In het midden van de vorige eeuw konden bemande straalvliegtuigen, die geleidelijk nieuwe snelheden en hoogten beheersten, dicht bij de drempel van de ruimte komen.
Amerikaanse uitdaging
De eerste successen werden behaald door de Amerikanen: op 14 oktober 1947 viel testpiloot Chuck Yeager op een experimenteel X-1-raketvliegtuig al op 12 december 1953 uit het B-29 "vliegende fort" op een verbeterde X-1A raketvliegtuig, hij bereikte een maximale snelheid van 2655 km / h (M = 2, 5) op een hoogte van meer dan 21 km. In 1953 begonnen de tests van het X-2-raketvliegtuig, waarmee op 25 juli 1956 en begin september 1956 een recordsnelheid in horizontale vlucht van 3360 km / u werd bereikt - een hoogte van 38.430 m.
In juni 1954 begonnen de Verenigde Staten met een testprogramma voor het Kh-15 hypersonische gevleugelde raketvliegtuig, dat, beginnend onder de vleugel van een omgebouwde B-52 strategische bommenwerper, een snelheid moest ontwikkelen die zes keer de snelheid van het geluid was in een enkele minuten en bereik een hoogte van 76 km! De vlucht van het eerste monster onder de vleugel van het vliegtuig werd voltooid op 10 mei 1959 en op 8 juni scheidde de X-15 zich voor het eerst van de B-52 en maakte een onafhankelijke zweefvlucht. De eerste activering van de raketmotor werd uitgevoerd op 17 september en tijdens verdere testvluchten "stroomden" de records de een na de ander naar beneden - op 4 augustus 1960 werd een snelheid van 3514 km / u bereikt en op 12 augustus - een hoogte van 41.605 m; Op 7 maart 1961 bereikte de Kh-15 een snelheid van 4264 km / u, tijdens de vlucht op 31 maart werd een hoogte van 50.300 meter genomen; Op 21 april werd een snelheid van 5033 km/u bereikt, op 12 september al 5832 km/u. De lijn van één kilometer, die wordt beschouwd als de "officiële" grens van de ruimte, werd op 22 augustus 1963 overschreden - de maximale vlieghoogte was 107.906 m!
Ruimteskiër
Geïnspireerd door het succes van de X-15, begon de Amerikaanse luchtmacht met de ontwikkeling van een militair ruimteraketvliegtuig als onderdeel van het Dyna Soar-project (van Dynamic Soaring). Het raketvliegtuig, de X-20 genaamd, zou met een snelheid van 24.000 km/u vliegen en was in feite een ontwikkeling van het idee van de Duitse ruimtebommenwerper Zenger (zie "PM" #8'2004). Dit is niet verwonderlijk, aangezien de belangrijkste technische functies in het Amerikaanse ruimteprogramma werden bekleed door Duitse specialisten. Het nieuwe raketvliegtuig was gepland om te worden bewapend met ruimte-naar-ruimte, ruimte-naar-lucht en ruimte-naar-grond raketten en conventionele bommen. Het onderste oppervlak van de X-20 was bedekt met een metalen hitteschild gemaakt van molybdeen, dat bestand is tegen temperaturen tot 1480 ° C, de voorranden van de vleugel waren gemaakt van een molybdeenlegering, dat bestand was tegen temperaturen tot 1650 ° C. Afzonderlijke delen van het voertuig, die bij binnenkomst in de atmosfeer tot 2371 ° C werden verwarmd, werden beschermd door een versterkt grafiet en een halfronde dop van zirkonium in de neus van de romp of waren bekleed met een keramische isolerende niobiumcoating. De piloot bevond zich in een schietstoel en bood alleen redding bij subsonische snelheden. De cockpit was voorzien van zijruiten en een windscherm, beschermd door hitteschilden, die vlak voor de landing werden neergelaten. Een laadvermogen met een gewicht tot 454 kg werd in het compartiment achter de haan geplaatst. Het landingsgestel bestond uit drie intrekbare stutten uitgerust met ski's.
