V polovině minulého století se proudová letadla s lidskou posádkou, postupně ovládající nové rychlosti a výšky, dokázala přiblížit k prahu vesmíru.
Americká výzva
Prvních úspěchů dosáhli Američané: 14. října 1947 zkušební pilot Chuck Yeager na experimentálním raketovém letounu X-1 spadl z „létající pevnosti“B-29 již 12. prosince 1953 na vylepšeném X-1A raketové letadlo, dosáhl maximální rychlosti 2655 km / h (M = 2, 5) ve výšce přes 21 km. V roce 1953 začaly zkoušky raketového letounu X -2, na kterém bylo 25. července 1956 dosaženo rekordní rychlosti v horizontálním letu 3360 km / h a na začátku září 1956 - výška 38 430 m.
V červnu 1954 zahájily Spojené státy testovací program pro hypersonické křídlové raketové letadlo Kh-15, které počínaje zpod křídla upraveného strategického bombardéru B-52 muselo vyvinout rychlost šestkrát vyšší než rychlost zvuku v pár minut a dosáhnete výšky 76 km! Let prvního vzorku pod křídlem letadla byl dokončen 10. května 1959 a 8. června se X-15 poprvé oddělil od B-52 a provedl nezávislý klouzavý let. První aktivace raketového motoru byla provedena 17. září a při dalších zkušebních letech se rekordy „sypaly“jeden za druhým - 4. srpna 1960 bylo dosaženo rychlosti 3514 km / h a 12. srpna - nadmořská výška 41 605 m; 7. března 1961 dosáhl Kh-15 rychlosti 4264 km / h, za letu 31. března byla vzata výška 50 300 metrů; 21. dubna bylo dosaženo rychlosti 5033 km / h, 12. září - již 5832 km / h. Jednokilometrová čára, která je považována za „oficiální“hranici vesmíru, byla překročena 22. srpna 1963 - maximální výška letu byla 107 906 m!
Vesmírný lyžař
Inspirováno úspěchem X-15 zahájilo americké letectvo vývoj vojenského vesmírného raketového letadla v rámci projektu Dyna Soar (od Dynamic Soaring). Raketové letadlo zvané X-20 mělo letět rychlostí 24 000 km / h a ve skutečnosti šlo o vývoj myšlenky německého vesmírného bombardéru Zenger (viz „PM“# 8'2004). To není překvapující, vzhledem k tomu, že klíčové inženýrské pozice v americkém vesmírném programu zastávali němečtí specialisté. Nové raketové letadlo mělo být vyzbrojeno raketami typu prostor-prostor, prostor-vzduch a prostor-země a konvenčními bombami. Spodní povrch X-20 byl pokryt kovovým tepelným štítem z molybdenu, který odolává teplotám až 1480 ° C, náběžné hrany křídla byly vyrobeny ze slitiny molybdenu, která odolávala teplotám až 1650 ° C. Jednotlivé části vozidla, které se po vstupu do atmosféry zahřály až na 2371 ° C, byly chráněny zesíleným grafitem a zirkoniovou polokulovitou čepicí v přídi trupu nebo byly obloženy keramickým izolačním niobovým povlakem. Pilot byl umístěn na vystřelovací sedačce a poskytoval záchranu pouze při podzvukových rychlostech. Kokpit byl vybaven bočními okny a čelním sklem chráněným tepelnými štíty, které byly shozeny těsně před přistáním. Do prostoru za kohoutem bylo umístěno užitečné zatížení o hmotnosti až 454 kg. Podvozek se skládal ze tří zatahovacích vzpěr vybavených lyžemi.
Ale na rozdíl od svého německého předchůdce nebyl X-20 vesmírným letadlem v pravém slova smyslu. Mělo startovat z mysu Canaveral tradičním způsobem na vrcholu nosné rakety Titan-IIIC, která raketové letadlo vynesla na oběžnou dráhu s nadmořskou výškou 97,6 km. Dále měl X-20 buď zrychlit sám, pomocí vlastních raketových motorů, nebo po dokončení neúplné oběžné dráhy naplánovat Edwards AFB. Bylo plánováno, že první pokles z letounu B-52 bude proveden již v roce 1963, první bezpilotní let se uskuteční v listopadu 1964 a první pilotovaný let v květnu 1965. Tento vojenský program však potichu zemřel dříve a nebyl schopen konkurovat jednoduchému a levnému řešení - poslat astronauty do vesmíru na balistické raketě v tlakové kapsli, kterou realizovala civilní organizace NASA.
Opožděná reakce
Je ironií, že právě ve chvíli, kdy Američané uzavírali svůj program raketových kluzáků s lidskou posádkou, se SSSR, ohromený záznamy X-15, rozhodl „dohnat a předjet“Ameriku. V roce 1965 byl OKB-155 Artem Mikoyan pověřen vedením prací na orbitálních a hypersonických letadlech, přesněji na vytvoření dvoustupňového leteckého systému „Spiral“. Na toto téma dohlížel Gleb Lozino-Lozinsky.
115tunová „Spirála“se skládala z 52tunového hypersonického urychlovače s indexem „50-50“a 8,8tunového orbitálního letadla s lidskou posádkou (index „50“) umístěného na něm s 54tunovým dvou- etapový raketový posilovač. Posilovač dosáhl hypersonické rychlosti 1800 m / s (M = 6) a poté, po oddělení schodů ve výšce 28-30 km, se vrátil na letiště. Orbitální letadlo pomocí raketového posilovače pracujícího na palivo fluorovodík (F2 + H2) vstoupilo na pracovní oběžnou dráhu.
