Идеята за ракетен космически самолет, способен да се изкачи на орбита и да се върне на Земята като самолет, се появи преди няколко десетилетия. С течение на времето неговото развитие доведе до т.нар. орбитални самолети, включително тези, които са намерили практическо приложение. Въпреки това, до определено време работата в тази област не можеше да даде желаните резултати. Водещите страни в света са разработили няколко проекта за космически самолети, но те не са постигнали по -голям напредък от изпитването на експериментално оборудване.
Трябва да се отбележи, че всички ранни разработки на СССР и САЩ в областта на космическите самолети, макар и да не доведоха до появата и експлоатацията на фундаментално нова технология, все още не бяха безполезни. С тяхна помощ специалисти от голям брой научни и проектни институции успяха да натрупат необходимия опит, да проведат редица проучвания и експерименти и да определят по -нататъшни начини за развитие на космическите технологии. Въз основа на нови технологии и разработки скоро бяха създадени реални образци на космически самолети с желаните характеристики.
X-20 DynaSoar
Първият пълноценен проект за космически самолет, който имаше шанс да достигне тестови полети, е американският X-20 DynaSoar. Работата по тази програма започва през есента на 1957 г. - само няколко дни след изстрелването на първия изкуствен спътник на Земята, произведен в СССР. Военното и политическото ръководство, както и ръководителите на космическата индустрия на САЩ стигнаха до извода, че е необходимо да се създадат свои собствени космически системи, включително тези, подходящи за военна употреба.
Космическият самолет X-20 DynoSoar навлиза в атмосферата. Чертеж на НАСА
В средата на декември в NACA се проведе конференция за начините за развитие на ракетно-космическите технологии. Той обсъжда три основни типа космически кораби за транспортиране на хора или товари: капсула с изстрелване в орбита с помощта на ракета -носител и връщане по балистична траектория; орбитален апарат от типа „Повдигащо тяло“, способен да извършва някои маневри; както и пълноправен орбитален космически самолет. Въз основа на резултатите от дискусиите беше решено да се разработят концепциите за „балистична“капсула и космически самолет.
В края на годината командването за научноизследователска и развойна дейност на ВВС на САЩ стартира нова програма с код DynaSoar (съкращение от Dynamic Soaring - „динамично планиране“), в която се планира разработването на космическия самолет. Започва формирането на изисквания за бъдещия космически кораб, както и събирането на заявления за участие в програмата. BBC получи общо повече от сто предложения, но само 10 компании бяха включени в програмата, някои от които решиха да работят заедно.
В началото на пролетта на 1958 г. ВВС се запознават с дузина предварителни проекти на системата DynaSoar. Компаниите за развитие възприемат различни подходи и прилагат различни концепции. В същото време значителна част от проектите имаха известна прилика. Те предвиждаха изграждането на хиперзвуков ракетен самолет, който трябваше да бъде свързан с ракета -носител. Разликите бяха в дизайна на самолета, състава на бордовите системи и архитектурата на ракетата -носител. ВВС считат проектите от групите компании Boeing-Vought и Bell-Martin за най-добрите варианти. Те бяха тези, които бяха развити.
Разделяне на ракетата -носител и космическия самолет. Чертеж на НАСА
Паралелно с търсенето на победителите в състезанието, военните преговаряха с NACA: тази организация трябваше да осигурява научни и практически събития. Съответното споразумение се появява в края на есента на 1958 г. След това Агенцията за научноизследователска и развойна дейност и компаниите от авиационната индустрия работят заедно под ръководството на ВВС. По това време беше решено програмата да се осъществи на няколко етапа - от проучване до конструиране и изпитание на бойната версия на космическия самолет.
През 1959 г. двете групи компании извършват различни изследователски и развойни дейности. През този период клиентът няколко пъти променя изискванията за космическия самолет. В началото на ноември ВВС избраха победителя в състезанието. Най -добрата версия на проекта е предложена от Boeing и Vought. Любопитно е, че по това време последната рязко намалява участието си в проекта - тя отговаря само за няколко единици от бъдещия апарат. Мартин също участва в проекта, който трябваше да разработи необходимата ракета -носител.