Maar in tegenstelling tot zijn Duitse voorganger was de X-20 geen ruimtevliegtuig in de ware zin van het woord. Het zou op de traditionele manier starten vanaf Cape Canaveral bovenop het Titan-IIIC-lanceervoertuig, dat het raketvliegtuig in een baan om de aarde lanceerde met een hoogte van 97,6 km. Verder moest de X-20 ofwel zichzelf versnellen, met behulp van zijn eigen raketmotoren, of, nadat hij een onvolledige baan had voltooid, plannen voor Edwards AFB. Het was de bedoeling dat de eerste drop van het B-52 vliegtuig al in 1963 zou plaatsvinden, de eerste onbemande vlucht zou plaatsvinden in november 1964 en de eerste bemande vlucht in mei 1965. Dit militaire programma stierf echter eerder stilletjes, niet in staat om te concurreren met de eenvoudige en goedkope oplossing - astronauten de ruimte in sturen op een ballistische raket in een onder druk staande capsule, geïmplementeerd door een civiele organisatie NASA.
Late reactie
Ironisch genoeg besloot de USSR, op het moment dat de Amerikanen hun programma van bemande raketzweefvliegtuigen sloten, onder de indruk van de X-15-records, Amerika in te halen en in te halen. In 1965 kreeg OKB-155 Artem Mikoyan de opdracht om het werk aan orbitale en hypersonische vliegtuigen te leiden, meer bepaald aan de oprichting van een tweetraps ruimtevaartsysteem "Spiral". Het onderwerp werd begeleid door Gleb Lozino-Lozinsky.
De 115-tons "Spiral" bestond uit een 52-tons hypersonische versnellingsvliegtuig, geïndexeerd "50-50", en een 8, 8-tons bemand orbitaalvliegtuig (index "50") erop met een 54-tons twee- podium raket booster. De booster bereikte een hypersonische snelheid van 1800 m / s (M = 6) en keerde vervolgens, na het scheiden van de treden op een hoogte van 28-30 km, terug naar het vliegveld. Het orbitale vlak, met behulp van een raketbooster die werkt op waterstoffluoride (F2 + H2) brandstof, kwam in de werkende baan.
Booster vliegtuig
De boosterbemanning was gehuisvest in een tweezits cockpit onder druk met schietstoelen. Het levende vliegtuig werd samen met de raketbooster van bovenaf in een speciale doos bevestigd, waarbij de neus- en staartdelen werden afgesloten met stroomlijnkappen.
De versneller gebruikte vloeibare waterstof als brandstof, die werd toegevoerd aan een blok van vier AL-51 turbojetmotoren ontwikkeld door Arkhip Lyulka, die een gemeenschappelijke luchtinlaat had en werkte op een enkele supersonische externe expansiesproeier. Een kenmerk van de motoren was het gebruik van waterstofdamp om de turbine aan te drijven. De tweede fundamentele innovatie is de geïntegreerde, instelbare hypersonische luchtinlaat, die bijna het gehele voorste deel van het onderste vleugeloppervlak gebruikt om de lucht die de turbines binnenkomt te comprimeren. Het geschatte vliegbereik van het gaspedaal met een lading was 750 km, en bij het vliegen als verkenningsvliegtuig - meer dan 7000 km.
baanvlak
Bestrijding van herbruikbare bemande orbitale vliegtuigen met één stoel met een lengte van 8 m en een spanwijdte van 7, 4 m werd uitgevoerd volgens het "draaglichaam" -schema. Door de gekozen aerodynamische lay-out hadden de geveegde vleugelconsoles van de totale overspanning slechts 3,4 m, en de rest van het draagvlak was gerelateerd aan de breedte van de romp. De vleugelconsoles werden tijdens de passage van het plasmaformatiegedeelte (lancering in een baan en de beginfase van de afdaling) naar boven afgebogen om een directe warmtestroom eromheen uit te sluiten. In het atmosferische deel van de afdaling vouwde het orbitale vlak zijn vleugels uit en schakelde over naar horizontale vlucht.
