WAC伍長

WAC伍長
JPL所長フランク・マリナとWACコーポラルロケット（固体燃料ブースターなし）
関数観測ロケット
メーカーダグラス・エアクラフト・コーポレーション、JPL、 エアロジェット
原産国アメリカ合衆国
サイズ
身長7.37メートル（24.2フィート）
直径30 cm（12インチ）
ステージ1
発売履歴
状態引退
発射場ホワイトサンズ・ミサイル実験場、ケープカナベラル
初飛行1945年10月11日
最終便1950年7月29日
ブースターステージ – タイニー・ティム
総質量344.4 kg (759 ポンド)
推進剤質量67.4 kg (149 ポンド)
最大推力220 kN (49,000 lb f )
燃焼時間0.6秒
推進剤固体
サステイナーステージ – WAC伍長
空の塊134.6 kg (297 ポンド)
総質量313.3 kg (691 ポンド)
搭載エアロジェット 38ALDW-1500
最大推力6.7 kN (1,500 lb f )
燃焼時間47秒
推進剤RFNA +フルフリルアルコール
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WACコーポラルは、アメリカ合衆国で開発された最初の実用的探測ロケットであった。 [ 1 ]これはコーポラル計画から派生したもので、1944年6月にアメリカ陸軍兵器部隊とカリフォルニア工科大学（ORDCITと命名）の共同事業として開始され、軍用弾道ミサイルの開発を最終目標としていた。 [ 2 ]

開発の歴史

カリフォルニア工科大学は1930年代、グッゲンハイム航空研究所（GALCIT）でフランク・マリナ、ジャック・パーソンズ、エドワード・フォーマンらロケット技術者のグループを育成していた。[ 3 ]彼らは研究所での初期の実験の多くが失敗に終わったため、「自殺部隊」として知られるようになった。[ 4 ] [ 3 ] GALCITの熱心な研究者の中には、エアロジェットというロケットモーターを製造する会社を設立した者もいた。[ 5 ]

第二次世界大戦の初期の頃、GALCITは航空機の離陸性能を補助するために固体燃料と液体燃料の両方を使用するジェット補助離陸（JATO）ブースターの開発を進めていました。[ 6 ]このグループは戦争の数年前からロケットの実験を行っていたため、陸軍によって弾道ロケットの開発を進めるために選ばれました。

このグループが陸軍向けに設計した最初のロケットはXFS10S100-Aと命名され、これは陸軍の最初の下士官階級にちなんで二等兵としても知られた。[ 7 ] 2番目のORDCITプロジェクトは、後に陸軍の次の下士官階級にちなんで伍長と名付けられ、当初はXF30L 20,000と名付けられたプロジェクトであった。[ 8 ]伍長プロジェクトは、直径30インチ (760 mm)、出力20,000ポンド力 (89 kN)の液体燃料ミサイルを想定していた。[ 8 ]通信部隊は、 25ポンド (11 kg) の機器を100,000フィート (30 km) 以上に運ぶための探測ロケットの要件を作成した。[ 9 ]これは、試験車両に対する兵器部隊のロケット研究開発部の要件と統合された。[ 9 ]ジェット推進研究所（JPL）のフランク・ジョセフ・マリナは、この要求に応えるために液体燃料の探測ロケットの開発を提案し、究極のコーポラルミサイルに向けた実用的な開発ステップを提供した。[ 10 ] [ 11 ]

WAC伍長の基礎となる理論的な作業は、1943年のマリナとシュエシェン・ツィエンによる論文「長距離ロケット弾のレビューと予備的分析」で確立された。[ 12 ] [ 13 ]設計はフランク・マリナとホーマー・ジョー・スチュワートが信号部隊の要請に応えるため、「高度10万フィートロケットの開発可能性に関する考察」という研究で開始した。[ 14 ]最終的な設計作業は、特定分野を専門とするチームによって行われ、理論的手段（アメリカのロケット工学では比較的新しい方法）から性能を導き出す多大な努力が払われた。[ 15 ]主要責任者はMMミルズ（ブースター）、PJミークス（探測ロケット）、WAサンドバーグとWBバリー（発射装置とWACノーズ）、SJゴールドバーグ（実地試験）、HJスチュワート（外部弾道学）、G・エマーソン（写真）であった。[ 16 ]

