V polovici minulého storočia sa prúdové lietadlá s posádkou, postupne ovládajúce nové rýchlosti a výšky, dokázali priblížiť k prahu vesmíru.
Americká výzva
Prvé úspechy dosiahli Američania: 14. októbra 1947 testovací pilot Chuck Yeager na experimentálnom raketovom lietadle X-1 spadol z „lietajúcej pevnosti“B-29 už 12. decembra 1953 na vylepšenom X-1A raketové lietadlo, dosiahol maximálnu výšku 2655 km / h (M = 2, 5) vo výške nad 21 km. V roku 1953 sa začali testy raketového lietadla X -2, na ktorom bola 25. júla 1956 dosiahnutá rekordná rýchlosť v horizontálnom lete 3360 km / h a na začiatku septembra 1956 - výška 38 430 m.
V júni 1954 začali Spojené štáty testovací program pre hypersonické krídlové raketové lietadlo Kh-15, ktoré počnúc spod krídla upraveného strategického bombardéra B-52 muselo vyvinúť rýchlosť šesťnásobku rýchlosti zvuku v pár minút a dosiahnete výšku 76 km! Let prvej vzorky pod krídlom lietadla bol dokončený 10. mája 1959 a 8. júna sa X-15 prvýkrát oddelil od B-52 a vykonal nezávislý kĺzavý let. Prvá aktivácia raketového motora bola vykonaná 17. septembra a pri ďalších testovacích letoch sa rekordy „sypali“jeden za druhým - 4. augusta 1960 bola dosiahnutá rýchlosť 3514 km / h a 12. augusta - nadmorská výška 41 605 m; 7. marca 1961 dosiahol Kh-15 rýchlosť 4264 km / h, za letu 31. marca bola vzatá nadmorská výška 50 300 metrov; 21. apríla bola dosiahnutá rýchlosť 5033 km / h, 12. septembra - už 5832 km / h. Kilometrová hranica, ktorá je považovaná za „oficiálnu“hranicu vesmíru, bola prekročená 22. augusta 1963 - maximálna výška letu bola 107 906 m!
Vesmírny lyžiar
Americké vojenské letectvo, inšpirované úspechom X-15, začalo s vývojom vojenského vesmírneho raketového lietadla v rámci projektu Dyna Soar (od Dynamic Soaring). Raketové lietadlo s názvom X-20 malo lietať rýchlosťou 24 000 km / h a v skutočnosti išlo o vývoj myšlienky nemeckého vesmírneho bombardéra Zenger (pozri „PM“č. 8'2004.). To nie je prekvapujúce, pretože kľúčové inžinierske pozície v americkom vesmírnom programe zastávali nemeckí špecialisti. Nové raketové lietadlo bolo plánované vyzbrojené raketami typu priestor-priestor, vesmír-vzduch a priestor-zem a konvenčnými bombami. Spodný povrch X-20 bol pokrytý kovovým tepelným štítom z molybdénu, ktorý odoláva teplotám až 1480 ° C, nábehové hrany krídla boli vyrobené zo zliatiny molybdénu, ktorá odolávala teplotám až 1650 ° C. Jednotlivé časti vozidla, ktoré sa po vstupe do atmosféry zahriali na 2371 ° C, boli chránené zosilneným grafitom a zirkónovým polguľovitým uzáverom v nose trupu alebo boli obložené keramickým izolačným nióbovým povlakom. Pilot bol umiestnený vo vystreľovacom sedadle a poskytoval záchranu iba pri podzvukových rýchlostiach. Kokpit bol vybavený bočnými oknami a čelným sklom chráneným tepelnými štítmi, ktoré boli odhodené tesne pred pristátím. Do priestoru za kohútom bolo umiestnených užitočné zaťaženie s hmotnosťou až 454 kg. Podvozok pozostával z troch zaťahovacích vzpier vybavených lyžami.
