В средата на миналия век пилотирани реактивни самолети, постепенно овладяващи нови скорости и височини, успяха да се доближат до прага на космоса.
Американско предизвикателство
Първите успехи са постигнати от американците: на 14 октомври 1947 г. пилотът-изпитател Чък Йейгър на експериментален ракетен самолет X-1, свален от "летящата крепост" B-29, вече на 12 декември 1953 г., на подобрен X-1A ракетен самолет, той достигна максимална скорост от 2655 км / ч (М = 2,5) на височина над 21 км. През 1953 г. започват изпитанията на ракетния самолет Х -2, на който на 25 юли 1956 г. се достига рекордна скорост при хоризонтален полет от 3360 км / ч, а в началото на септември 1956 г. - надморска височина от 38 430 м.
През юни 1954 г. Съединените щати започнаха програма за тестване на хиперзвуков крилат ракетен самолет Х-15, който, започвайки от под крилото на преобразуван стратегически бомбардировач В-52, трябваше да развие скорост, шест пъти по-висока от скоростта на звука в за няколко минути и достигнете надморска височина от 76 км! Полетът на първата проба под крилото на самолета е завършен на 10 май 1959 г., а на 8 юни Х-15 за първи път се отделя от В-52 и извършва независим плъзгащ полет. Първото задействане на ракетния двигател е извършено на 17 септември, а при по -нататъшни тестови полети рекордите „се изсипват“един след друг - на 4 август 1960 г. е достигната скорост от 3514 км / ч, а на 12 август - надморска височина 41 605 м; На 7 март 1961 г. Х-15 достига скорост от 4264 км / ч, при полет на 31 март е взета височина от 50 300 метра; На 21 април е достигната скорост от 5033 км / ч, на 12 септември - вече 5832 км / ч. Еднокилометровата линия, която се счита за "официалната" граница на космоса, беше пресечена на 22 август 1963 г. - максималната височина на полета беше 107 906 м!
Космически скиор
Вдъхновени от успеха на X-15, ВВС на САЩ започнаха разработването на военен космически ракетен самолет като част от проекта Dyna Soar (от Dynamic Soaring). Ракетният самолет, наречен Х-20, трябваше да лети със скорост 24 000 км / ч и всъщност беше развитие на идеята за германския космически бомбардировач Зенгер (вж. "PM" # 8'2004). Това не е изненадващо, като се има предвид, че ключови инженерни позиции в американската космическа програма бяха заемани от германски специалисти. Новият ракетен самолет беше планиран да бъде въоръжен с ракети космос-космос, космос-въздух и космос-земя и конвенционални бомби. Долната повърхност на X-20 беше покрита с метален топлинен щит, изработен от молибден, който издържа на температури до 1480 ° C, предните ръбове на крилото бяха направени от молибденова сплав, която издържа на температури до 1650 ° ° С. Отделни части от превозното средство, които при навлизане в атмосферата, загряти до 2371 ° C, бяха защитени с подсилен графит и циркониева полусферична капачка в носа на фюзелажа или бяха облицовани с керамично изолиращо покритие от ниобий. Пилотът е бил разположен в седалка за изхвърляне, осигуряваща спасяване само при дозвукови скорости. Пилотската кабина беше оборудвана със странични прозорци и предно стъкло, защитени с топлинни екрани, които бяха пуснати непосредствено преди кацане. Полезен товар с тегло до 454 кг беше поставен в отделението зад петел. Шасито се състоеше от три прибиращи се подпори, снабдени със ски.
Но за разлика от германския си предшественик, X-20 не беше космически самолет в истинския смисъл на думата. Той трябваше да тръгне от нос Канаверал по традиционния начин на върха на ракетата-носител Titan-IIIC, която изведе ракетата на орбита с височина 97,6 км. Освен това X-20 трябваше или да се ускори, като използва свои собствени ракетни двигатели, или след като завърши непълна орбита, да планира към Edwards AFB. Планирано е първото кацане от самолета В-52 да бъде направено още през 1963 г., първият безпилотен полет ще се проведе през ноември 1964 г., а първият полет с пилотиран поле през май 1965 г. Тази военна програма обаче тихо умря по -рано, неспособна да се конкурира с простото и евтино решение - изпращането на астронавти в космоса с балистична ракета в капсула под налягане, внедрена от гражданска организация НАСА.
Закъснял отговор
По ирония на съдбата, точно в момента, в който американците затваряха програмата си за пилотирани ракетни планери, СССР, впечатлен от рекордите Х-15, реши да „догони и изпревари“Америка. През 1965 г. ОКБ-155 Артем Микоян е инструктиран да ръководи работата по орбитални и хиперзвукови самолети, по-точно, върху създаването на двустепенна космическа система „Спирала“. Темата беше ръководена от Глеб Лозино-Лозински.
115-тонната „спирала“се състоеше от 52-тонен хиперзвуков самолет с ускорител, индексиран „50-50“, и 8, 8-тонен пилотиран орбитален самолет (индекс „50“), разположен върху него с 54-тонен двуместен етап ракетен усилвател. Бустерът достигна хиперзвукова скорост от 1800 м / сек (М = 6), а след това, след като раздели стъпалата на височина 28-30 км, се върна на летището. Орбиталната равнина, използвайки ракетен ускорител, работещ с гориво от флуороводород (F2 + H2), влезе в работната орбита.