推進力には、海軍の飛行艇用のJATOシステムとして開発された38ALDW-1500エアロジェット液体燃料エンジンが選ばれた。[ 17 ] [ 18 ] 38ALDW-1500はハイパーゴリック推進剤用に改造され、赤色の発煙硝酸を酸化剤として、フルフリルアルコールを燃料とした。[ 19 ] [ 20 ] WACコーポラルは、タイニー・ティム空対地攻撃ロケットから派生したブースターを使用して発射塔に沿って十分な速度を獲得し、コーポラルの3つの尾翼で受動的安定性を提供することが意図されていた。[ 21 ] [ 15 ]理論的なアプローチに重点が置かれていたにもかかわらず、コーポラルの空力特性、特に3枚のフィンの構成を経験的に証明する必要があると判断され、ベイビーWACと呼ばれる固体燃料の5分の1スケールモデルが縮小された発射装置から1945年7月にテストされました。[ 22 ] [ 23 ] 4機のベイビーWACが飛行しました。[ 24 ]

WACコーポラルの設計は、酸化剤、燃料、加圧空気タンクを含む主要構造がモノコック設計であり、陸軍が好んだ4枚ではなく3枚の安定フィンしか備えていない点で革新的であった。[ 22 ] WACコーポラルは人口密集地の近くで使用される大気観測ロケットとして考案されたため、ロケット自体のパラシュート回収システムと、信号部隊のラジオゾンデペイロードを回収するための別のシステムが提供された。[ 25 ] [ 26 ]

WACコーポラルの製造はダグラス・エアクラフト社が担当し、主要部品はJPL、エンジンはエアロジェット社が供給した。[ 27 ]

テスト

WACコーポラルのテストプログラムは1945年9月下旬、ホワイトサンズ性能試験場でダミーの上段ロケットを打ち上げる一連のブースターテストから始まった。[ 28 ] [ 29 ]これらはホワイトサンズで打ち上げられた最初のミサイルだった。これらはLC-33の基から打ち上げられたが、ここはV-2、バイキング、ハーミーズなど他の多くの初期のミサイルの発射場でもあった。[ 30 ] [ 31 ]これらの最初の打ち上げではブースターだけでなく、発射装置と発射制御のテストが行​​われ、レーダーとカメラの乗組員の訓練も行われた。[ 16 ] 10月にはWACコーポラルが推進剤を3分の1搭載した状態で2回打ち上げられ、その後燃料を満載した6回の飛行が行われた。これらの飛行のうち数回は高度約235,000フィート（72 km）に到達した。[ 29 ] [ 32 ]性能は、総重量が683～704ポンド（310～319kg）、空虚重量が289～310ポンド（131～141kg）と変動するなど、いくつかの要因によって変動した。[ 21 ]

1945年10月、ホワイトサンズ試験場で行われたWAC伍長ミサイルの試験

WAC 伍長第 1 シリーズ中に実行されたミッションは次のとおりです。

  • 1945年9月26日の2回のブースターテスト
  • 1945年9月27日の2回のブースターテスト
  • 1945年9月27日の250ポンド（113 kg）の負荷によるブースターテスト
  • 1945年9月28日、ダミーWAC伍長によるブースターテスト
  • 1945年10月11日、第1軍曹が235,000フィート（72 km）まで到達
  • 1945年10月12日、第1軍曹が高度約235,000フィートに到達
  • 1945年10月16日、機首が予定より早く離脱したため、第1軍曹は高度90,000フィート（27 km）まで墜落した。
  • 1945年10月19日、WAC伍長1名が機首を不意に切断し高度235,000フィートに到達
  • 1945年10月25日、WAC伍長1名が加圧漏れで出撃したが、パフォーマンスは記録されなかった。
  • 1945年10月25日、夜間に機首離脱の失敗により出撃したWAC伍長1名[ 29 ]

