Viime vuosisadan puolivälissä miehitetyt suihkukoneet, jotka hallitsivat vähitellen uusia nopeuksia ja korkeuksia, pystyivät lähestymään avaruuden kynnystä.
Amerikkalainen haaste
Ensimmäiset menestykset saavutettiin amerikkalaisilla: 14. lokakuuta 1947 koelentäjä Chuck Yeager kokeellisella X-1-rakettikoneella putosi B-29 "lentävästä linnoituksesta" jo 12. joulukuuta 1953 parannetulla X-1A: lla rakettikoneella, hän saavutti huippunopeuden 2655 km / h (M = 2, 5) yli 21 km: n korkeudessa. Vuonna 1953 alkoivat X -2 -rakettikoneen testit, joilla saavutettiin ennätysnopeus vaakasuorassa lennossa 3360 km / h 25. heinäkuuta 1956 ja syyskuun alussa 1956 - 38 430 metrin korkeudessa.
Kesäkuussa 1954 Yhdysvallat aloitti testiohjelman Kh-15-hypersonic-siivekkeelle. muutaman minuutin päästä 76 km korkeuteen! Ensimmäisen näytteen lento lentokoneen siiven alla saatiin päätökseen 10. toukokuuta 1959, ja 8. kesäkuuta X-15 erotettiin ensimmäistä kertaa B-52: sta ja teki itsenäisen luistolennon. Rakettimoottorin ensimmäinen aktivointi suoritettiin 17. syyskuuta, ja muilla koelennoilla ennätykset "kaatuivat" peräkkäin - 4. elokuuta 1960 saavutettiin 3514 km / h nopeus ja 12. elokuuta - korkeus 41605 m; 7. maaliskuuta 1961 Kh-15 saavutti nopeuden 4264 km / h, lennossa 31. maaliskuuta otettiin 50 300 metrin korkeus; 21. huhtikuuta saavutettiin nopeus 5033 km / h, 12. syyskuuta - jo 5832 km / h. Kilometrin viiva, jota pidetään avaruuden "virallisena" rajana, ylitettiin 22. elokuuta 1963 - suurin lentokorkeus oli 107 906 m!
Avaruushiihtäjä
X-15: n menestyksen innoittamana Yhdysvaltain ilmavoimat aloittivat sotilasrakettilentokoneen kehittämisen osana Dyna Soar -projektia (Dynamic Soaring). Rakettikoneen, nimeltään X-20, piti lentää nopeudella 24 000 km / h, ja se oli itse asiassa Saksan avaruuspommikoneen Zengerin idean kehitys (katso "PM" # 8'2004)). Tämä ei ole yllättävää, kun otetaan huomioon, että amerikkalaisen avaruusohjelman keskeiset suunnittelutehtävät olivat saksalaisia asiantuntijoita. Uusi raketti oli tarkoitus aseistaa avaruudesta avaruuteen, avaruudesta ilmaan ja avaruudesta maahan ohjuksiin ja tavanomaisiin pommeihin. X-20: n alapinta oli peitetty metallisella lämpösuojalla, joka oli valmistettu molybdeenistä, joka kestää jopa 1480 ° C: n lämpötiloja, siiven etureunat oli valmistettu molybdeeniseoksesta, joka kestää jopa 1650 ° C: n lämpötiloja C. Ajoneuvon yksittäiset osat, jotka ilmakehään tultaessa kuumennettiin 2371 ° C: een, oli suojattu vahvistetulla grafiitilla ja puolipallomaisella zirkonium -korkilla rungon nenässä tai vuorattu keraamisella eristävällä niobipinnoitteella. Ohjaaja sijaitsi ulosheittoistuimella ja tarjosi pelastusta vain aliäänellä. Ohjaamo oli varustettu sivuikkunoilla ja lämpösuojilla suojatulla tuulilasilla, jotka pudotettiin juuri ennen laskeutumista. Jopa 454 kg: n hyötykuorma sijoitettiin hanan taakse. Laskuteline koostui kolmesta sisäänvedettävästä suksesta.
