WAC Corporal

The WAC Corporal was the first operational sounding rocket developed in the United States.^[1] It was an offshoot of the Corporal program, that was started by a partnership between the United States Army Ordnance Corps and the California Institute of Technology (named "ORDCIT") in June 1944 with the ultimate goal of developing a military ballistic missile.^[2]

The California Institute of Technology had been fostering a group of rocket engineers in the 1930s at their Guggenheim Aeronautical Laboratory (GALCIT) including Frank Malina, Jack Parsons, and Edward Forman.^[3] They became known as the "suicide squad" because so many of their early experiments at the Laboratory blew up.^[4][3] Some of the GALCIT enthusiasts had founded a business to manufacture rocket motors called Aerojet.^[5]

During the first years of World War II, GALCIT had pursued the development of both solid and liquid-fueled Jet Assisted Take Off (JATO) boosters to aid aircraft take off performance.^[6] As the group had experimented with rockets for several years before the war they were selected by the Army to pursue ballistic rocket development.

Die erste von der Gruppe für die US-Armee entwickelte Rakete trug die Bezeichnung XFS10S100-A, auch bekannt als „ Private“ , benannt nach dem ersten Mannschaftsdienstgrad der US-Armee . ^{[ 7 ]} Das zweite ORDCIT-Projekt, das später den Namen „Corporal“ erhielt (benannt nach dem nächsthöheren Mannschaftsdienstgrad), war ursprünglich als XF30L 20000 bekannt. ^{[ 8 ]} Das Corporal-Projekt sah eine Rakete mit Flüssigtreibstoff, 760 mm Durchmesser und einer Schubkraft von 89 kN vor. ^{[ 8 ]} Das Signal Corps hatte die Anforderung für eine Höhenforschungsrakete formuliert, die 11 kg Instrumente auf eine Höhe von mindestens 30 km befördern konnte. ^{[ 9 ]} Diese Anforderung wurde mit der Anforderung der Raketenforschungs- und Entwicklungsabteilung des Ordnance Corps für ein Testfahrzeug zusammengeführt. ^{[ 9 ]} Frank Joseph Malina vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) schlug die Entwicklung einer flüssigkeitsgetriebenen Höhenforschungsrakete vor, um dieser Anforderung gerecht zu werden und damit einen praktischen Entwicklungsschritt hin zur endgültigen Corporal-Rakete zu leisten. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Die theoretischen Grundlagen für die WAC Corporal wurden 1943 in der Veröffentlichung „A Review and Preliminary Analysis of Long-Range Rocket Projectiles“ von Malina und Hsue-Shen Tsien gelegt . ^{[ 12 ] [ 13 ]} Frank Malina und Homer Joe Stewart begannen mit der Entwicklung, um der Anfrage des Signal Corps nachzukommen, und schlossen sich ihrer Studie „Considerations of the Feasibility of Developing a 100,000-ft. Altitude Rocket“ an. ^{[ 14 ]} Die abschließende Konstruktionsarbeit wurde von einem Team aus Spezialisten verschiedener Fachrichtungen durchgeführt und umfasste erhebliche Anstrengungen, die Leistung aus theoretischen Mitteln abzuleiten (eine für die amerikanische Raketentechnik relativ neue Methode). ^{[ 15 ]} Zu den Hauptverantwortlichen gehörten M. M. Mills (Trägerrakete), P. J. Meeks (Höhenforschungsrakete), W. A. ​​Sandburg und W. B. Barry (Trägerrakete und WAC-Nase), S. J. Goldberg (Feldversuche), H. J. Stewart (Außenballistik) und G. Emmerson (Fotografie). ^{[ 16 ]}

Für den Antrieb wurde das flüssigkeitsbetriebene Triebwerk 38ALDW-1500 Aerojet gewählt, das ursprünglich als JATO-System für Marine-Flugboote entwickelt worden war. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Das 38ALDW-1500 wurde für hypergole Treibstoffe modifiziert , wobei rauchende Salpetersäure als Oxidationsmittel und Furfurylalkohol als Brennstoff dienten. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Die WAC Corporal sollte mithilfe einer von der Luft-Boden-Rakete Tiny Tim abgeleiteten Boosterstufe an einem Startturm genügend Geschwindigkeit erreichen, damit die drei Leitwerksflossen der Corporal passive Stabilität gewährleisten konnten. ^{[ 21 ] [ 15 ]} Trotz des Schwerpunkts auf einem theoretischen Ansatz wurde es als notwendig erachtet, die Aerodynamik der Corporal, insbesondere die Dreiflossenkonfiguration, empirisch nachzuweisen. Daher wurde im Juli 1945 ein mit Feststofftreibstoff betriebenes Modell im Maßstab 1:5 namens Baby WAC von einer verkleinerten Startrampe aus getestet. ^{[ 22 ] [ 23 ]} Vier Baby WACs wurden geflogen. ^{[ 24 ]}