レーダー追跡は困難で、高度9万フィート（27 km）以上ではレーダー反射が小さすぎて検出できず、ラジオゾンデ信号も受信されなかった。[ 33 ]これまでのアメリカの液体燃料ロケットは、WACコーポラルが定期的に達成していた高度のほんの一部を超えたことはなかった。[ 34 ] [ 35 ] 1945年11月9日、WACコーポラルの設計を変更し、次の一連の飛行に向けて改良することが決定された。[ 36 ]この再設計されたロケットは、最初はJPLの命名規則に従って「サージェント」と呼ばれていたが、すぐにWACコーポラルBと改名された。[ 37 ] 「サージェント」という名前は後に、JPLでアメリカ陸軍向けに設計された固体燃料ミサイルに使用された。[ 38 ] WACコーポラルBの設計は1946年3月にPJミークスをプロジェクトコーディネーターとして開始され、基本的な形状は同じまま細部が大幅に変更されました。全長は4インチ（10cm）長く、重量は100ポンド（45kg）軽くなり、推進剤は40ポンド（18kg）少なくなりました。[ 39 ]燃料加圧システムと燃料バルブの設計は簡素化されました。[ 40 ] WACコーポラルAのより長い50ポンド（23kg）のエンジンではなく、再設計されたインジェクターを備えたより短いエンジンで、重量は12ポンド（5.4kg）でした。 [ 39 ] [ 41 ]大幅に再設計されたロケット本体には、異なる材料でできた別々のタンクが使用されました。[ 42 ] [ 40 ]より大きく軽いフィンが供給されたが、1946年12月6日の最初のWACコーポラルB飛行では問題となった。[ 40 ] [ 29 ]

1946年5月、ホワイトサンズでWAC伍長ブースターロケット293-417を持つ4人の男性

WAC伍長飛行の第2シリーズの飛行は次の通りです。

  • 1946年5月7日のブースターテスト
  • 1 1946年5月20日のノーズコーン分離とパラシュート回収のテストを含むブースターテスト
  • 1946年5月23日に行われたノーズコーン分離とパラシュート回収のテストを含む2回のブースターテスト
  • 1946年5月24日に行われたノーズコーン分離とパラシュート回収のテストを含む2回のブースターテスト
  • 1946年5月26日のノーズコーン分離とパラシュート回収のテストを含む2ブースターテスト
  • 1 1946年5月29日のノーズコーン分離とパラシュート回収のテストを含むブースターテスト
  • 1 1946年12月2日のノーズコーン分離とパラシュート回収のテストを含むブースターテスト
  • 12月3日、WAC伍長AがWAC伍長Bのフィンを装備して飛行したが、フィンが分離し、高度90,000フィート（27 km）に到達した。
  • 1946年12月6日、第1WAC伍長Bは片方のひれを失い、不安定な高度92,000フィート（28 km）に到達し、無事に回復した。
  • 1 WAC伍長Bは105,000フィート（32 km）に到達し、軽度の損傷を受けたが回復した。1946年12月12日
  • 1 WAC伍長Bは160,000フィート（49 km）に到達し、テレメトリセクションは1946年12月12日に回収されました。
  • 1 WAC伍長Bは175,000フィート（53 km）に到達したが、パラシュートが絡まって故障した。1946年12月13日
  • 1 1947年2月17日、Mark I Mod Iブースターの積載テスト
  • 1947年2月18日、第1航空軍曹B伍長は予想よりも低い速度で144,000フィート（44 km）に到達した。
  • 1 WAC伍長Bは24万フィート（73 km）に到達し、パラシュートは故障した。1947年2月24日
  • 1 WAC伍長Bは206,000フィート（63 km）に到達し、良好な回復を見せた。1947年3月3日
  • 1 WAC伍長Bは198,000フィート（60 km）に到達し、パラシュートが外れた。1947年6月12日

WACコーポラル計画は非常に成功した試験プログラムだった。最後に飛行した6機のWACコーポラルBは、バンパー計画で鹵獲したV-2ミサイルの2段目として、初期の空中軽油および段階的試験に使用された。[ 43 ] [ 44 ]バンパーでは、WACコーポラルはフィンの数を4枚に増やしサイズを大きくすることで、マッハ5を超える速度でも安定性が得られるように改造された。[ 45 ] [ 46 ] WACコーポラルは、V-2エンジンの停止直前にV-2段の積分加速度計によってエンジン点火が開始されるように改造する必要があった。[ 47 ] WACコーポラルは、酸化剤タンクと燃料タンクの間に配置された2つの固体ロケットによってスピン安定化された。 [ 48 ]バンパー/WACは50ポンドの積載量があり、速度情報だけでなくノーズコーンの温度も送信するドップラー送受信機を搭載していた。[ 49 ]ホワイトサンズからは6回のバンパー飛行が行われ、最初の2回は固体燃料のダミーWACを搭載していた。[ 50 ] 6回目の飛行ではV-2が故障した。[ 50 ]バンパー計画の最後の2回の飛行であるバンパー7と8は、フロリダ州ココアビーチの新しい共同長距離試験場（後にケープカナベラルとして知られる）からの最初の打ち上げであった。この移動の理由は、高度12万～15万フィート（37～46 km）でマッハ7付近の速度を達成するために、低速軌道を使用する意図があったためである。これは250マイル（400キロ）を超える飛行距離を必要とし、ホワイトサンズの境界線を超えることになる。[ 51 ]

