Lockheed, la Fuerza Aérea y la NASA proyectaron X-24C en los setenta para validar vuelo hipersónico con estatorreactores y cohete, con meta Mach 8.
Origen, estudios y metas del X-24C y su selección de configuración
El X-24C fue un avión experimental hipersónico proyectado por Lockheed con la Fuerza Aérea de Estados Unidos y la NASA en la década de 1970. Incorporó propulsión combinada con motor cohete y estatorreactores de combustión supersónica para superar Mach 8 a altitudes superiores a 27 kilómetros, según estudios de 1977. El proyecto, también llamado L-301 y sin designación oficial X-24C, continuó X-15 y X-24B con la meta de validar tecnologías en condiciones reales.
La iniciativa se originó a mediados de los sesenta, cuando la agencia espacial y la Fuerza Aérea evaluaron aviones de prueba hipersónicos tras X-15, que alcanzó Mach 6,7 con cohete. El centro Langley realizó estudios como HYFAC para Mach 12 y HSRA para Mach 8, mientras la Fuerza Aérea planteó un vehículo de Mach 3 a 5 con ampliación hasta Mach 9. En 1974, ambas entidades seleccionaron la configuración sustentadora FDL-8, derivada de X-24A y X-24B.
En agosto de 1976 concluyó el contrato NAS1-14222 con refinamientos que ajustaron el diseño a restricciones de rendimiento, costos y operaciones. En enero de 1977 comenzó el desarrollo formal dentro de la Instalación Nacional de Investigación de Vuelo Hipersónico, con Lockheed Skunk Works como contratista principal. El plan de operación contempló dos vehículos durante ocho años y cien vuelos por vehículo. El proyecto integró lecciones de X-15 y X-24B para avanzar en validación a velocidades extremas.
El programa definió un esquema de vuelo con lanzamiento desde un B-52, aceleración mediante cohete hasta velocidad que permitió activar estatorreactores, fase de crucero a régimen hipersónico y desaceleración. El objetivo buscó validar tecnologías para vuelo sostenido en condiciones reales, por medio de configuraciones que recogieron experiencia previa. La meta establecida superó Mach 8 a más de 27 kilómetros y mantuvo compatibilidad con la filosofía de pruebas escalonadas de los programas X-15 y X-24B.
Datos clave y cifras de referencia del X-24C
- Estudios de 1977 proyectaron crucero hipersónico por encima de 27 kilómetros.
- El X-15 alcanzó Mach 6,7 con el motor XLR-99 según antecedentes del programa.
- En 1974 se seleccionó la configuración FDL-8 derivada de X-24A y X-24B.
- Cancelación en septiembre de 1977 por sobrecostos y cambio de prioridades.
Estructura, dimensiones y sistemas del diseño de cuerpo sustentador
El diseño del X-24C adoptó un cuerpo sustentador con alas mezcladas. Sus dimensiones principales alcanzaron 22,81 metros de longitud, 7,37 metros de envergadura y 6,27 metros de altura en posición de suelo. La estructura principal empleó carcasa semimonocasco de aleación Lockalloy con función de disipación térmica y paneles de piel removibles de 0,5 por 1,02 metros, con espesores entre 2 y 12 milímetros según zonas y marcos espaciados entre 0,48 y 1 metro.
El diseño eliminó la aleta vertical central y amplió dos aletas laterales para incrementar la estabilidad, mientras superficies laterales curvas facilitaron la distribución de cargas axiales. La bahía de carga, de 3,66 metros de longitud, permitió el intercambio de experimentos o tanques de combustible. La construcción de pared simple redujo la masa en 190,5 kilogramos frente a una pared doble, con efectos directos en capacidades y operaciones planificadas del vehículo y en mantenimiento previstos.
Las alas, derivadas del concepto de aleta ventral del YF-12, incorporaron ocho largueros y cuatro costillas, con uniones capaces de absorber deflexiones térmicas. Las colas verticales, móviles e inclinadas hacia afuera, actuaron como frenos de velocidad cuando se desplazaron hacia el interior. Las superficies ventrales funcionaron como paredes laterales de la tobera en modo de estatorreactor, según las definiciones de integración establecidas por el equipo de diseño aeronáutico.
El tren de aterrizaje de nariz procedía del C-140A con retracción vertical y el principal, del F-106, se desplazó 0,25 metros hacia afuera para acomodar tanques. La cabina empleó estructura convencional sin carcasa presurizada; el vehículo completo se presurizó con helio a 6,9 kilopascales durante fases específicas del vuelo para gestionar fugas. El conjunto mantuvo compatibilidad con lanzamiento desde un B-52 a 13,7 kilómetros de altitud y masa de despegue de 31,75 megagramos.
Propulsión, rendimiento, límites térmicos, costos y cancelación final
El sistema de propulsión combinó un motor cohete LR-105 del lanzador Atlas, alimentado con queroseno RP-1 y oxígeno líquido para la aceleración inicial hasta velocidad supersónica, con estatorreactores de combustión supersónica instalados en el vientre. El LR-105 se ubicó para despejar la tobera del estatorreactor, con soporte mediante vigas cruzadas y un pasador. En configuraciones sin estatorreactores, doce motores sostenedores LR-101 aportaron empuje. Dos turbobombas y tanques presurizados con helio a 20,684 megapascales completaron el grupo.
Las presiones iniciales fueron 530,9 kilopascales para oxígeno líquido y 365,42 kilopascales para queroseno. Los módulos de estatorreactor midieron 0,46 metros de profundidad, con dos por lado, casi la mitad del ancho y 1,6 metros cúbicos para válvulas y tuberías. El tanque de hidrógeno en la bahía se presurizó a 344,74 kilopascales, con hidracina a 3,03 kilopascales para turbobombas. La tobera tuvo 26,4 grados, 3,82 metros y aleta ajustada a 0 o 6 grados.
En misiones sin estatorreactores, la definición de empuje neto consideró el empuje bruto menos el arrastre de flujo libre. A Mach 6 y a 47,88 kilopascales de presión dinámica, la tasa de flujo alcanzó 0,59 kilogramos por segundo por módulo. La integración de cohete y estatorreactor facilitó la transición desde la aceleración inicial hacia propulsión aire respirable y produjo una reducción del cincuenta por ciento en masa de despegue al término de la fase inicial.
Las capacidades proyectadas incluyeron crucero a Mach 6,78 durante cuarenta segundos con estatorreactores y un impulso hasta Mach 8 con 453,6 kilogramos de carga. En perfiles con cohete, se definieron setenta segundos a Mach 6 o ciento veinte a Mach 5. El presupuesto ascendió a setenta millones de enero de 1976 para dos vehículos. En septiembre de 1977, la NASA y la Instalación cancelaron trabajo por sobrecostos y prioridades, aunque conceptos pasaron al X-43A en 2004.