I midten af forrige århundrede kunne bemandede jetfly, der gradvist mestrede nye hastigheder og højder, komme tæt på tærsklen til rummet.
Amerikansk udfordring
De første succeser blev opnået af amerikanerne: den 14. oktober 1947 faldt testpilot Chuck Yeager på et eksperimentelt X-1 raketfly fra B-29 "flyvende fæstning" allerede den 12. december 1953 på en forbedret X-1A raketfly, nåede han en maksimal hastighed på 2655 km / t (M = 2, 5) i over 21 km højde. I 1953 begyndte test af X -2 raketflyet, hvor rekordhastigheden ved vandret flyvning på 3360 km / t blev nået den 25. juli 1956 og i begyndelsen af september 1956 - 38 430 m højde.
I juni 1954 påbegyndte USA et testprogram for det Kh-15 hypersoniske vingede raketfly, der startede under vingen af et konverteret B-52 strategisk bombefly, måtte udvikle en hastighed seks gange lydens hastighed i en få minutter og nå en højde på 76 km! Flyvningen af den første prøve under flyets vinge blev afsluttet den 10. maj 1959, og den 8. juni blev X-15 for første gang adskilt fra B-52 og foretog en uafhængig svæveflyvning. Den første aktivering af raketmotoren blev udført den 17. september, og i yderligere testflyvninger "væltede rekorderne" efter hinanden - den 4. august 1960 blev en hastighed på 3514 km / t nået, og den 12. august - en højde på 41.605 m; Den 7. marts 1961 nåede Kh-15 en hastighed på 4264 km / t, under flyvning den 31. marts blev der taget en højde på 50.300 meter; Den 21. april blev en hastighed på 5033 km / t nået, den 12. september - allerede 5832 km / t. Linjen på en kilometer, der betragtes som den "officielle" rumgrænse, blev krydset den 22. august 1963 - den maksimale flyvehøjde var 107.906 m!
Rum skiløber
Inspireret af succesen med X-15 begyndte US Air Force udviklingen af et militært rumraketfly som en del af Dyna Soar-projektet (fra Dynamic Soaring). Raketflyet, kaldet X-20, skulle flyve med en hastighed på 24.000 km / t og var faktisk en udvikling af ideen om det tyske rumbomber Zenger (se "PM" # 8'2004). Dette er ikke overraskende, da de centrale ingeniørstillinger i det amerikanske rumprogram blev besat af tyske specialister. Det nye raketfly var planlagt til at være bevæbnet med rum til rum, rum til luft og rum til jord missiler og konventionelle bomber. Den nedre overflade af X-20 var dækket af et metal varmeskærm lavet af molybdæn, som kan modstå temperaturer op til 1480 ° C, vingens forkant var lavet af en molybdænlegering, som kunne modstå temperaturer op til 1650 ° C. Individuelle dele af køretøjet, der, når de kom ind i atmosfæren, blev opvarmet til 2371 ° C, blev beskyttet af en forstærket grafit og en zirkoniumkugleformet hætte i skrogets næse eller var beklædt med et keramisk isolerende niobiumbelægning. Piloten var placeret i et udstødningssæde, der kun gav redning ved subsoniske hastigheder. Cockpittet var udstyret med sidevinduer og en forrude, beskyttet af varmeskærme, som faldt lige før landing. En nyttelast på op til 454 kg blev anbragt i rummet bag hanen. Landingsstellet bestod af tre indtrækbare stivere udstyret med ski.
Men i modsætning til sin tyske forgænger var X-20 ikke et rumfly i ordets egentlige betydning. Det skulle starte fra Cape Canaveral på traditionel vis oven på Titan-IIIC-affyringsvognen, der lancerede raketflyet i en bane med en højde på 97,6 km. Ydermere måtte X-20 enten accelerere sig selv ved hjælp af sine egne raketmotorer eller efter at have gennemført en ufuldstændig bane planlægge Edwards AFB. Det var planlagt, at det første fald fra B-52-flyet ville blive foretaget allerede i 1963, den første ubemandede flyvning ville finde sted i november 1964 og den første bemandede flyvning i maj 1965. Dette militære program døde dog stille og roligt tidligere, ude af stand til at konkurrere med den enkle og billige løsning - at sende astronauter ud i rummet på en ballistisk raket i en kapsel under tryk, implementeret af en civil organisation NASA.
Forsinket svar
Ironisk nok besluttede Sovjetunionen i det øjeblik, da amerikanerne lukkede deres program med bemandede raketflyvemaskiner, imponeret over X-15-pladerne, at "indhente og overhale" Amerika. I 1965 blev OKB-155 Artem Mikoyan instrueret i at lede arbejdet med orbitale og hypersoniske fly, mere præcist, om oprettelsen af et to-trins luftfartssystem "Spiral". Emnet blev overvåget af Gleb Lozino-Lozinsky.
115-tons "Spiral" bestod af et 52-tons hypersonisk acceleratorfly, indekseret "50-50" og et 8, 8-tons bemandet orbitalfly (indeks "50") placeret på det med et 54-ton to- etape raketforstærker. Boosteren nåede en hypersonisk hastighed på 1800 m / s (M = 6), og vendte derefter tilbage til flyvepladsen efter at have adskilt trinene i en højde af 28-30 km. Orbitalplanet, der brugte en raketforstærker, der opererede med brintfluorid (F2 + H2) brændstof, kom ind i arbejdskredsen.