Ale na rozdiel od svojho nemeckého predchodcu nebol X-20 vesmírnym lietadlom v pravom zmysle slova. Malo štartovať z mysu Canaveral tradičným spôsobom na vrchole nosnej rakety Titan-IIIC, ktorá raketové lietadlo vyniesla na obežnú dráhu s nadmorskou výškou 97,6 km. Ďalej musel X-20 buď sám zrýchliť pomocou vlastných raketových motorov, alebo po dokončení neúplnej obežnej dráhy naplánovať Edwards AFB. Plánovalo sa, že prvý pád z lietadla B-52 bude vykonaný už v roku 1963, prvý let bez posádky sa uskutoční v novembri 1964 a prvý let s posádkou v máji 1965. Tento vojenský program však potichu zomrel skôr a nedokázal konkurovať jednoduchému a lacnému riešeniu - posielať astronautov do vesmíru na balistickej rakete v natlakovanej kapsule, ktorú realizovala civilná organizácia NASA.
Oneskorená odpoveď
Je iróniou osudu, že práve v momente, keď Američania zatvárali svoj program raketových lietadiel s posádkou, sa ZSSR, dojatý rekordmi X-15, rozhodol „dobehnúť a predbehnúť“Ameriku. V roku 1965 dostal OKB-155 Artem Mikoyan pokyn viesť práce na orbitálnych a hypersonických lietadlách, presnejšie na vytvorení dvojstupňového leteckého a kozmického systému „Špirála“. Na tému dohliadal Gleb Lozino-Lozinsky.
115-tonová „špirála“pozostávala z 52-tonového nadzvukového urýchľovača s indexom „50-50“a 8,8-tonového orbitálneho lietadla s posádkou (index „50“) umiestneného na ňom s 54-tonovým dvoj- stupňový raketový posilňovač. Posilňovač dosiahol hypersonickú rýchlosť 1 800 m / s (M = 6) a potom, po oddelení schodov vo výške 28-30 km, sa vrátil na letisko. Orbitálna rovina pomocou raketového posilňovača poháňaného palivom fluorovodíkom (F2 + H2) vstúpila na pracovnú dráhu.
Pomocné lietadlo
Posilňovacia posádka bola umiestnená v dvojmiestnom pretlakovom kokpite s vystreľovacími sedadlami. Živé lietadlo bolo spolu s raketovým posilňovačom pripevnené zhora v špeciálnom boxe, pričom časti nosa a chvosta boli uzavreté kapotážami.
Urýchľovač používal ako palivo skvapalnený vodík, ktorý bol privádzaný do bloku štyroch prúdových motorov AL-51 vyvinutých spoločnosťou Arkhip Lyulka, ktoré mali spoločný prívod vzduchu a fungovali na jednej nadzvukovej vonkajšej expanznej dýze. Charakteristickou črtou motorov bolo používanie vodíkových pár na pohon turbíny. Druhou zásadnou novinkou je integrovaný, nastaviteľný nadzvukový prívod vzduchu, ktorý využíval takmer celú prednú časť spodnej plochy krídla na stláčanie vzduchu vstupujúceho do turbín. Odhadovaný letový dosah akcelerátora s nákladom bol 750 km a pri lete ako prieskumné lietadlo viac ako 7 000 km.
Orbitálne lietadlo
Bojové opakovane použiteľné jednomiestne orbitálne lietadlo s ľudskou posádkou s dĺžkou 8 ma rozpätím krídel 7,4 m sa uskutočnilo podľa schémy „nosného tela“. Vzhľadom na zvolené aerodynamické usporiadanie mali konzoly strhnutého krídla z celkového rozpätia iba 3,4 m a zvyšok nosnej plochy súvisel so šírkou trupu. Krídlové konzoly počas prechodu sekciou tvorby plazmy (štart na obežnú dráhu a počiatočná fáza klesania) boli odklonené nahor, aby sa vylúčil priamy tok tepla okolo nich. V atmosférickej časti zostupu orbitálna rovina rozložila krídla a prepla na horizontálny let.