Mutta toisin kuin saksalainen edeltäjänsä, X-20 ei ollut avaruuslentokone sanan varsinaisessa merkityksessä. Sen piti lähteä Canaveralin niemeltä perinteisellä tavalla kantoraketin Titan-IIIC päälle, joka laukaisi rakettiradan 97,6 kilometrin korkeudelle kiertoradalle. Lisäksi X-20 joutui joko kiihdyttämään itseään omilla rakettimoottoreillaan tai suunnittelemalla epätäydellisen radan Edwards AFB: lle. Suunniteltiin, että ensimmäinen pudotus B-52-koneesta tehtäisiin jo vuonna 1963, ensimmäinen miehittämätön lento tapahtuisi marraskuussa 1964 ja ensimmäinen miehitetty lento toukokuussa 1965. Tämä sotilasohjelma kuitenkin kuoli hiljaa aikaisemmin, kykenemättä kilpailemaan yksinkertaisen ja halvan ratkaisun kanssa - astronauttien lähettäminen avaruuteen ballistisella raketilla paineistetussa kapselissa, jonka toteuttaa siviiliorganisaatio NASA.
Myöhästynyt vastaus
Ironista kyllä, juuri sillä hetkellä, kun amerikkalaiset olivat lopettamassa miehitettyjen rakettilentokoneiden ohjelmaansa, Neuvostoliitto, joka oli vaikuttunut X-15-ennätyksistä, päätti "saada kiinni ja ohittaa" Amerikan. Vuonna 1965 OKB-155 Artem Mikoyania kehotettiin johtamaan orbitaalisten ja hypersonisten lentokoneiden työtä, tarkemmin sanottuna kaksivaiheisen ilmailujärjestelmän "Spiral" luomista. Aihetta ohjasi Gleb Lozino-Lozinsky.
115 tonnin "Spiral" koostui 52 tonnin hypersonic-kiihdytyskoneesta, jonka indeksi oli "50-50", ja 8,8 tonnin miehitetystä kiertoradasta (indeksi "50"), jossa oli 54 tonnin kaksi vaiheen raketinvahvistin. Vahvistin saavutti yliäänisen nopeuden 1800 m / s (M = 6), ja palasi sitten kentälle 28–30 km: n korkeudessa portaiden erottamisen jälkeen. Kiertorata, joka käytti vetyfluoridipolttoaineella (F2 + H2) toimivaa raketinvahvistinta, tuli työradalle.
Booster -kone
Booster-miehistö sijoitettiin kaksipaikkaiseen paineistettuun ohjaamoon, jossa oli poistoputket. Elävä lentokone yhdessä raketinvahvistimen kanssa kiinnitettiin ylhäältä erityiseen laatikkoon, ja nenä ja hännän osat suljettiin suojuksilla.
Kiihdytin käytti nesteytettyä vetyä polttoaineena, joka syötettiin Arkhip Lyulkan kehittämään neljän AL-51-suihkumoottorin lohkoon, jolla oli yhteinen ilmanotto ja joka toimi yhdellä yliäänellä toimivalla ulkoisella paisuntasuuttimella. Eräs moottorien ominaisuus oli vetyhöyryn käyttö turbiinin käyttämiseen. Toinen perusinnovaatio on integroitu, säädettävä hypersonic -ilmanotto, joka käytti lähes koko alemman siipipinnan etuosan turbiinien sisään tulevan ilman puristamiseen. Kiihdyttimen arvioitu lentoetäisyys kuormitettuna oli 750 km ja tiedustelukoneena lentäessä yli 7000 km.
Kiertorata
Taisteltavat uudelleenkäytettävät miehitetyt yksipaikkaiset kiertoradat, joiden pituus on 8 m ja siipien kärkiväli 7,4 m, suoritettiin "kantokappaleen" kaavion mukaisesti. Valitun aerodynaamisen asettelun vuoksi pyyhkäistyt siipikonsolit olivat kokonaisalueelta vain 3,4 m ja loput kantopinnasta suhteutettiin rungon leveyteen. Siipikonsolit plasmanmuodostusosuuden kulun aikana (laukaisu kiertoradalle ja laskeutumisen alkuvaihe) käännettiin ylöspäin, jotta niiden ympärillä ei olisi suoraa lämpövirtaa. Laskeutumisen ilmakehän osassa kiertorata avasi siipensä ja siirtyi vaakasuoraan lentoon.