Orbitale manoeuvreermotoren en twee noodraketmotoren voor vloeibare stuwstof draaiden op hoogkokende AT-NDMG-brandstof (stikstoftetraxide en asymmetrisch dimethylhydrazine), vergelijkbaar met die gebruikt op ballistische gevechtsraketten, die later zouden worden vervangen door milieuvriendelijkere fluor- gebaseerde brandstof. De brandstofreserves waren voldoende voor een vlucht van maximaal twee dagen, maar de hoofdtaak van het orbitale vliegtuig moest tijdens de eerste 2-3 banen worden uitgevoerd. De gevechtslast was 500 kg voor de verkennings- en onderscheppingsvariant en 2 ton voor de ruimtebommenwerper. Fotoapparatuur of raketten bevonden zich in een compartiment achter een afneembare cockpitcapsule van de piloot, die de piloot in elk stadium van de vlucht kon redden. De landing werd gemaakt met behulp van een turbojetmotor op een onverharde luchthaven met een snelheid van 250 km / u op een ski-chassis met vier stijlen.
Om het voertuig te beschermen tegen verhitting tijdens het remmen in de atmosfeer, werd een hittewerend metalen scherm aangebracht van platen van hittebestendig staal VNS en niobiumlegeringen gerangschikt volgens het principe van "visschubben". Het scherm was opgehangen aan keramische lagers die de rol van thermische barrières speelden, en wanneer de verwarmingstemperatuur fluctueerde, veranderde het automatisch van vorm, waardoor het een stabiele positie ten opzichte van het lichaam behield. Zo hoopten de ontwerpers in alle modi de constantheid van de aerodynamische configuratie te garanderen.
Een wegwerpbare tweetraps lanceereenheid was gekoppeld aan het orbitale vlak, op de eerste trap waren er vier raketmotoren met vloeibare stuwstof met een stuwkracht van 25 tf, en op de tweede - één. Voor het eerst was het de bedoeling om vloeibare zuurstof en waterstof als brandstof te gebruiken en later over te stappen op fluor en waterstof. De fasen van het gaspedaal, toen het vliegtuig in een baan om de aarde werd gebracht, werden achtereenvolgens gescheiden en vielen in de oceaan.
Mythische plannen
Het werkplan voor het project voorzag in de oprichting tegen 1968 van een analoog van een orbitaal vliegtuig met een vlieghoogte van 120 km en een snelheid van M = 6-8, gedaald van de Tu-95 strategische bommenwerper, een soort reactie naar het Amerikaanse recordsysteem - B-52 en X-15.
Tegen 1969 was het de bedoeling om een experimenteel bemand orbitaal vliegtuig EPOS te maken, dat volledige gelijkenis vertoont met een gevechtsorbitaal vliegtuig, dat door een Sojoez-draagraket in een baan om de aarde zou worden gelanceerd. In 1970 zou de versneller ook gaan vliegen - eerst op kerosine en twee jaar later op waterstof. Het complete systeem zou in 1973 de ruimte in worden gelanceerd. Van dit hele grandioze programma werden in het begin van de jaren zeventig slechts drie EPOS gebouwd - een voor onderzoek naar vluchten met subsonische snelheid, een voor supersonisch onderzoek en een voor het bereiken van hypersonisch. Maar alleen het eerste model was voorbestemd om in mei 1976 de lucht in te gaan, toen alle soortgelijke programma's in de Verenigde Staten al waren uitgefaseerd. Na iets meer dan een dozijn missies te hebben gemaakt, in september 1978, na een mislukte landing, liep de EPOS lichte schade op en kwam niet meer de lucht in. Daarna werd de toch al karige financiering van het programma gekortwiekt - het ministerie van Defensie was al bezig met het ontwikkelen van een ander antwoord op de Amerikanen - het Energia - Buran-systeem.
Vergrendeld onderwerp
Ondanks de officiële sluiting van het Spiral-programma is het geleverde werk niet voor niets geweest. Het grondwerk en de ervaring die is opgedaan bij het werken aan de "Spiral" hebben de constructie van het herbruikbare ruimtevaartuig "Buran" enorm vergemakkelijkt en versneld. Met behulp van de opgedane ervaring leidde Gleb Lozino-Lozinsky de oprichting van het Buran-zweefvliegtuig. De toekomstige kosmonaut Igor Volk, die vluchten maakte op een subsonische analoog van de EPOS, was vervolgens de eerste die met de atmosferische analoog van de Buran BTS-002 vloog en werd de commandant van een detachement testpiloten in het kader van het Buran-programma.