Разработването на бъдещия прототип на космически самолет започва в самия край на 1959 г. Този етап на работа беше определен като Фаза Алфа. Разработването на външния вид на космическия самолет с работното обозначение X-20 доведе до конкретни резултати. По този начин дизайнът на продукта непрекъснато се променяше и се отдалечаваше все по -далеч от основната версия. Паралелно с това се извършва разработването на график за строителство и изпитване. От определено време клиентът и разработчикът планираха да проведат две дузини тестови полета - и това е само в рамките на първите фази.
Модел на апарата X-20. Снимки на Боинг
До средата на 1961 г. участниците в програмата са определили окончателния облик на бъдещия ракетно -космически комплекс. В допълнение към самия хиперзвуков космически кораб, в него беше включена специално модифицирана ракета -носител Titan IIIC. Вместо етап с полезен товар беше предложено да се инсталира продукт DynaSoar. Тристепенната ракета може да бъде оборудвана и със специална четвърта степен. Това устройство трябваше да остане на космическия самолет, което ще даде решение на някои проблеми.
Проектът X-20 включваше изграждането на среден космически самолет с характерен външен вид. Ниско разположеното делта крило се счита за оптимално, над което имаше фюзелаж със заострен носов конус и чифт странични кили. Планира се рамката да бъде изработена от топлоустойчиви стоманени сплави и покрита със специални керамични панели. Принципът на охлаждане на корпуса се използва и чрез вътрешни радиатори с течност. Вътре във фюзелажа имаше едноместна кабина, както и ракетен двигател с течно гориво и други необходими устройства. Дължината на превозното средство не надвишава 11 м, размахът на крилата е по -малък от 6,5 м. Собственото му тегло е 5,16 тона.
Според предложенията от онова време, управляеми ракети могат да бъдат поставени в товарния отсек Х-20, за да атакуват цели на орбита или на Земята. Освен това не беше изключено използването на бомби със свободно падане. Доколкото е известно, разработването на специализирани ракети космос-космос и космос-земя все още не е надхвърлило предварителния етап на изследване.
Тестващ пилот в пилотската кабина на наземния симулатор. Снимки на Боинг
През септември 1961 г. Boeing представи на клиента модел на космическия самолет в пълен размер. Одобрението му ще отвори пътя за проекта за изграждане на пълноправен прототип. Подготовката за тестване също течеше: НАСА и ВВС започнаха да набират пилоти за участие в бъдещи тестове. Шест пилоти бяха избрани за специална група. Те трябваше да извършат поне девет орбитални полета.
Тези планове обаче не бяха изпълнени. Още през октомври 1961 г., във връзка с появата на конкурентни космически програми, беше предложен план за намаляване на разходите по проекта X-20 DynaSoar. Този документ предвижда намаляване на броя на тестовите полети и опростяване на полетните програми. Поради това се планираше цената на тестовете да бъде намалена до 920 милиона долара и да приключи до 1967 г. Любопитно е, че една от паралелните космически програми през същия период е била подложена на толкова остра критика, че е просто затворена.
На този фон обаче нямаше причини за радост. Още през февруари следващата година програмата DynaSoar беше прехвърлена в категория изследователи, което беше причинено от проблеми при разработването на космически самолет и ракета за него. Освен това имаше трудности при получаване на финансиране и организиране на работа. През октомври се появи нова версия на програмата, която отново предвижда намаляване на разходите.
Оформление на DynaSoar и неговите създатели от Boeing. Снимки на Боинг
През 1963 г. проектът DynaSoar се сблъсква с нов конкурент под формата на космически кораб Gemini. Пентагонът сравнява двете разработки и се опитва да установи кое от тях представлява по -голям интерес от военна гледна точка. Последваха спорове във военното ведомство, на фона на които се появиха слухове за прекратяване на работата по Х-20. Въпреки това през пролетта Boeing получи нов договор за продължаване на работата по разработката. Успоредно с това продължиха дискусиите за бъдещо финансиране и тестване.
На 20 декември 1963 г. министърът на отбраната Робърт Макнамара разпорежда прекратяването на програмата DynaSoar в полза на проекта ASSET, със съответно пренасочване на финансиране. Според докладите по това време 410 милиона долара са били изразходвани за програмата DynaSoar. Първият полет изискваше сравними суми и още няколко години работа. На проекта обаче не бяха отделени необходимото време и пари.
