La mijlocul secolului trecut, avioanele cu pilot pilot, stăpânind treptat noi viteze și înălțimi, au putut să se apropie de pragul spațiului.
Provocare americană
Primele succese au fost obținute de americani: la 14 octombrie 1947, pilotul de testare Chuck Yeager pe un avion experimental cu rachetă X-1 a căzut de pe „cetatea zburătoare” B-29 deja pe 12 decembrie 1953, pe un X-1A îmbunătățit avion rachetă, a atins o viteză maximă de 2655 km / h (M = 2, 5) la o altitudine de peste 21 km. În 1953, au început testele avionului rachetă X-2, pe care s-a atins o viteză record în zbor orizontal de 3360 km / h la 25 iulie 1956 și la începutul lunii septembrie 1956 - o altitudine de 38 430 m.
În iunie 1954, Statele Unite au început un program de testare pentru avionul rachetă hipersonic cu aripi Kh-15, care, începând de sub aripa unui bombardier strategic convertit B-52, a trebuit să dezvolte o viteză de șase ori mai mare decât viteza sunetului într-un câteva minute și ajunge la o altitudine de 76 km! Zborul primului eșantion sub aripa aeronavei a fost finalizat pe 10 mai 1959, iar pe 8 iunie, X-15 s-a separat pentru prima dată de B-52 și a făcut un zbor de planare independent. Prima activare a motorului rachetă a fost efectuată pe 17 septembrie, iar în zborurile de testare suplimentare înregistrările s-au „revărsat” unul după altul - pe 4 august 1960 s-a atins o viteză de 3514 km / h, iar pe 12 august - o altitudine de 41.605 m; La 7 martie 1961, Kh-15 a atins viteza de 4264 km / h, în zbor pe 31 martie, a fost luată o altitudine de 50.300 metri; Pe 21 aprilie s-a atins o viteză de 5033 km / h, pe 12 septembrie - deja 5832 km / h. Linia de un kilometru, care este considerată granița „oficială” a spațiului, a fost traversată pe 22 august 1963 - altitudinea maximă de zbor a fost de 107.906 m!
Schior spațial
Inspirată de succesul X-15, Forțele Aeriene ale SUA au început dezvoltarea unui avion de rachetă spațial militar ca parte a proiectului Dyna Soar (de la Dynamic Soaring). Avionul rachetă, numit X-20, trebuia să zboare cu o viteză de 24.000 km / h și a fost, de fapt, o dezvoltare a ideii bombardierului spațial german Zenger (vezi „PM” # 8'2004). Acest lucru nu este surprinzător, având în vedere că pozițiile cheie de inginerie din programul spațial american au fost ocupate de specialiști germani. Noul avion rachetă a fost planificat să fie înarmat cu rachete spațiu-spațiu, spațiu-aer și spațiu-sol și bombe convenționale. Suprafața inferioară a X-20 a fost acoperită cu un scut termic metalic din molibden, care poate rezista la temperaturi de până la 1480 ° C, marginile anterioare ale aripii au fost realizate dintr-un aliaj de molibden, care ar putea rezista la temperaturi de până la 1650 ° C. Părți individuale ale vehiculului, care, la intrarea în atmosferă, încălzite până la 2371 ° C, au fost protejate de un grafit întărit și un capac semisferic de zirconiu în nasul fuselajului sau au fost căptușite cu un strat ceramic izolant de niobiu. Pilotul a fost amplasat într-un scaun de evacuare, oferind salvare doar la viteze subsonice. Cabina de pilotaj era echipată cu geamuri laterale și parbriz, protejate de scuturi termice, care au fost aruncate chiar înainte de aterizare. O încărcătură utilă cu o greutate de până la 454 kg a fost plasată în compartimentul din spatele cocoșului. Trenul de aterizare era format din trei barele retractabile echipate cu schiuri.
