nasa-wings-logo

Testing Limits – Pushing Frontiers

nasa-logo
NASA-meatball-Logo

 

Lifting Bodies
- Rumpfauftriebs-Flugkörper -

Wappen des AFFTC

 

Ende der 50er Jahre stießen amerikanische Aerodynamiker bei Entwicklungsarbeiten von wiedereintrittsfähigen, ballistischen Atomsprengköpfen auf den Effekt, daß stumpf gerundete Körper nicht nur die Hitze beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre überstehen, sondern zudem noch Auftrieb liefern. Diesen Effekt nutzend, konzipierten Aerodynamiker der NASA bemannte tragflächenlose Flugkörper, deren Auftrieb allein aus der ungewöhnlichen Rumpfform resultiert.
Ziel dieser Ingenieure war es, ein bemanntes Fluggerät zu konstruieren, das der Hitze beim Wiedereintritt in die Erdatmosphähre im Hyperschall-Bereich widerstehen konnte, voll manövrierfähig im Über- und Unterschall-Bereich war und wie ein konventionelles Flugzeug eine kontrollierte, horizontale Landung auf einer normalen Landebahn durchführen konnte.

 

Bildcollage der vier verschiedenen Lifting-Bodies

 

M2F1 — Erstes seiner Art
Ein erstes, relativ primitives Testgerät, die M2F1, wurde 1963 in "Heimarbeit" aus Stahlrohr mit Holzbeplankung von Mitarbeitern und Testpiloten des NASA Flight Research Center (FRC), Edwards Air Force Base/Kalifornien, entworfen und gefertigt. Viele Testflüge mit diesem einfachen Vorgänger bestätigten die grundsätzliche Flugfähigkeit und Kontrollierbarkeit eines Flugkörpers dieser radikal neuen Form.
Durch diesen Erfolg ermutigt, wurden anschließend mehrere Erprobungsprogramme durch die NASA und die USAF initiiert. Allen nachfolgenden Lifting Bodies gemeinsam ist die konventionelle Ganzmetall-Bauweise, Einziehfahrwerk und der Antrieb durch Thiokol XLR-11 Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerke, die aus den X-1 und X-15-Programmen übernommen wurden, sowie der Abwurf vom Boeing B-52 Trägerflugzeug.

Die "schweren" Lifting-Bodies
Den Anfang machte 1966 die Northrop M2F2, die die Rumpfform der M2F1 kopierte. Nach einer Bruchlandung 1967 wurde dieses Fluggerät in die M2F3 modifiziert und erzielte zum Ende des Testprogrammes 1972 eine maximale Flughöhe von 21.790m und eine maximale Geschwindigkeit von Mach 1,61.
Ebenfalls 1966/67 nahm die NASA die Erprobung der Northrop HL-10 auf. Im Laufe ihres Testprogrammes erwies sich dieses Design als das Beste in Bezug auf die Flugeigenschaften und Flugleistungen. Bevor dieses Testprogramm 1970 endete, wurden maximale Flughöhen von 27.524m und Geschwindigkeiten bis zu Mach 1,86 erreicht.
1969 starteten die NASA und die USAF zusammen die Flugerprobung der weiterentwickelten Martin Marietta X-24A. In den folgenden zwei Jahren erreichte die X-24A 21.763m max. Flughöhe und bis zu Mach 1,6 max. Geschwindigkeit. Nach Abschluß des Flugtestprogrammes Mitte 1971 erfolgte in nur einem halben Jahr von April bis Oktober 1972 der Umbau in die X-24B.
Die umgebaute Rumpfhülle - die interne Struktur blieb unverändert - zeigte erstmalig eine spitz zulaufende Delta-Form mit flachem Rumpfboden. Mit dieser neuen, revolutionären Rumpfform wurden 1973-1975 max. Flughöhen von 22.580m und Mach 1,75 erreicht.

Damit endeten 12 erfolgreiche Jahre Forschungs- und Erprobungstätigkeit dieser einzigartigen, voll manövrierbaren Wiedereintritts-Fluggeräte, die als direkte Vorläufer des Shuttle Transportation System mit seinen komplett wiederverwendbaren Raumfähren "Columbia", "Challenger", "Discovery", "Atlantis" und "Endeavour" anzusehen sind.

Nachfolgende Lifting Body-Konzepte
Basierend auf den Erfahrungen der Lifting Bodies der ersten Generation und des Space Shuttle erlebte das Konzept der flügellosen Rumpfauftriebs-Flugkörper in den späten 80er Jahren in Form der X-33 und X-38-Testprogramme eine Renaissence. Die X-38 ist eine Kopie der X-24A und sollte als "Crew Return Vehicle" (CRV) im Notfall als Rettungsboot für Astronauten der "International Space Station" (ISS) zur sicheren Rückkehr zur Erde eingesetzt werden. Nach wenigen inneratmosphärischen Flugtests wurde das Projekt jedoch eingestellt.
Die Lockheed X-33 "Venture Star" sollte als revolutionär neues Konzept als Einstufen-Raumtransporter (SSTO, Single-Stage-To-Orbit) zukünftig das nur teilweise wiederverwendbare und technologisch veraltete "Shuttle Transportation System" (STS) ablösen und ersetzen. Aufgrund technischer und finanzieller Probleme wurden jedoch die Arbeiten an einem Demonstrationsmodell im Maßstab 1/3 daran eingestellt und das Projekt abgebrochen, obwohl der Prototyp weitgehend fertiggestellt und die Startanlagen auf der Edwards AFB bereits komplett errichtet waren.

Quellen:
BILSTEIN, R. E. (2003)
HALLION, R. P., GORN, M. H. (2003)
JENKINS, D. R. (2001)
MILLER, J. (1988)
PACE, S. (1994)
PACE, S. (1995)
PEARCY, A. (1993)
STOLIKER, F., HOEY, B., ARMSTRONG, J. (1996)
THOMPSON, M., PEEBLES, C. (1999)




Externer Link zum XHTML-Validator (W3C):