I mitten av förra seklet kunde bemannade jetflygplan, som gradvis behärskade nya hastigheter och höjder, komma nära rymdens tröskel.
Amerikansk utmaning
De första framgångarna uppnåddes av amerikanerna: den 14 oktober 1947 tappade testpiloten Chuck Yeager på ett experimentellt X-1 raketplan från B-29 "flygande fästning" redan den 12 december 1953 på en förbättrad X-1A raketplan nådde han en maxhastighet på 2655 km / h (M = 2, 5) på en höjd av över 21 km. År 1953 började tester av raketplanet X -2, på vilket en rekordhastighet i horisontell flygning på 3360 km / h nåddes den 25 juli 1956 och i början av september 1956 - 38 430 m höjd.
I juni 1954 inledde USA ett testprogram för det hypersoniska flygplanet Kh-15, med vingar, som, med början under vingen på ett konverterat B-52 strategiskt bombplan, fick utveckla en hastighet sex gånger ljudets hastighet i en några minuter och nå en höjd av 76 km! Flygningen av det första provet under flygplanets vinge slutfördes den 10 maj 1959 och den 8 juni separerade X-15 för första gången från B-52 och gjorde en oberoende glidflygning. Den första aktiveringen av raketmotorn genomfördes den 17 september, och vid ytterligare testflygningar "öste" rekorden efter varandra - den 4 augusti 1960 nåddes en hastighet på 3514 km / h och den 12 augusti - en höjd av 41 605 m; Den 7 mars 1961 nådde Kh-15 en hastighet av 4264 km / h, under flygning den 31 mars togs en höjd av 50 300 meter; Den 21 april nåddes en hastighet på 5033 km / h, den 12 september - redan 5832 km / h. Enkilometerlinjen, som anses vara den "officiella" rymdgränsen, korsades den 22 augusti 1963 - den maximala flyghöjden var 107 906 m!
Rymdåkare
Inspirerat av framgången med X-15 började US Air Force utvecklingen av ett militärt rymdraketplan som en del av Dyna Soar-projektet (från Dynamic Soaring). Raketplanet, kallat X-20, var tänkt att flyga med en hastighet av 24 000 km / h och var i själva verket en utveckling av idén om det tyska rymdflygplanet Zenger (se "PM" # 8'2004). Detta är inte förvånande, med tanke på att viktiga ingenjörstjänster i det amerikanska rymdprogrammet innehades av tyska specialister. Det nya raketplanet var planerat att vara beväpnat med rymd-till-rymd-, rymd-till-luft- och rymd-till-jord-missiler och konventionella bomber. Den nedre ytan av X-20 var täckt med en metallvärmesköld av molybden, som tål temperaturer upp till 1480 ° C, vingens främre kanter var gjorda av en molybdenlegering, som tål temperaturer upp till 1650 ° C. Enskilda delar av fordonet som, när de kom in i atmosfären, värmdes upp till 2371 ° C, skyddades av en förstärkt grafit och ett zirkonium halvklotformat lock i skrovets näsa eller var fodrade med en keramisk isolerande niobiumbeläggning. Piloten befann sig i ett utkastningssäte och gav räddning endast vid subsoniska hastigheter. Cockpiten var utrustad med sidorutor och en vindruta, skyddad av värmesköldar, som tappades strax före landning. En nyttolast som väger upp till 454 kg placerades i facket bakom hanen. Landningsstället bestod av tre infällbara fjäderben utrustade med skidor.
Men till skillnad från sin tyska föregångare var X-20 inte ett rymdplan i ordets egentliga bemärkelse. Det var tänkt att börja från Cape Canaveral på traditionellt sätt ovanpå Titan-IIIC-uppskjutningsfordonet, som sköt raketplanet in i en bana med en höjd av 97,6 km. Vidare var X-20 tvungen att antingen accelerera sig själv med sina egna raketmotorer eller, efter att ha genomfört en ofullständig bana, planera Edwards AFB. Det var planerat att den första droppen från B-52-flygplanet skulle göras redan 1963, den första obemannade flygningen skulle äga rum i november 1964 och den första bemannade flygningen i maj 1965. Detta militära program dog dock tyst tidigare, oförmöget att konkurrera med den enkla och billiga lösningen - att skicka astronauter ut i rymden på en ballistisk raket i en kapsel under tryck, implementerad av en civil organisation NASA.
Försenat svar
Ironiskt nog, i det ögonblick då amerikanerna avslutade sitt program med bemannade raketflygplan, beslutade Sovjetunionen, imponerad av X-15-skivorna, att "komma ikapp och ta om" Amerika. År 1965 instruerades OKB-155 Artem Mikoyan att leda arbetet med orbital- och hypersoniska flygplan, närmare bestämt om skapandet av ett tvåstegs rymdsystem "Spiral". Ämnet övervakades av Gleb Lozino-Lozinsky.
115-ton "Spiral" bestod av ett 52-ton hypersoniskt acceleratorflygplan, indexerat "50-50", och ett 8, 8-ton bemannat orbitalflygplan (index "50") placerat på det med ett 54-ton två- scenen raketförstärkare. Boostern nådde en hypersonisk hastighet på 1800 m / s (M = 6), och återvände sedan efter att ha separerat stegen på en höjd av 28-30 km till flygfältet. Orbitalplanet, med hjälp av en raketförstärkare som fungerar på vätefluorid (F2 + H2), gick in i arbetsbanan.