WAC/バンパー飛行は次の通りです。

  • Bu-1 1948 年 5 月 15 日 ダミー WAC 伍長
  • Bu-2 1948年8月10日 ダミーWAC伍長
  • Bu-3 1948年9月30日
  • Bu-4 1948年11月1日
  • Bu-5 1949年2月24日
  • Bu-6 1949年4月21日 第1段故障
  • Bu-8 1950年7月24日 ケープカナベラル発射台3段分離エラー
  • Bu-7 1950年7月29日 ケープカナベラル発射台3

バンパー7のWAC伍長は、史上最後の飛行士となり、マッハ9を達成した。これは当時の大気圏内での発射体による最高速度であった。[ 52 ]

結果と遺産

ホワイトサンズ・ミサイル実験場博物館に展示されているWAC伍長
国立航空宇宙博物館に展示されているWAC伍長

WACコーポラルは、設計された役割において、ゼネラル・エレクトリックが運営するハーミーズ計画で1946年4月に利用可能になった、はるかに大きなペイロード能力を持つV-2と直接競合することになりました。 [ 53 ]また、コーポラルの直系の後継機であるエアロビーとも競合しました。エアロビーは1947年後半にテストされ、1948年春に完全運用可能になりました。 [ 54 ] [ 55 ]もう一つの競合相手は、後にバイキングとして知られるネプチューン観測ロケットでした。[ 56 ] V-2は2,200ポンド（1,000kg）を128マイル（206km）まで打ち上げることができ、エアロビーは約150ポンド（68kg）を70マイル（110km）以上まで、バイキングは500ポンド（230kg）を100マイル（160km）まで打ち上げることができました。これら3機はいずれも、コーポラルの25ポンド（11kg）のペイロードよりも優れた性能を発揮した。高度1ポンドあたりの重量で見ると、コーポラルは競合機に劣っていた。WACコーポラルBは1機あたり8,000ドル（2024年時点で112,700ドル相当）で、高度1ポンドあたり320ドルで飛行する。一方、鹵獲した部品から再組み立てされたV-2は1機あたり約30,000ドル（1ポンドあたり14ドル）、エアロビーは1機あたり18,500ドル（1ポンドあたり123ドル）だった。[ 57 ]

WACコーポラルは当初の観測ロケットとしての役割はすぐに取って代わられたが、その功績は長く続いた。その38ALDW-1500エンジンは、ナイキ・エイジャックスのA21AL-2600とエアロビーの45AL-2600の直接の前身であり、世界初の専用衛星打ち上げ機ヴァンガードの第二段に搭載されたAJ10-37エンジンを含むAJ10シリーズへと発展した。 [ 17 ] [ 58 ] [ 59 ] AJ10シリーズの他のエンジンには、様々な打ち上げ機のエイブル上段ロケットに搭載されたAJ10-101、アポロ宇宙船のAJ10-137サービス推進システム、スペースシャトルの軌道制御システムとして機能したAJ10-190などがある。[ 60 ] [ 58 ] [ 61 ] WAC伍長は国立航空宇宙博物館とホワイトサンズミサイル実験場博物館に展示されている。

名前

WAC Corporalの頭文字「WAC」の由来は、複数の異なる語句を表していると主張されている。ホワイトサンズの歴史家（ケネディ、デヴォーキン、エクルズ）の中には、「Without Attitude Control（姿勢制御なし）」を意味すると主張する者もいる。[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]ウィリアム・ピカリングは「バンパー8：ケープカナベラル初進水50周年記念、グループ口述歴史」の中で、これを「女性陸軍部隊」に由来するものとしている。[ 65 ]