Die Konstruktion der WAC Corporal war insofern innovativ, als die Hauptstruktur mit den Tanks für Oxidationsmittel, Treibstoff und Druckluft in Monocoque -Bauweise ausgeführt war und sie nur drei statt der vom Heer bevorzugten vier Stabilisierungsflossen besaß. ^{[ 22 ]} Da die WAC Corporal als atmosphärische Höhenforschungsrakete konzipiert war, die teilweise in der Nähe von besiedelten Gebieten eingesetzt werden sollte, war sie mit einem Fallschirm-Bergungssystem für die Rakete selbst sowie einem separaten System zur Bergung der Radiosonden- Nutzlast des Signal Corps ausgestattet. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

Die WAC Corporal wurde von der Douglas Aircraft Corporation gefertigt , wobei wichtige Bauteile vom JPL und die Triebwerke von Aerojet geliefert wurden. ^{[ 27 ]}

Das Testprogramm der WAC Corporal begann Ende September 1945 auf dem White Sands Proving Ground mit einer Reihe von Boostertests, bei denen Attrappen der Oberstufe in die Luft befördert wurden. ^{[ 28 ] [ 29 ]} Dies waren die ersten Raketen, die in White Sands gestartet wurden. Sie erfolgten vom späteren Startplatz LC-33, der auch für viele andere frühe Raketen wie die V-2 , Viking und Hermes genutzt wurde . ^{[ 30 ] [ 31 ]} Bei diesen ersten Starts wurden nicht nur die Boosterstufe, sondern auch die Startrampe und die Feuerleitanlage getestet. Zudem dienten sie als Übung für die Radar- und Kamerateams. ^{[ 16 ]} Im Oktober folgten zwei Starts der WAC Corporal mit einem Drittel Treibstoffladung, anschließend sechs Flüge mit vollem Treibstoffvorrat. Mehrere dieser Flüge erreichten Höhen von etwa 72 km (235.000 Fuß). ^{[ 29 ] [ 32 ]} Die Leistung variierte aufgrund mehrerer Faktoren, darunter Schwankungen des Bruttogewichts von 683 bis 704 Pfund (310 bis 319 kg) bei einem Leergewicht von 289 bis 310 Pfund (131 bis 141 kg). ^{[ 21 ]}

Die im Rahmen der ersten Serie des WAC Corporal geflogenen Missionen waren:

• 2 Booster-Tests am 26. September 1945
• 2 Booster-Tests am 27. September 1945
• 1 Booster-Test mit einer Last von 250 Pfund (113 kg) am 27. September 1945
• 1 Booster-Test mit einer WAC-Korporal-Dummypuppe am 28. September 1945
• 1. Korporal des WAC auf 235.000 Fuß (72 km) am 11. Oktober 1945
• 1. Korporal des WAC auf etwa 235.000 Fuß am 12. Oktober 1945
• 1. Korporal des WAC fiel am 16. Oktober 1945 aufgrund vorzeitigen Ausklinkens des Bugs auf 27 km (90.000 Fuß).
• 1. Korporal des WAC erreichte 235.000 Fuß Höhe mit vorzeitigem Ausklinken des Bugs am 19. Oktober 1945
• 1 WAC Corporal wurde am 25. Oktober 1945 mit einem Druckleck vom Stapel gelassen; es wurden keine Leistungen verzeichnet.
• 1 WAC Corporal startete nachts am 25. Oktober 1945 mit einem Bugauswurfversagen ^{[ 29 ].}