Boosterplan
Förstärkningsbesättningen var inrymd i en tvåsitsad cockpit med trycksättning med utkastningssäten. Det levande flygplanet, tillsammans med raketförstärkaren, fästes uppifrån i en speciell låda, där näsan och svansdelarna stängdes med kåpor.
Acceleratorn använde flytande väte som bränsle, som matades in i ett block av fyra AL-51 turbojetmotorer som utvecklats av Arkhip Lyulka, som hade ett gemensamt luftintag och drivs på ett enda supersoniskt yttre expansionsmunstycke. En egenskap hos motorerna var användningen av vätgas för att driva turbinen. Den andra grundläggande innovationen är det integrerade, justerbara hypersoniska luftintaget, som använde nästan hela den främre delen av den nedre vingytan för att komprimera luften som kom in i turbinerna. Den uppskattade flygsträckan för acceleratorn med en last var 750 km, och vid flygning som ett spaningsflygplan - mer än 7000 km.
Orbitalplan
Bekämpa återanvändbara bemannade enkelsitsiga orbitalflygplan med en längd av 8 m och ett vingspann på 7, 4 m utfördes enligt "bärkroppen" -schemat. På grund av den valda aerodynamiska layouten, från det totala spannet, hade de svepade vingkonsolerna endast 3,4 m, och resten av lagerytan var relaterad till bredden på flygkroppen. Vingekonsolerna under passagen av plasmabildningssektionen (lansering i omloppsbana och den inledande nedstigningsfasen) avböjdes uppåt för att utesluta ett direkt värmeflöde runt dem. I den atmosfäriska delen av nedstigningen fällde orbitalplanet ut sina vingar och bytte till horisontell flygning.
Orbitalmanövreringsmotorer och två nödvätskedrivande raketmotorer körde på högkokande AT-NDMG-bränsle (kvävetetraxid och asymmetrisk dimetylhydrazin), liknande den som användes på stridsballistiska missiler, som senare planerades att ersättas med mer miljövänligt fluor- baserat bränsle. Bränslereserverna var tillräckliga för en flygning som varade upp till två dagar, men huvuduppgiften för banflygplanet måste utföras under de första 2-3 banorna. Stridsbelastningen var 500 kg för spanings- och avlyssningsvarianten och 2 ton för rymdbombplan. Fotoutrustning eller missiler var belägna i en kupé bakom en avtagbar cockpit-kapsel till piloten, vilket gav piloten räddning i alla stadier av flygningen. Landningen gjordes med hjälp av en turbojetmotor på ett smutsflygfält med en hastighet av 250 km / h på ett fyrstolps skidchassi.
För att skydda fordonet från uppvärmning under inbromsning i atmosfären tillhandahålls en värmeskyddande metallskärm från plattor av värmebeständigt stål VNS och nioblegeringar arrangerade enligt principen om "fiskskalor". Skärmen hängde på keramiska lager som spelade rollen som termiska barriärer, och när uppvärmningstemperaturen varierade ändrade den automatiskt form och bibehöll en stabil position i förhållande till kroppen. Således hoppades konstruktörerna i alla lägen för att säkerställa att den aerodynamiska konfigurationen var konstant.
En engångs tvåstegs lanseringsenhet dockades till orbitalplanet, i det första steget fanns fyra vätskedrivande raketmotorer med en dragkraft på 25 tf, och på den andra-en. För första gången var det planerat att använda flytande syre och väte som bränsle, och senare att byta till fluor och väte. Acceleratorns stadier, när flygplanet sattes i omloppsbana, separerades sekventiellt och föll i havet.
Mytiska planer
Arbetsplanen för projektet förutsatte att 1968 framställas en analog av ett orbitalflygplan med en flyghöjd på 120 km och en hastighet på M = 6-8, minskade från det strategiska bombplanet Tu-95, ett slags svar till det amerikanska skivsystemet-B-52 och X-15.
År 1969 var det planerat att skapa ett experimentellt bemannat orbitalflygplan EPOS, som har full likhet med ett stridsflygplan, som skulle skjutas i omloppsbana av en Soyuz -bärraket. År 1970 skulle acceleratorn också börja flyga - först på fotogen och två år senare på väte. Det kompletta systemet skulle lanseras i rymden 1973. Av hela detta grandiosa program, i början av 1970 -talet, byggdes endast tre EPOS - ett för att forska flygning med subsonisk hastighet, ett för supersonisk forskning och ett för att nå hypersonisk. Men bara den första modellen var avsedd att stiga upp i luften i maj 1976, när alla liknande program i USA redan hade fasats ut. Efter att ha gjort lite mer än ett dussin sortier, i september 1978, efter en misslyckad landning, fick EPOS mindre skador och steg inte upp i luften igen. Därefter begränsades den redan knappa finansieringen av programmet - försvarsministeriet var redan upptagen med att utveckla ett annat svar till amerikanerna - Energia - Buran -systemet.
Låst ämne
Trots den officiella nedläggningen av Spiral -programmet var det utgifter som inte gjordes förgäves. Grundarbetet som skapats och erfarenheten från arbetet med "Spiralen" underlättade och påskyndade konstruktionen av det återanvändbara rymdfarkosten "Buran". Med hjälp av den erfarenhet som gjorts ledde Gleb Lozino-Lozinsky skapandet av Buran-segelflygplanet. Den framtida kosmonauten Igor Volk, som gjorde flygningar på en subsonisk analog av EPOS, var därefter den första som flydde den atmosfäriska analogen av Buran BTS-002 och blev befälhavare för en avdelning av testpiloter under Buran-programmet.