Спирала
Докато американската наука се опитваше да създаде космически самолет, съветските специалисти продължиха разработването на капсулни кораби с балистично спускане и бяха много успешни по този въпрос. Само няколко години по -късно обаче у нас започна работа по създаването на орбитален самолет. Вътрешният проект на космическата система беше наречен „Спирала“.
Модел на спиралната аерокосмическа система в конфигурация за излитане. Снимка Epizodsspace.airbase.ru
Известно е, че една от причините за появата на темата "Спирала" е информация за американските планове за създаване на космически самолети, а именно проекта DynaSoar. В същото време може да се отбележи, че по -нататъшното развитие на астронавтиката може да се осъществи по различни начини, включително чрез създаването на космически самолети. Така "Спирала", въпреки че е създадена с оглед на чужди образци, може да се счита за напълно собствен проект, основан на оригинални идеи.
Готовата концепция на системата, съчетаваща идеите за ракетен самолет и космически кораб, е предложена през 1964 г. от 30 -ия Централен изследователски институт на ВВС. Това предложение заинтересува лидерите на авиационната индустрия и през 1965 г. се появи съответна заповед. В съответствие с него A. I. Микоян трябваше да разработи проект за обещаваща аерокосмическа система с код "Спирала". Работата по тази тема започва през 1966 г., ръководена от дизайнера Г. Е. Лозино-Лозински.
30 -ият централен изследователски институт завърши значителна част от работата, което значително опрости задачата на проектното бюро на Микоян. Специалистите на Института са формирали архитектурата на бъдещия комплекс, както и са определили неговите характеристики и възможности. Благодарение на това самолетните конструктори трябваше само да извършват разработки. Този подход даде определени предимства. Така че, според плановете от средата на шейсетте години, първият полет на "Спиралата" може да се осъществи още в началото на следващото десетилетие.
Спирален профил на полета. Фигура Epizodsspace.airbase.ru
Спиралната система се основава на специален 50-50 бустер самолет с характерен външен вид. Предполагаше се, че има изместено крило и набор от реактивни двигатели с висока тяга. В горната част на машината беше предвидена платформа за инсталиране на орбитален космически самолет с горен етап. Според основната концепция бустерът трябваше да се издигне на височина 30 км и да развие скорост от около M = 6. Общата дължина на такава машина достига 38 м с размах на крилата 16, 5 м. Излетното тегло на цялата космическа система е 52 тона.
Полезният товар на ускорителя "50-50" беше т.нар. орбитален самолет с ракетен бустер. Космическият самолет беше предложен да бъде построен по схемата с поддържащ фюзелаж, в който долната част на машината беше равнината на крилото. Самият фюзелаж имаше триъгълна форма с променливо напречно сечение. Отстрани на колата имаше чифт самолети, срутени отстрани. На фюзелажа беше осигурен кил. Планерът беше предложен да бъде направен от топлоустойчиви стомани; облицовката получи специално керамично покритие. Според изчисленията, на определени етапи от полета, носът на фюзелажа трябваше да се затопли до 1600 ° C, което изискваше подходяща защита.
Орбиталният самолет "50" беше предложен да бъде оборудван с поддържащи и кормилни двигатели. С маса от 8 тона той може да носи полезен товар от поне 500 кг. Беше разгледана възможността за създаване на орбитален прехващач и разузнаване. Освен това имаше проект за бомбардировач на космически самолет, който можеше да превозва 2 тона товар. Поради самолета -ракета -носител и ракетния усилвател, самолетът Spirali може да се изкачи на орбити с височина най -малко 150 км.
Орбитална равнина "50". Фигура Buran.ru
До края на десетилетието проектното бюро на Микоян завърши по -голямата част от теоретичната работа и подготви оборудването за първите практически тестове. През юли 1969 г. е изстрелян експерименталният апарат BOR-1 ("Безпилотен орбитален ракетен самолет, първи") с опростен дизайн. Текстолитен планер в мащаб 1: 3 с помощта на модифицирана ракета R-12 беше изведен на суборбитална траектория. Продуктът изгоря в атмосферата, но позволи да се съберат някои данни. През декември същата година стартира апаратът BOR-2 с различен дизайн и конфигурация. По време на полет системите за управление се провалиха и прототипът изгоря.
