctionnait normalement et la soulevait à une hauteur donnée. Après avoir terminé la rotation, le moteur du deuxième étage s'est mis en marche, mais les systèmes de contrôle ont échoué. La fusée a fait fausse route. Quelques secondes plus tard, afin d'éviter des conséquences négatives, les testeurs ont été contraints d'activer l'auto-liquidateur de la fusée. Le vol a duré moins d'une minute et pendant ce temps, la fusée n'a pas eu le temps de s'éloigner de manière significative de la rampe de lancement.
Sur les trois lancements effectués, seuls deux ont été concluants et les résultats des tests ont été jugés satisfaisants. Même en deux vols, les spécialistes ont réussi à collecter une quantité importante d'informations sur le fonctionnement de divers systèmes dans des conditions difficiles, et également à tester de nouvelles solutions dans la pratique. Il n'était plus prévu de reprendre les tests, car les concepteurs de différentes organisations devaient désormais faire face à l'introduction d'une nouvelle expérience.
Alpha Draco au lancement. Espace photo.skyrocket.de
Une analyse des résultats des tests a montré que les systèmes de type BGRV, en général, présentent un intérêt du point de vue de l'utilisation militaire, mais jusqu'à présent ils ne peuvent pas trouver d'application pratique. Ce concept a nécessité des recherches, des tests et des expérimentations supplémentaires. Ce n'est qu'après cela qu'il a été possible de commencer à développer une ogive de planification à part entière pour des missiles balistiques prometteurs.
Parallèlement, certains développements du projet McDonnell WS-199D Alpha Draco pourraient être mis en œuvre dès maintenant. Ainsi, en pratique, il a été montré que la forme conique de l'ogive permettait d'obtenir une qualité aérodynamique d'au moins 3-3,5 unités, ce qui permettait d'augmenter la portée de vol. De plus, il était possible d'utiliser les équipements de protection thermique testés en vol. Ils devaient trouver des applications dans le domaine des armes stratégiques, ainsi que dans l'astronautique naissante.
Les développements théoriques et pratiques du projet WS-199D ont d'abord été utilisés pour créer un missile balistique intercontinental prometteur LGM-30 Minuteman. Sur la base de l'expérience de l'Alpha Dragon, des ogives ont été construites pour un tel missile. À l'avenir, ces développements ont été développés et déjà sous une nouvelle forme ont été utilisés dans tous les projets ultérieurs d'armes de missiles stratégiques.
Déjà à la fin des années cinquante, la NASA s'est intéressée aux résultats des tests d'un avion avec un corps monocoque. Bientôt, cette organisation a lancé son propre programme, dont le but était une étude plus détaillée de l'architecture non standard des avions. Depuis le début des années soixante, la NASA et les organisations de construction aéronautique associées ont construit et testé divers avions inhabituels. Ce programme a eu un impact notable sur les développements ultérieurs dans le domaine des engins spatiaux récupérables.
Selon certains rapports, la fusée Alpha Draco, comme d'autres développements sous le code WS-199, est considérée depuis un certain temps comme une arme prometteuse pour combattre les engins spatiaux en orbite basse. Cependant, il n'y a pas d'informations détaillées sur ce score. De plus, les informations connues sur les caractéristiques de ce produit font douter de la possibilité même de son utilisation à de telles fins. Le fait est que les caractéristiques des moteurs à deux étages pourraient être insuffisantes pour le lancement de la fusée ou de son ogive à la hauteur requise de centaines de kilomètres.
Les travaux sur le projet pilote McDonnell WS-199D Alpha Draco ont duré moins de deux ans et se sont terminés avec seulement trois lancements de missiles d'essai. Cependant, malgré la courte durée, ils se sont terminés par la collecte d'une grande quantité d'informations sur les technologies prometteuses et les solutions adaptées à la création d'une nouvelle technologie de fusée. Certaines des idées de ce projet sont encore utilisées dans divers domaines et permettent de résoudre avec succès les tâches définies.