Dar, spre deosebire de predecesorul său german, X-20 nu era un plan spațial în adevăratul sens al cuvântului. Ar fi trebuit să pornească de la Cape Canaveral în mod tradițional pe vârful vehiculului de lansare Titan-IIIC, care a lansat avionul rachetă pe o orbită cu o altitudine de 97,6 km. Mai mult, X-20 trebuia fie să se accelereze, folosind propriile sale motoare rachete, fie, după ce a realizat o orbită incompletă, să planifice către Edwards AFB. S-a planificat ca prima cădere din avionul B-52 să se facă deja în 1963, primul zbor fără pilot să aibă loc în noiembrie 1964 și primul zbor cu echipaj în mai 1965. Cu toate acestea, acest program militar a murit în liniște mai devreme, incapabil să concureze cu soluția simplă și ieftină - trimiterea astronauților în spațiu pe o rachetă balistică într-o capsulă presurizată, implementată de o organizație civilă NASA.
Răspuns tardiv
În mod ironic, chiar în momentul în care americanii își închideau programul de planor cu rachete pilotate, URSS, impresionată de înregistrările X-15, a decis să „prindă și să depășească” America. În 1965, OKB-155 Artem Mikoyan a fost însărcinat să conducă lucrările pe avioane orbitale și hipersonice, mai precis, cu privire la crearea unui sistem aerospațial în două etape „Spiral”. Subiectul a fost supravegheat de Gleb Lozino-Lozinsky.
„Spiralul” de 115 tone a constat dintr-un avion de accelerare hipersonic de 52 de tone, indexat „50-50”, și un avion orbital cu echipaj de 8, 8 tone (index „50”) situat pe el cu un avion de 54 de tone amplificator de rachete de scenă. Boosterul a atins o viteză hipersonică de 1800 m / s (M = 6) și apoi, după separarea treptelor la o altitudine de 28-30 km, s-a întors la aerodrom. Planul orbital, folosind un rapel de rachetă care funcționează pe combustibil cu fluorură de hidrogen (F2 + H2), a intrat pe orbita de lucru.
Avion de rapel
Echipajul de rapel a fost găzduit într-un habitaclu presurizat cu două locuri cu scaune de evacuare. Avionul viu, împreună cu rapperul, a fost atașat de sus într-o cutie specială, părțile nasului și cozii fiind închise cu carenaje.
Acceleratorul a folosit hidrogen lichefiat drept combustibil, care a fost alimentat într-un bloc de patru motoare cu turboreactor AL-51 dezvoltat de Arkhip Lyulka, care avea o priză de aer comună și funcționa pe o singură duză de expansiune externă supersonică. O caracteristică a motoarelor a fost utilizarea vaporilor de hidrogen pentru a conduce turbina. A doua inovație fundamentală este admisia de aer hipersonică reglabilă integrată, care a folosit aproape întreaga parte frontală a suprafeței inferioare a aripii pentru a comprima aerul care intră în turbine. Gama de zbor estimată a acceleratorului cu o sarcină a fost de 750 km, iar atunci când zburați ca o aeronavă de recunoaștere - mai mult de 7000 km.
Planul orbital
Combaterea aeronavelor orbitale cu un singur loc și echipate cu o lungime de 8 m și o anvergură a aripilor de 7, 4 m a fost efectuată conform schemei „corpului de transport”. Datorită aspectului aerodinamic selectat, din lungimea totală, consolele cu aripi măturate aveau doar 3,4 m, iar restul suprafeței portante era legată de lățimea fuselajului. Consolele de aripă în timpul trecerii secțiunii de formare a plasmei (lansarea pe orbită și faza inițială de coborâre) au fost deviate în sus pentru a exclude un flux direct de căldură în jurul lor. În secțiunea atmosferică a coborârii, planul orbital și-a desfăcut aripile și a trecut la zbor orizontal.