Бустер самолет
Екипажът на бустера беше настанен в двуместна кабина с налягане под налягане с изхвърлящи се седалки. Живият самолет, заедно с ракетния усилвател, беше прикрепен отгоре в специална кутия, като частите на носа и опашката бяха затворени с обтекатели.
Ускорителят използва втечнен водород като гориво, което се подава в блок от четири турбореактивни двигателя AL-51, разработени от Arkhip Lyulka, които имат общ въздухозаборник и работят с една свръхзвукова външна разширителна дюза. Характерна особеност на двигателите е използването на водородни пари за задвижване на турбината. Второто основно нововъведение е интегрираният, регулируем хиперзвуков въздухозаборник, който използва почти цялата предна част на долната повърхност на крилото, за да компресира въздуха, постъпващ в турбините. Приблизителният обхват на полета на ускорителя с товар е 750 км, а при полет като разузнавателен самолет - повече от 7000 км.
Орбитална равнина
Бойни едноместни орбитални самолети с пилотирана пилотирана екипировка с дължина 8 м и размах на крилата 7, 4 м бяха извършени по схемата "носещо тяло". Поради избраното аеродинамично разположение, от общия обхват конзолите на крилото имаха само 3,4 м, а останалата част от носещата повърхност беше свързана с ширината на фюзелажа. Конзолите на крилата по време на преминаването на секцията за плазмено образуване (изстрелване в орбита и начална фаза на спускане) бяха отклонени нагоре, за да се изключи директен топлинен поток около тях. В атмосферната част на спускането орбиталната равнина разгърна крилата си и премина към хоризонтален полет.
Орбитални маневрени двигатели и два аварийни ракетни двигателя с течно гориво работят на висококипящо AT-NDMG гориво (азотен тетраксид и асиметричен диметилхидразин), подобно на това, използвано за бойни балистични ракети, което по-късно се планира да бъде заменено с по-щадящ околната среда флуор- гориво на базата. Запасите от гориво бяха достатъчни за полет с продължителност до два дни, но основната задача на орбиталния самолет трябваше да бъде изпълнена през първите 2-3 орбити. Бойният товар беше 500 кг за разузнавателния и прехващащия вариант и 2 тона за космическия бомбардировач. Фотографско оборудване или ракети бяха разположени в отделение зад отделяща се кабина-капсула на пилота, което осигуряваше спасяването на пилота на всеки етап от полета. Кацането е извършено с помощта на турбореактивен двигател на мръсно летище със скорост от 250 км / ч на четириядрено ски шаси.
За да се предпази превозното средство от нагряване по време на спиране в атмосферата, беше осигурен топлозащитен метален екран от плочи от топлоустойчива стомана VNS и ниобиеви сплави, подредени по принципа на „рибените люспи“. Екранът е окачен на керамични лагери, които играят ролята на термични бариери, а когато температурата на нагряване се колебае, той автоматично променя формата си, поддържайки стабилно положение спрямо тялото. По този начин, във всички режими, дизайнерите се надяваха да гарантират постоянството на аеродинамичната конфигурация.
Към орбиталната равнина е прикачен еднократен двуетапен изстрелващ блок, на първия етап от който имаше четири ракетни двигателя с течно гориво с тяга 25 tf, а на втория-един. За първи път се планира да се използва течен кислород и водород като гориво, а по -късно да се премине към флуор и водород. Етапите на ускорителя, когато самолетът беше пуснат в орбита, бяха последователно разделени и паднаха в океана.
Митични планове
Планът за работа по проекта предвижда създаването до 1968 г. на аналог на орбитален самолет с височина на полет 120 км и скорост M = 6-8, изпуснат от стратегическия бомбардировач Ту-95, един вид реакция към американската звукозаписна система-B-52 и X-15.
До 1969 г. се планира създаването на експериментален пилотиран орбитален самолет EPOS, който напълно прилича на боен орбитален самолет, който ще бъде изведен на орбита от ракета -носител "Союз". През 1970 г. ускорителят също трябваше да започне да лети - първо на керосин, а две години по -късно на водород. Цялата система трябваше да бъде изстреляна в космоса през 1973 г. От цялата тази грандиозна програма, в началото на 70 -те години, бяха изградени само три EPOS - един за изследване на полет с дозвукова скорост, един за свръхзвукови изследвания и един за достигане на хиперзвуков. Но само първият модел беше предопределен да се издигне във въздуха през май 1976 г., когато всички подобни програми в САЩ вече бяха премахнати. След като извърши малко повече от дузина самолети, през септември 1978 г., след неуспешно кацане, EPOS получи малки щети и не се издигна отново във въздуха. След това вече оскъдното финансиране на програмата беше ограничено - Министерството на отбраната вече беше заето с разработването на друг отговор на американците - системата „Енергия - Буран“.
Заключена тема
Въпреки официалното закриване на програмата Spiral, изразходваната работа не беше напразна. Създадената основа и натрупаният опит при работата по „Спиралата“значително улесниха и ускориха изграждането на космическия кораб за многократна употреба „Буран“. Използвайки натрупания опит, Глеб Лозино-Лозински ръководи създаването на планера Буран. Бъдещият космонавт Игор Волк, който извършва полети по дозвуков аналог на EPOS, впоследствие е първият, който лети с атмосферния аналог на Buran BTS-002 и става командир на отряд пилоти-изпитатели по програмата Buran.