WACの呼称に関する最も初期の公的な報告は、 Aviation Week誌の一連の記事であり、これらの記事は「女性陸軍部隊（Women's Army Corps）」が頭字語の由来であることを裏付けているようだ。1946年3月18日号のAviation Week誌は、「『WAC伍長』という風変わりなセキュリティコード名のもと、このプロジェクトは1944年に開始された……」と記している。1946年6月1日号の記事では、WAC伍長が「高さ100フィートの三角形の発射塔から発射され、その後は勝手に進んでいく」様子が描写されており、「これらの特徴は、『WAC』という女性的な呼称の理由の一部を示唆している。『伍長』という呼称は、陸軍のロケット弾の一部が階級で呼ばれていることに由来している」と主張している。

仕様

ウィキメディア・コモンズには、 WAC 伍長に関連するメディアがあります。

全体寸法 WAC 伍長A

  • 直径: 0.30 m (1 フィート)
  • 全長: 7.37 m (24 フィート 2 インチ)

タイニー・ティム・ブースター

  • 積載重量: 344.4キログラム (759.2ポンド)
  • 推進剤重量: 67.4キログラム (148.7ポンド)
  • 推力: 220 kN (50,000 lbf)
  • 持続時間: 0.6秒
  • 衝撃: 133,000 N·s (30,000 lbf·s)

WAC伍長サステイナー

  • 空車重量: 134.6 キログラム (296.7 ポンド)
  • 積載重量: 313.3 キログラム (690.7 ポンド)
  • 推力: 6.7 kN (1,500 lbf)
  • 所要時間: 47秒
  • 衝撃: 298,000 N·s (67,000 lbf·s)

注記

  1. ^ 「NASA​​の探査ロケット、1958-1968：歴史的概要、第2章」 NASA、1971年。
  2. ^ブラッグ 1961、7ページ。
  3. ^ a b Frank. J. Malina: 国際協力と宇宙の平和利用に尽力する宇宙飛行のパイオニア。第57回国際宇宙会議。2006年。doi : 10.2514 /6.IAC-06-HL4.01。11ページ
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  5. ^ケネディ 2009、7ページ。
  6. ^サットン 2006、360–367頁。
  7. ^ケネディ 2009、14ページ。
  8. ^ a b Zibit 1999、p.11。
  9. ^ a bブラッグ 1961、42ページ。
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  11. ^ Zibit 1999、3ページ。
  12. ^ジビット 1999、6ページ。
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参考文献

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  • エクルズ、ジム (2013). 『ポケットいっぱいのロケット』. ニューメキシコ州ラスクルーセス：フィドルバイク・パートナーシップ.
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  • マリナ、フランク(1972) 「アメリカ初の長距離ミサイルと宇宙探査計画：ジェット推進研究所のORDCIT計画、1943-1946年：回想録」ホール、RC (編) 『ロケットと宇宙航行の歴史に関するエッセイ：国際宇宙航行アカデミー第3回から第6回歴史シンポジウム議事録』 第2巻
  • ローゼン、ミルトン (1955). 『バイキングロケット物語』 . ニューヨーク: ハーパー・アンド・ブラザーズ. LCCN  19556592 .
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  • ジビット、ベンジャミン (1999). 「集大成：WAC伍長の誕生」 . OLATS . 2019年9月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年11月8日閲覧。

さらに読む

  • ピーター・オールウェイ（1999年）『世界のロケット』（第3版）アナーバー：サターン・プレス。
  • デュラント、FC (1973).ロバート・H・ゴダード著『ロズウェル事件の年（1930-1941）』ワシントンD.C.：スミソニアン協会国立航空宇宙博物館.
  • ゴダード、ロバート・H. (1946). 『ロケット』 ニューヨーク: アメリカロケット協会.
  • Malina, FJ (1969). Hall, R. Cargill (編).米国陸軍航空隊ジェット推進研究プロジェクト、GALCITプロジェクトNo.1、1939–1946：回顧録. ロケット工学と宇宙航行学の歴史に関するエッセイ：国際宇宙航行アカデミー第3回から第6回シンポジウム議事録. NASA会議出版物、2014年. 第2巻 パートIII 液体および固体推進ロケットの開発、1880–1945 .ワシントンD.C.：NASA科学技術情報局（1977年9月発行）。OCLC 5354560.  CP 2014.
  • ペンデル、ジョージ (1955). 『奇妙な天使 ロケット科学者ジョン・ホワイトサイド・パーソンズの異世界生活』ニューヨーク: ハーコート社LCCN  55-6592 .
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