Die Radarortung gestaltete sich schwierig, da oberhalb von 27 km (90.000 Fuß) das Radarecho zu schwach war, um erfasst zu werden, und Radiosondensignale nicht empfangen wurden. ^{[ 33 ]} Keine zuvor eingesetzte amerikanische Rakete mit Flüssigkeitsantrieb hatte auch nur einen Bruchteil der Höhen erreicht, die die WAC Corporal regelmäßig erzielte. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Am 9. November 1945 wurde beschlossen, die Konstruktion der WAC Corporal zu verbessern, um eine weitere Flugserie zu ermöglichen. ^{[ 36 ]} Diese überarbeitete Rakete wurde zunächst gemäß dem JPL -Namensschema „Sergeant“ genannt, bald jedoch in WAC Corporal B umbenannt. ^{[ 37 ]} Der Name „Sergeant“ wurde später für eine Feststoffrakete verwendet, die für die US-Armee am JPL entwickelt wurde. ^{[ 38 ]} Die Entwicklung der WAC Corporal B begann im März 1946 unter der Projektleitung von P. J. Meeks und unterschied sich in Details deutlich von der ursprünglichen Rakete, während die Grundform beibehalten wurde. Sie war 10 cm länger, wog 45 kg weniger und enthielt 18 kg weniger Treibstoff. ^{[ 39 ]} Die Konstruktion des Treibstoffdrucksystems und der Treibstoffventile wurde vereinfacht. ^{[ 40 ]} Sie besaß ein kürzeres Triebwerk mit neu gestalteten Einspritzdüsen, das 5,4 kg wog, anstatt des längeren, 23 kg schweren Triebwerks der WAC Corporal A. ^{[ 39 ] [ 41 ]} Der grundlegend überarbeitete Raketenkörper verwendete separate Tanks aus unterschiedlichen Materialien. ^{[ 42 ] [ 40 ]} Größere, leichtere Leitwerke wurden verwendet, die sich beim Erstflug der WAC Corporal B am 6. Dezember 1946 als problematisch erwiesen. ^{[ 40 ] [ 29 ]}

Die Flüge während der zweiten Serie der WAC-Korporalflüge waren:

• 1 Booster-Test am 7. Mai 1946
• 1 Booster-Test mit Test der Nasenkegelabtrennung und Fallschirmbergung am 20. Mai 1946
• 2 Booster-Tests mit Test der Nasenkegelabtrennung und Fallschirmbergung am 23. Mai 1946
• 2 Booster-Tests mit Test der Nasenkegelabtrennung und Fallschirmbergung am 24. Mai 1946
• 2 Booster-Test mit Tests der Nasenkegelabtrennung und Fallschirmbergung am 26. Mai 1946
• 1 Booster-Test mit Prüfung der Nasenkegelabtrennung und Fallschirmbergung am 29. Mai 1946
• 1 Booster-Test mit Test der Nasenkegelabtrennung und Fallschirmbergung am 2. Dezember 1946
• 1 WAC Corporal A wurde am 3. Dezember mit WAC Corporal B-Flossen modifiziert, was zu einer Flossentrennung führte und eine Höhe von 90.000 Fuß (27 km) erreichte.
• 1. WAC-Korporal B verlor eine Flosse, war instabil und erreichte eine Höhe von 92.000 Fuß (28 km) mit erfolgreicher Bergung am 6. Dezember 1946.
• 1 WAC Corporal B erreichte 105.000 Fuß (32 km) und wurde am 12. Dezember 1946 leicht beschädigt geborgen.
• 1. WAC Corporal B erreichte 160.000 Fuß (49 km) Höhe; Telemetrieabschnitt geborgen am 12. Dezember 1946
• 1. WAC Korporal B erreichte 175.000 Fuß (53 km) Höhe, Fallschirm verhedderte sich und versagte am 13. Dezember 1946
• 1. Test des Mark I Mod I Boosters mit Last, 17. Februar 1947
• 1 WAC Corporal B erreichte am 18. Februar 1947 eine Höhe von 144.000 Fuß (44 km) mit einer geringeren Geschwindigkeit als erwartet.
• 1. WAC-Korporal B erreichte 240.000 Fuß (73 km) Höhe, Fallschirm versagte am 24. Februar 1947
• 1 WAC Corporal B erreichte 206.000 Fuß (63 km) gute Erholung 3. März 1947
• 1. WAC Korporal B erreichte 198.000 Fuß (60 km), Fallschirm löste sich am 12. Juni 1947