Motoarele de manevră orbitală și două motoare de rachetă cu combustibil lichid de urgență au funcționat cu combustibil AT-NDMG cu fierbere ridicată (azot tetraxid și dimetilhidrazină asimetrică), similar cu cel folosit la rachetele balistice de luptă, care a fost planificat ulterior să fie înlocuit cu fluor mai ecologic. combustibil pe bază. Rezervele de combustibil au fost suficiente pentru un zbor care durează până la două zile, dar sarcina principală a aeronavei orbitale trebuia îndeplinită în timpul primelor 2-3 orbite. Sarcina de luptă a fost de 500 kg pentru varianta de recunoaștere și interceptare și de 2 tone pentru bombardierul spațial. Echipamentele fotografice sau rachetele erau amplasate într-un compartiment din spatele unei cabine-capsulă detașabile a pilotului, care asigura salvarea pilotului în orice etapă a zborului. Aterizarea a fost făcută folosind un motor turbojet pe un aerodrom de pământ cu o viteză de 250 km / h pe un șasiu de schi cu patru posturi.
Pentru a proteja vehiculul de încălzire în timpul frânării în atmosferă, a fost prevăzut un ecran metalic de protecție termică din plăci de oțel VNS rezistent la căldură și aliaje de niobiu dispuse conform principiului „solzilor de pește”. Ecranul a fost suspendat pe rulmenți ceramici care au jucat rolul de bariere termice, iar atunci când temperatura de încălzire a fluctuat, și-a schimbat automat forma, menținând o poziție stabilă față de corp. Astfel, în toate modurile, proiectanții sperau să asigure constanța configurației aerodinamice.
O unitate de lansare de unică folosință în două etape a fost ancorată în planul orbital, pe prima etapă a cărei patru rachete cu propulsie lichidă cu o forță de 25 tf și pe a doua - una. Pentru prima dată, s-a planificat utilizarea oxigenului lichid și a hidrogenului drept combustibil, iar ulterior trecerea la fluor și hidrogen. Etapele acceleratorului, pe măsură ce aeronava a fost pusă pe orbită, au fost separate secvențial și au căzut în ocean.
Planuri mitice
Planul de lucru al proiectului prevedea crearea până în 1968 a unui analog al unei aeronave orbitale cu o altitudine de zbor de 120 km și o viteză de M = 6-8, a scăzut de la bombardierul strategic Tu-95, un fel de răspuns la sistemul de înregistrare american - B-52 și X-15.
Până în 1969, a fost planificată crearea unei aeronave orbitale experimentale cu pilot EPOS, care să semene pe deplin cu o aeronavă orbitală de luptă, care să fie lansată pe orbită de o rachetă de transport Soyuz. În 1970, acceleratorul trebuia, de asemenea, să înceapă să zboare - mai întâi pe kerosen și doi ani mai târziu pe hidrogen. Sistemul complet trebuia să fie lansat în spațiu în 1973. Din acest întreg program grandios, la începutul anilor 1970, au fost construite doar trei EPOS - unul pentru cercetarea zborului la viteza subsonică, unul pentru cercetarea supersonică și unul pentru atingerea hipersonicului. Dar numai primul model a fost destinat să apară în aer în mai 1976, când toate programele similare din Statele Unite au fost deja eliminate. După ce a făcut puțin mai mult de o duzină de ieșiri, în septembrie 1978, după o aterizare nereușită, EPOS a primit daune minore și nu a mai ieșit în aer. După aceea, finanțarea deja redusă pentru program a fost redusă - Ministerul Apărării era deja ocupat cu dezvoltarea unui alt răspuns pentru americani - sistemul Energia - Buran.
Subiect blocat
În ciuda închiderii oficiale a programului Spiral, munca cheltuită nu a fost în zadar. Bazele create și experiența acumulată în lucrul la „Spirala” au facilitat și accelerat foarte mult construcția navei spațiale reutilizabile „Buran”. Folosind experiența acumulată, Gleb Lozino-Lozinsky a condus crearea planorului Buran. Viitorul cosmonaut Igor Volk, care a efectuat zboruri pe un analog subsonic al EPOS, a fost ulterior primul care a pilotat analogul atmosferic al Buran BTS-002 și a devenit comandantul unui detașament de piloți de testare în cadrul programului Buran.