Pomocné letadlo
Posilovací posádka byla umístěna ve dvoumístném přetlakovém kokpitu s vystřelovacími sedadly. Živé letadlo spolu s raketovým posilovačem bylo připevněno shora ve speciální krabici, přičemž části nosu a ocasu byly uzavřeny kapotážemi.
Urychlovač používal jako palivo zkapalněný vodík, který byl přiváděn do bloku čtyř proudových motorů AL-51 vyvinutých společností Arkhip Lyulka, které měly společný přívod vzduchu a fungovaly na jediné nadzvukové externí expanzní trysce. Charakteristickým rysem motorů bylo použití vodíkových par k pohonu turbíny. Druhou zásadní novinkou je integrovaný, nastavitelný hypersonický přívod vzduchu, který využíval téměř celou přední část spodní plochy křídla ke stlačování vzduchu vstupujícího do turbín. Odhadovaný letový dosah akcelerátoru s nákladem byl 750 km a při letu jako průzkumný letoun více než 7 000 km.
Orbitální letadlo
Bojové opakovaně použitelné jednosedadlové orbitální letadlo s délkou 8 ma rozpětím křídel 7,4 m bylo provedeno podle schématu „nosné tělo“. Vzhledem k zvolenému aerodynamickému uspořádání měly konzoly taženého křídla z celkového rozpětí pouze 3,4 m a zbytek dosedací plochy souviselo se šířkou trupu. Křídlové konzoly během průchodu sekcí tvorby plazmy (start na oběžnou dráhu a počáteční fáze sestupu) byly vychýleny nahoru, aby se vyloučil přímý tok tepla kolem nich. V atmosférické části sestupu orbitální letadlo rozložilo křídla a přeplo na horizontální let.
Orbitální manévrovací motory a dva nouzové raketové motory na kapalná paliva poháněly vysokovroucí palivo AT-NDMG (oxid dusičitý a asymetrický dimethylhydrazin), podobné tomu, které se používá u bojových balistických střel, které bylo později plánováno nahradit ekologičtějším fluorem- palivo na bázi. Zásoby paliva byly dostačující pro let trvající až dva dny, ale hlavní úkol orbitálního letadla musel být vykonán během prvních 2-3 oběžných drah. Bojové zatížení bylo 500 kg u průzkumné a stíhací varianty a 2 tuny u vesmírného bombardéru. Fotografické vybavení nebo rakety byly umístěny v prostoru za odnímatelnou pilotní kapslí pilota, který zajišťoval záchranu pilota v jakékoli fázi letu. Přistání bylo provedeno pomocí proudového motoru na prašném letišti rychlostí 250 km / h na čtyřkolejném lyžařském podvozku.
Aby se vozidlo ochránilo před zahříváním při brzdění v atmosféře, byla poskytnuta kovová clona tepelného stínění z desek žáruvzdorné oceli VNS a slitin niobu uspořádaných podle principu „rybích šupin“. Obrazovka byla zavěšena na keramických ložiscích, která hrála roli tepelných bariér, a když teplota ohřevu kolísala, automaticky změnila svůj tvar a udržovala stabilní polohu vůči tělu. Ve všech režimech tedy konstruktéři doufali, že zajistí stálost aerodynamické konfigurace.
Jednorázová dvoustupňová odpalovací jednotka byla ukotvena k orbitální rovině, na jejímž prvním stupni byly čtyři raketové motory na kapalný pohon s tahem 25 tf a na druhém-jeden. Poprvé bylo plánováno použití kapalného kyslíku a vodíku jako paliva a později přechod na fluor a vodík. Fáze akcelerátoru, když byl letoun uveden na oběžnou dráhu, byly postupně odděleny a spadly do oceánu.
Mýtické plány
Plán prací na projektu počítal s tím, že do roku 1968 bude vytvořena obdoba orbitálního letadla s letovou výškou 120 km a rychlostí M = 6-8, která vypadla ze strategického bombardéru Tu-95, což je druh reakce. do amerického záznamového systému-B-52 a X-15.
V roce 1969 bylo plánováno vytvoření experimentálního pilotovaného orbitálního letounu EPOS, který se plně podobá bojovému orbitálnímu letounu, který by na oběžnou dráhu vypustila nosná raketa Sojuz. V roce 1970 měl také začít létat urychlovač - nejprve na petrolej a o dva roky později na vodík. Celý systém měl být vypuštěn do vesmíru v roce 1973. Z celého tohoto grandiózního programu byly na začátku 70. let postaveny pouze tři EPOS - jeden pro výzkum letu podzvukovou rychlostí, jeden pro nadzvukový výzkum a jeden pro dosažení hypersonického. Ale pouze první model byl určen k vzletu do vzduchu v květnu 1976, kdy byly všechny podobné programy ve Spojených státech již vyřazeny. Poté, co provedl o něco více než tucet bojových letů, v září 1978, po neúspěšném přistání, EPOS utrpěl menší poškození a znovu nevystoupil do vzduchu. Poté již omezené financování programu bylo omezeno - ministerstvo obrany již bylo zaneprázdněno vývojem další reakce na Američany - systému Energia - Buran.
Zamčené téma
I přes oficiální uzavření programu Spiral nebyla vynaložená práce marná. Vytvořené základy a zkušenosti získané při práci na „Spirále“značně usnadnily a urychlily stavbu opakovaně použitelné kosmické lodi „Buran“. S využitím získaných zkušeností vedl Gleb Lozino-Lozinsky vytvoření kluzáku Buran. Budoucí kosmonaut Igor Volk, který letěl podzvukovým analogem EPOS, následně jako první letěl s atmosférickým analogem Buranu BTS-002 a stal se velitelem oddělení testovacích pilotů v rámci programu Buran.