Das WAC Corporal-Programm war ein äußerst erfolgreiches Testprogramm. Die letzten sechs WAC Corporal B-Raketen wurden im Bumper-Programm als zweite Stufe auf erbeuteten V-2-Raketen für frühe Leicht- und Stufenversuche eingesetzt. ^{[ 43 ] [ 44 ]} Für Bumper wurde die WAC Corporal modifiziert, um durch die Erhöhung der Anzahl der Leitwerke auf vier und deren Vergrößerung Stabilität bei Geschwindigkeiten über Mach 5 zu gewährleisten. ^{[ 45 ] [ 46 ]} Die WAC Corporal musste so modifiziert werden, dass die Triebwerkszündung durch den integrierenden Beschleunigungsmesser der V-2-Stufe kurz vor der Triebwerksabschaltung ausgelöst wurde. ^{[ 47 ]} Die WAC Corporal wurde durch zwei Feststoffraketen, die zwischen den Oxidator- und Treibstofftanks angeordnet waren, drallstabilisiert . ^{[ 48 ]} Die Bumper/WAC hatte eine Nutzlastkapazität von 22,7 kg und trug einen Doppler-Sender/Empfänger, der die Temperatur der Raketenspitze sowie Geschwindigkeitsinformationen übermittelte. ^{[ 49 ]} Von White Sands aus fanden sechs Bumper-Flüge statt , die ersten beiden mit Feststoffraketen betriebenen Attrappen der WACs. ^{[ 50 ]} Flug Nummer sechs hatte einen Ausfall der V-2. ^{[ 50 ]} Bumper 7 und 8, die letzten beiden Flüge des Bumper-Programms, waren die ersten Starts vom neuen Joint Long-Range Proving Ground in Cocoa Beach, Florida , das später als Cape Canaveral bekannt wurde. Der Grund für den Umzug war die Absicht, mit einer flachen Flugbahn Geschwindigkeiten um Mach 7 in einer Höhe von 37 bis 46 km (120.000 bis 150.000 Fuß) zu erreichen . Dies hätte Flüge mit einer Reichweite von über 400 km (250 Meilen) erfordert, was die Grenzen von White Sands überschritten hätte. ^{[ 51 ]}

Die WAC/Bumper-Flüge waren:

• Bu-1 15. Mai 1948 Dummy-WAC-Unteroffizier
• Bu-2 10. August 1948 Dummy WAC Corporal
• Bu-3 30. September 1948
• Bu-4 1. November 1948
• Bu-5 24. Februar 1949
• Bu-6, 21. April 1949, erste Stufe versagt
• Bu-8, 24. Juli 1950, Startrampe 3, Cape Canaveral, Stufentrennungsfehler
• Bu-7, 29. Juli 1950, Cape Canaveral, Landeplatz 3

Bumper 7s WAC Corporal, die letzte jemals geflogene Maschine, erreichte Mach 9, die höchste Geschwindigkeit, die zu dieser Zeit jemals von einem Projektil in der Atmosphäre erreicht wurde. ^{[ 52 ]}

Die WAC Corporal geriet in ihrer vorgesehenen Rolle in direkte Konkurrenz zur V-2, die im Rahmen des von General Electric betriebenen Hermes-Programms ab April 1946 eine deutlich höhere Nutzlastkapazität bot. ^{[ 53 ]} Sie konkurrierte außerdem mit der Aerobee , einem direkten Nachfolger der Corporal, die Ende 1947 getestet wurde und im Frühjahr 1948 voll einsatzfähig war. ^{[ 54 ] [ 55 ]} Ein weiterer Konkurrent war die Höhenforschungsrakete Neptune, später bekannt als Viking. ^{[ 56 ]} Die V-2 konnte 1.000 kg (2.200 Pfund) bis zu einer Entfernung von 206 km (128 Meilen) befördern, die Aerobee etwa 68 kg (150 Pfund) bis zu einer Entfernung von über 110 km (70 Meilen) und die Viking 230 kg (500 Pfund) bis zu einer Entfernung von 160 km (100 Meilen). Alle drei boten eine bessere Leistung als die 11 kg (25 Pfund) Nutzlast der Corporal. Auch im Hinblick auf das Preis-Leistungs-Verhältnis (Pfund pro Pfund und Höhe) schnitt die Corporal im Vergleich zur Konkurrenz schlechter ab: Jede WAC Corporal B kostete 8.000 US-Dollar (entspricht 115.400 US-Dollar im Jahr 2025), was 320 US-Dollar pro Pfund bis zum Apogäum entspricht. Eine aus erbeuteten Teilen wiederaufgebaute V-2 kostete hingegen rund 30.000 US-Dollar (14 US-Dollar pro Pfund) und die Aerobee 18.500 US-Dollar (123 US-Dollar pro Pfund). ^{[ 57 ]}