Booster fly
Booster-besætningen var indkvarteret i et to-personers cockpit under tryk med udkastningssæder. Det levende fly blev sammen med raketforstærkeren fastgjort ovenfra i en særlig kasse, hvor næsen og halen blev lukket med fairings.
Acceleratoren brugte flydende brint som brændstof, som blev ført ind i en blok med fire AL-51 turbojetmotorer udviklet af Arkhip Lyulka, som havde et fælles luftindtag og opererede på en enkelt supersonisk ekstern ekspansionsdyse. Et træk ved motorerne var brugen af brintdamp til at drive turbinen. Den anden grundlæggende innovation er det integrerede, justerbare hypersoniske luftindtag, der brugte næsten hele den forreste del af den nedre vingeflade til at komprimere luften, der kom ind i møllerne. Acceleratorens anslåede flyveområde med en belastning var 750 km, og når man flyver som rekognoseringsfly - mere end 7000 km.
Orbitalt plan
Bekæmp genanvendeligt bemandet enkeltsædet orbitalfly med en længde på 8 m og et vingefang på 7, 4 m blev udført i henhold til "bærende krop" -ordningen. På grund af det valgte aerodynamiske layout, fra det samlede spænd, havde de fejede vingekonsoller kun 3,4 m, og resten af lejeoverfladen var relateret til bredden af flykroppen. Vingekonsolerne under passagen af plasmadannelsessektionen (lancering i kredsløb og den indledende nedstigningsfase) blev afbøjet opad for at udelukke en direkte varmestrøm omkring dem. I den atmosfæriske del af nedstigningen foldede orbitalplanet sine vinger ud og skiftede til vandret flyvning.
Orbital manøvreringsmotorer og to nøddrevne flydende raketmotorer kørte på højkogende AT-NDMG-brændstof (nitrogentetraxid og asymmetrisk dimethylhydrazin), svarende til det, der blev brugt på kampballistiske missiler, som senere blev planlagt udskiftet med mere miljøvenligt fluor- baseret brændstof. Brændstofreserverne var tilstrækkelige til en flyvning, der varede op til to dage, men orbitalflyets hovedopgave skulle udføres i løbet af de første 2-3 baner. Kampen belastningen var 500 kg for rekognoscering og interceptor variant og 2 tons for rumbombefly. Fotografisk udstyr eller missiler var placeret i et rum bag en aftagelig cockpit-kapsel af piloten, som gav piloten redning på ethvert tidspunkt af flyvningen. Landingen blev foretaget ved hjælp af en turbojetmotor på en snavsflyveplads med en hastighed på 250 km / t på et fire-stolpeskis chassis.
For at beskytte køretøjet mod opvarmning under opbremsning i atmosfæren blev der tilvejebragt en varmebeskyttende metalskærm fra plader af varmebestandigt stål VNS og niobiumlegeringer arrangeret efter princippet om "fiskeskæl". Skærmen blev suspenderet på keramiske lejer, der spillede rollen som termiske barrierer, og når opvarmningstemperaturen svingede, ændrede den automatisk form og opretholdt en stabil position i forhold til kroppen. I alle tilstande håbede designerne således at sikre den aerodynamiske konfigurations konstanthed.
En engangs to-trins opsendelsesenhed blev anbragt til orbitalplanet, på den første etape, hvor der var fire flydende drivraketmotorer med et tryk på 25 tf, og på den anden-en. For første gang var det planlagt at bruge flydende ilt og brint som brændstof, og senere at skifte til fluor og brint. Acceleratorens stadier, da flyet blev sat i kredsløb, blev sekventielt adskilt og faldt i havet.
Mytiske planer
Arbejdsplanen for projektet gav mulighed for i 1968 at oprette en analog af et orbitalt fly med en flyvehøjde på 120 km og en hastighed på M = 6-8, faldt fra Tu-95 strategiske bombefly, en slags reaktion til det amerikanske pladesystem-B-52 og X-15.
I 1969 var det planlagt at oprette et eksperimentelt bemandet orbitalt fly EPOS, der fuldt ud ligner et kampfly, der ville blive sendt i kredsløb af en Soyuz -luftfartsraket. I 1970 skulle speederen også begynde at flyve - først på petroleum og to år senere på brint. Det komplette system skulle lanceres i rummet i 1973. Af hele dette storslåede program blev der i begyndelsen af 1970'erne kun bygget tre EPOS - et til forskning i flyvning med subsonisk hastighed, et til supersonisk forskning og et til at nå hypersonisk. Men kun den første model var bestemt til at stige op i luften i maj 1976, da alle lignende programmer i USA allerede var blevet udfaset. Efter at have foretaget lidt mere end et dusin sortier, i september 1978, efter en mislykket landing, modtog EPOS mindre skader og steg ikke op i luften igen. Derefter blev den allerede sparsomme finansiering af programmet indskrænket - Forsvarsministeriet havde allerede travlt med at udvikle et andet svar til amerikanerne - Energia - Buran -systemet.
Låst emne
På trods af den officielle lukning af Spiral -programmet var det arbejdede arbejde ikke forgæves. Grundlaget og den erfaring, der er opnået i arbejdet med "Spiralen", lettede og fremskyndede i høj grad konstruktionen af det genanvendelige rumfartøj "Buran". Ved hjælp af de opnåede erfaringer ledte Gleb Lozino-Lozinsky oprettelsen af Buran-svæveflyet. Den fremtidige kosmonaut Igor Volk, der foretog flyvninger på en subsonisk analog af EPOS, var efterfølgende den første til at flyve den atmosfæriske analog af Buran BTS-002 og blev chef for en afdeling af testpiloter under Buran-programmet.