Orbitálne manévrovacie motory a dva núdzové raketové motory na kvapalné palivo poháňali vysokovriace palivo AT-NDMG (oxid dusičitý a asymetrický dimetylhydrazín), podobné tým, ktoré sa používajú na bojové balistické rakety, ktoré sa neskôr plánovalo nahradiť ekologickejším fluórom- palivo na báze. Zásoby paliva boli dostatočné na let trvajúci až dva dni, ale hlavnú úlohu orbitálneho lietadla bolo potrebné vykonať počas prvých 2-3 obehov. Bojové zaťaženie bolo 500 kg pre prieskumný a záchytný variant a 2 tony pre vesmírny bombardér. Fotografické vybavenie alebo rakety boli umiestnené v oddelení za odnímateľnou kapsulou pilotnej kabíny, ktorá zaisťovala záchranu pilota v akejkoľvek fáze letu. Pristátie sa uskutočnilo pomocou prúdového motora na prašnom letisku pri rýchlosti 250 km / h na štvorstĺpovom lyžiarskom podvozku.
Na ochranu vozidla pred zahrievaním pri brzdení v atmosfére bola tepelne tienená kovová clona poskytnutá z dosiek zo žiaruvzdornej ocele VNS a nióbových zliatin usporiadaných podľa princípu „rybích šupín“. Obrazovka bola zavesená na keramických ložiskách, ktoré plnili úlohu tepelných bariér, a keď teplota vykurovania kolísala, automaticky zmenila svoj tvar a udržiavala stabilnú polohu voči telu. Dizajnéri teda vo všetkých režimoch dúfali, že zaistia stálosť aerodynamickej konfigurácie.
Jednorázová dvojstupňová štartovacia jednotka bola ukotvená k orbitálnej rovine, v prvom stupni boli štyri raketové motory na kvapalné palivo s ťahom 25 tf a v druhom-jeden. Prvýkrát sa plánovalo použiť ako palivo tekutý kyslík a vodík a neskôr prejsť na fluór a vodík. Fázy akcelerátora, keď sa lietadlo dostalo na obežnú dráhu, boli postupne oddelené a spadli do oceánu.
Mýtické plány
Plán práce na projekte predpokladal do roku 1968 vytvorenie analógu orbitálneho lietadla s letovou výškou 120 km a rýchlosťou M = 6-8, ktoré upustilo od strategického bombardéra Tu-95, čo je druh reakcie. do amerického rekordného systému-B-52 a X-15.
Do roku 1969 sa plánovalo vytvorenie experimentálneho pilotovaného orbitálneho lietadla EPOS, ktoré sa úplne podobá na bojové orbitálne lietadlo, ktoré by na obežnú dráhu vyniesla nosná raketa Sojuz. V roku 1970 mal údajne začať lietať aj urýchľovač - najskôr na petrolej a o dva roky neskôr na vodík. Kompletný systém mal byť vypustený do vesmíru v roku 1973. Z celého tohto grandiózneho programu boli na začiatku 70. rokov minulého storočia postavené iba tri EPOS - jeden na výskum letu podzvukovou rýchlosťou, jeden na nadzvukový výskum a jeden na dosiahnutie hypersonického. Ale iba prvý model bol určený na to, aby vystúpil do vzduchu v máji 1976, keď už boli všetky podobné programy v USA vyradené. Po vykonaní viac ako desiatok bojových letov, v septembri 1978, po neúspešnom pristátí, EPOS utrpel menšie škody a viac nevystúpil do vzduchu. Potom sa už obmedzené množstvo financií na program obmedzilo - ministerstvo obrany už bolo zaneprázdnené vývojom ďalšej reakcie na Američanov - systému Energia - Buran.
Uzamknutá téma
Napriek oficiálnemu ukončeniu programu Spiral, vynaložené práce neboli márne. Vytvorené základy a skúsenosti získané pri práci na „špirále“výrazne uľahčili a urýchlili stavbu opakovane použiteľnej kozmickej lode „Buran“. S využitím získaných skúseností viedol Gleb Lozino-Lozinsky vytvorenie vetroňa Buran. Budúci kozmonaut Igor Volk, ktorý lietal podzvukovým analógom EPOS, následne ako prvý letel s atmosférickým analógom Buran BTS-002 a stal sa veliteľom oddelenia testovacích pilotov v rámci programu Buran.