Obwohl die WAC Corporal bald in ihrer ursprünglichen Rolle als Höhenforschungsrakete ersetzt wurde, war ihr Einfluss nachhaltig. Ihr Triebwerk 38ALDW-1500 war der direkte Vorgänger des A21AL-2600 der Nike Ajax und des 45AL-2600 der Aerobee und wurde zur AJ10-Serie weiterentwickelt . Diese umfasst auch das Triebwerk AJ10-37 der zweiten Stufe der weltweit ersten speziell für Satellitentransporte entwickelten Trägerrakete Vanguard. ^{[ 17 ] [ 58 ] [ 59 ]} Weitere Mitglieder der AJ10-Serie sind das AJ10-101, das die Able-Oberstufe verschiedener Trägerraketen antrieb, das AJ10-137- Serviceantriebssystem der Apollo-Raumschiffe und das AJ10-190, das als Orbitalmanövriersystem des Space Shuttles diente . ^{[ 60 ] [ 58 ] [ 61 ]} WAC-Korporals sind im National Air and Space Museum und im White Sands Missile Range Museum ausgestellt .

Der Ursprung des Akronyms „WAC“ in WAC Corporal ist umstritten und kann verschiedene Bedeutungen haben. Einige Historiker von White Sands (Kennedy, DeVorkin, Eckles) behaupten, es bedeute „Without Attitude Control“ (ohne Lageregelung). ^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]} In „Bumper 8: 50th Anniversary of the First Launch on Cape Canaveral, Group Oral History“ (Bumper 8: 50. Jahrestag des ersten Starts auf Cape Canaveral, Oral History der Gruppe) führt William Pickering es auf „Women’s Army Corps“ (Frauenarmeekorps) zurück. ^{[ 65 ]}

Die frühesten öffentlichen Berichte über die Bezeichnung WAC stammen aus einer Reihe von Artikeln in der Zeitschrift Aviation Week , die die These stützen, dass „Women’s Army Corps“ (Frauenarmeekorps) die Ableitung des Akronyms ist. In ihrer Ausgabe vom 18. März 1946 vermerkte Aviation Week : „Unter der amüsanten Sicherheitskennzeichnung ‚WAC Corporal‘ wurde das Projekt 1944 initiiert …“ In einem Artikel der Aviation Week vom 1. Juni 1946 wird beschrieben, wie die WAC Corporal „von einem dreieckigen, 30 Meter hohen Startturm aus gestartet wird und anschließend ihren eigenen Weg geht“. Weiter wird behauptet, dass „diese Eigenschaften einige der Gründe für die weibliche Bezeichnung ‚WAC‘ nahelegen, wobei ‚Corporal‘ daher rührt, dass einige Raketen der Armee nach bekannten Dienstgraden benannt sind.“

• Durchmesser: 0,30 m (1 Fuß)
• Gesamtlänge: 7,37 m (24 Fuß 2 Zoll)

• Beladenes Gewicht: 344,4 Kilogramm (759,2 lb)
• Treibstoffgewicht: 67,4 Kilogramm (148,7 Pfund)
• Schubkraft: 220 kN (50.000 lbf)
• Dauer: 0,6 s
• Impuls: 133.000 N·s (30.000 lbf·s)

• Leergewicht: 134,6 Kilogramm (296,7 Pfund)
• Beladenes Gewicht: 313,3 Kilogramm (690,7 lb)
• Schubkraft: 6,7 kN (1.500 lbf)
• Dauer: 47 Sekunden
• Impuls: 298.000 N·s (67.000 lbf·s)

• Bragg, James W. (1961). Entwicklung der Corporal: Der Beginn des Raketenprogramms der US-Armee (PDF) . Band I. Alabama: Reports and Historical Office, Army Ballistic Missile Agency, Army Ordnance Missile Command, Redstone Arsenal.
• DeVorkin, David (1992). Wissenschaft mit Vehemenz: Wie das Militär nach dem Zweiten Weltkrieg die US-Weltraumwissenschaften schuf . New York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-94137-1Die
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• Artikel auf Astronautix.com
• Artikel aus dem Verzeichnis der US-amerikanischen Militärraketen und -flugkörper
• Artikel des National Air and Space Museum, archiviert am 4. Februar 2012 in der Wayback Machine .
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