Kiertoradan ohjausmoottorit ja kaksi hätätilanteessa käytettävää nestemäistä polttoainetta käyttävää rakettimoottoria käytettiin korkealla kiehuvalla AT-NDMG-polttoaineella (typpitetraksidilla ja epäsymmetrisellä dimetyylihydratsiinilla), joka on samanlainen kuin ballististen ohjusten torjunta-aine, joka myöhemmin suunniteltiin korvaamaan ympäristöystävällisemmällä fluori- pohjainen polttoaine. Polttoainevarat olivat riittäviä jopa kaksi päivää kestävälle lennolle, mutta kiertoratalentokoneen päätehtävä oli suoritettava ensimmäisten 2-3 kierroksen aikana. Taistelukuorma oli 500 kg tiedustelu- ja sieppausmallissa ja 2 tonnia avaruuspommikoneessa. Valokuvauslaitteet tai ohjukset sijaitsivat osastossa irrotettavan ohjaajan kapselin takana, mikä auttoi lentäjää pelastamaan lennon missä tahansa vaiheessa. Lasku tehtiin käyttämällä turbojet-moottoria likaisella lentoasemalla nopeudella 250 km / h neljän pylvään hiihtoalustalla.
Ajoneuvon suojaamiseksi kuumenemiselta ilmakehässä jarrutettaessa lämmönkestävästä teräksestä valmistetun VNS-levyn ja niobiumseosten levyistä, jotka on järjestetty "kalavaaka" -periaatteen mukaisesti, valmistettiin lämpösuojaava metalliseula. Seula ripustettiin keraamisille laakereille, joilla oli lämpöesteet, ja kun lämmityslämpötila vaihteli, se muutti automaattisesti muotoaan ja säilytti vakaan asennon runkoon nähden. Näin ollen suunnittelijat toivoivat kaikissa tiloissa aerodynaamisen kokoonpanon jatkuvuuden.
Kierrätystasolle telakoitiin kertakäyttöinen kaksivaiheinen laukaisulaite, jonka ensimmäisessä vaiheessa oli neljä nestemäistä polttoainetta käyttävää rakettimoottoria, joiden työntövoima oli 25 tf, ja toisessa-yksi. Ensimmäistä kertaa polttoaineena oli tarkoitus käyttää nestemäistä happea ja vetyä ja myöhemmin siirtyä fluoriin ja vetyyn. Kiihdyttimen vaiheet, kun lentokone asetettiin kiertoradalle, erotettiin peräkkäin ja putosivat mereen.
Myyttisiä suunnitelmia
Hankkeen työsuunnitelmassa määrättiin, että vuoteen 1968 mennessä luodaan analoginen kiertoratalentokone, jonka lentokorkeus on 120 km ja nopeus M = 6-8, pudotettu strategisesta Tu-95-pommikoneesta, eräänlainen vastaus Yhdysvaltain ennätysjärjestelmään-B-52 ja X-15.
Vuoteen 1969 mennessä oli tarkoitus luoda kokeellinen miehitetty orbitaalilentokone EPOS, joka muistuttaa täysin taistelukiertolentokoneita, jotka laukaistaisiin kiertoradalle Sojuz -kantoraketilla. Vuonna 1970 myös kaasupolkimen piti alkaa lentää - ensin kerosiinilla ja kaksi vuotta myöhemmin vedyllä. Koko järjestelmän oli määrä laukaista avaruuteen vuonna 1973. Tästä koko suurenmoisesta ohjelmasta rakennettiin 1970 -luvun alussa vain kolme EPOS -laitetta - yksi lennon tutkimiseksi aliäänenopeudella, yksi yliäänitutkimukseen ja toinen yliääniseen. Mutta vain ensimmäisen mallin oli määrä nousta ilmaan toukokuussa 1976, jolloin kaikki vastaavat ohjelmat Yhdysvalloissa oli jo lopetettu. Kun EPOS oli tehnyt hieman yli tusinaa lentoa, syyskuussa 1978 epäonnistuneen laskeutumisen jälkeen EPOS sai pieniä vahinkoja eikä noussut enää ilmaan. Tämän jälkeen ohjelman niukkaa rahoitusta supistettiin - puolustusministeriö oli jo kiireinen kehittämään uutta vastausta amerikkalaisille - Energia - Buran -järjestelmää.
Aihe lukittu
Huolimatta Spiral -ohjelman virallisesta sulkemisesta, käytetty työ ei ollut turhaa. Luotu pohja ja "Spiral" -työstä saatu kokemus helpotti ja nopeutti suuresti uudelleenkäytettävän Buran -avaruusaluksen rakentamista. Käyttämällä saatuja kokemuksia Gleb Lozino-Lozinsky johti Buran-purjelentokoneen luomista. Tuleva kosmonautti Igor Volk, joka teki lentoja EPOS: n subonic-analogilla, oli myöhemmin ensimmäinen, joka lensi Buran BTS-002: n ilmakehän analogia, ja hänestä tuli Buran-ohjelman testilentäjien joukon komentaja.