От юли 1970 г. до февруари 1972 г. са извършени още три изстрелвания на прототипи BOR-2. Два завършиха с успех, един с неуспех. През 1973 и 1974 г. са проведени два теста на подобрени продукти BOR-3. И в двата случая произшествията са възникнали по различни причини. Въпреки редица инциденти и недостатъци, тестовете на продуктите от семейство BOR предоставиха голямо количество информация.
Още след стартирането на проекта BOR беше издадена заповед за прекратяване на работата по темата „Спирала“. Ръководството на страната реши да хвърли силите на индустрията в други посоки. Въпреки това, вече през 1974 г. програмата беше възобновена и скоро бяха получени нови резултати. Най-новото постижение в създаването на космическата система „Спирала“може да се счита за аналогов самолет „105.11“, както и орбитални БОР-4 и БОР-5.
Един от прототипите на BOR-3. Снимка Buran.ru
"105.11" / МиГ-105 беше приблизително копие на орбиталния самолет "Спирала", но можеше да лети само в атмосферата и с дозвукова скорост. Тази машина е предназначена за практикуване на спускане и хоризонтално кацане на космически самолети. На 11 октомври 1976 г. се състоя първият полет „105.11“. Колата беше доведена до определена надморска височина и курс с помощта на самолет-носител Ту-95. Освен това макетът беше свален и след като слезе, той кацна. Бяха извършени седем полета, след което тестовете бяха прекратени поради повреда на прототипа.
В средата на седемдесетте години се появи техническа задача за създаването на обещаваща космическа система за многократна употреба-бъдещият комплекс Енергия-Буран. В продължение на няколко години привържениците на Спирала и Буран спореха помежду си и се опитваха да защитят своята страна, но скоро въпросът беше решен на най -високо ниво. Беше решено да се ограничи темата за спиралата в полза на по -малко смелия, но обещаващ Буран. В същото време се планира да се използват редица разработки на Проектното бюро на Микоян и свързаните с тях предприятия в нов проект.
В началото на осемдесетте години в интерес на проекта Buran се състояха няколко изстрелвания на орбитални апарати BOR с номера от "4" до "6". Тяхната задача беше да тестват термичната защита за бъдещия космически самолет и да решават други проблеми. Всички тези експерименти допринесоха за по -нататъшната работа по "Буран". Важно е, че няколко прототипа, използвани в двете програми за космически системи, са запазени и сега се намират в музеи.
Успехи и провали
От края на петдесетте години двете водещи страни по света, развивайки своите космически програми, са разработили няколко смели проекта за космически самолети. Въпреки това, поради редица причини от един или друг вид, тези проекти не са успели да стигнат твърде далеч. В най -добрия случай ставаше дума само за тестване на аналогови устройства.
Опитен МиГ-105 в Музея на военновъздушните сили. Снимка Wikimedia Commons
Проектът X-20 DynaSoar беше затворен поради множество технически, организационни и други проблеми, произтичащи от изключителната сложност на техническата задача. Дизайнерите и учените успяха да решат редица важни въпроси, но тези решения не бяха тествани на практика с помощта на пълноправен експериментален космически самолет. Въпреки това, много идеи и технологии, създадени за първия американски космически самолет, по -късно бяха използвани в нови проекти. Основният резултат от всичко това беше комплексът на космическата транспортна система и неговият основен елемент - космическият кораб за многократна употреба Space Shuttle.
Историята на съветския проект "Спирала" и завършването му бяха различни. Тя се появи като своеобразен отговор на чуждото развитие, но в същото време се разви по различен начин. Освен това се оказа по -успешен: A. I. Микоян провежда необходимите тестове, включително с суборбитални полети. Основната причина за отхвърлянето на „Спиралата“беше появата на алтернативни предложения и проекти. В същото време разработките по програмата веднага намериха място в обещаващи проекти, както и някои експериментални продукти. Всъщност един проект веднага се „сля“в друг и осигури неговото развитие.
Добре известно е, че смелите проекти, които дават начало на нови посоки, не винаги могат да дадат желаните резултати. Независимо от това с тяхна помощ специалистите събират необходимите данни и трупат ценен опит, който след това може да се използва при създаването на нови проекти. Това се превръща в основен резултат от програми, които на пръв поглед не са много успешни. В случая с DynaSoar и Spiral ситуацията изглежда по -сложна. Само една версия на космическия самолет, създадена с техния опит, достигна пълна експлоатация и дори тази вече се е оттеглила.
