Вкосмос поспирали: схватка засверхзвук
- Майор Роберт Уайт перед стартом. Всего Уайт совершил 16 полетов на Х-15, пара раз устанавливая высоты и мировые рекорды скорости. Ракетоплан X-15 был примером безаварийности и эффективности по меркам космических программ. Из 199 полетов в течении девяти лет только два закончились крушениями.
- Для экспериментальных самолетов это непревзойденное достижение
Начальные опробования Х-20 Dyna Soar предусматривали запуск ракетоплана из-под крыла сверхдальнего стратегического бомбардировщика-ракетоносца B-52a — самолета, выстроенного специально для исследовательского проекта X-15
Фантазии живописца на тему «Ракетоплан X-20, совершивший успешную посадку в пустыне».
- «Спираль» в сборе
Не думается ли вам, что живописцев «Звездных войн» при разработке яхты королевы Набу воодушевляли пропорции «Спирали»? Сейчас эту красавицу возможно заметить в Центральном музее ВВС РФ в Монино
Американский вызов
Первых удач добились американцы: 14 октября 1947 года летчик-испытатель Чак Игер на экспериментальном ракетоплане Х-1, сбрасываемом с «летающей крепости» Б-29, разогнавшись посредством ракетного двигателя, трудящегося на жидком кислороде и спирте, в первый раз превысил скорость звука, а уже 12 декабря 1953 года он на усовершенствованном ракетоплане Х-1А достиг большой скорости 2655 км/ч (М=2,5) на высоте более чем 21 км. В первой половине 50-ых годов XX века начались опробования ракетоплана Х-2, на котором 25 июля 1956 года была достигнута рекордная скорость в горизонтальном полете 3360 км/ч, а в первых числах Сентября 1956 года — высота 38 430 м.
В июне 1954 года США начинают программу опробований крылатого гиперзвукового ракетоплана Х-15, что должен был, стартуя из-под крыла переоборудованного стратегического бомбардировщика В-52, за пара мин. развить скорость в шесть раза больше скорости звука и достигнуть высоты 76 км! Облет первого примера под крылом самолета был совершен 10 мая 1959 года, а уже 8 июня Х-15 в первый раз отделился от В-52 и совершил независимый планирующий полет. Первое включение ракетного двигателя совершили 17 сентября, и в предстоящих испытательных полетах рекорды «посыпались» друг за другом — 4 августа 1960 года достигнута скорость 3514 км/ч, а 12 августа — высота 41 605 м; 7 марта 1961 года Х-15 развил скорость 4264 км/ч, в полете 31 марта забрана высота 50 300 метров; 21 апреля достигнута скорость 5033 км/ч, 12 сентября — уже 5832 км/ч. Стокилометровый предел, считающийся «официальной» границей космоса, был преодолен 22 августа 1963 года — большая высота полета 107 906 м!
Космический лыжник
Вдохновленные успехом X-15 ВВС Соеденненых Штатов начали разработку армейского космического ракетоплана в ходе проекта «Дайна-Сор» (Dyna Soar — от Dynamic Soaring — «Динамичный взлет»). Ракетный самолет, названный X-20, должен был летать со скоростью 24 000 км/ч и был, по сути, развитием идеи германского космического бомбардировщика Зенгера (см. «ПМ» №8’2004). Этонеудивительно, учитывая, что главные инженерные посты в американской космической программе занимали германские эксперты.
Новый ракетоплан планировалось вооружить управляемыми ракетами классов «космос-космос», «космос-космос» и «воздух-почва» и простыми бомбами. Нижняя поверхность X-20 закрывалась железным теплозащитным экраном из молибдена, выдерживающего температуру до 1480 °C, передние кромки крыла изготавливались из сплава молибдена, что выдерживал температуры до 1650 °C.
Отдельные места аппарата, каковые при входе в воздух нагревались до 2371 °C, были защищены армированным графитом и циркониевым полусферическим колпаком в носовой части фюзеляжа либо облицовывались керамическим теплоизолирующим покрытием из ниобия. Пилот размешался в катапультном кресле, снабжающем спасение лишь на дозвуковых скоростях.
Кабина экипажа была оснащена ветровым стеклом и боковыми окнами, защищенными теплозащитными экранами, каковые сбрасывались перед самой посадкой. Нужный груз массой до 454 кг размещался в закабинном отсеке. Посадочное шасси складывалось из трех убираемых стоек, оснащенных лыжами.
Но в отличие от германского предшественника X-20 не был космическим самолетом в прямом смысле этого слова. Он должен был стартовать с мыса Канаверал классическим методом на вершине ракеты-носителя Titan-IIIC, которая и выводила ракетоплан на орбиту высотой 97,6 км. Потом X-20 должен был или разгоняться сам, применяя личные ракетные двигатели, или, совершив неполный виток, планировать на авиабазу Эдвардс.
Намечалось, что первый сброс с самолета B-52 будет произведен уже в первой половине 60-ых годов двадцатого века, первый беспилотный полет осуществится в ноябре 1964 года, а первый пилотируемый — в мае 1965-го. Но эта военная программа негромко погибла раньше, не выдержав конкуренции с несложным и недорогим ответом — отправкой космонавтов в космос на баллистической ракете в герметичной капсуле, осуществленной гражданской организацией NASA.
Запоздалый ответ
По иронии судьбы как раз в тот момент, в то время, когда американцы закрывали собственную программу пилотируемых ракетопланов, СССР, впечатленный рекордами X-15, решил «догнать и перегнать» Америку. В 1965 году ОКБ-155 Артема Микояна поручают возглавить работы по орбитальным и гиперзвуковым самолетам, правильнее — по созданию двухступенчатой авиационно-космической совокупности «Спираль». Руководил темой Глеб Лозино-Лозинский.
115-тонная «Спираль» складывалась из 52-тонного гиперзвукового самолета-разгонщика, взявшего индекс «50−50», и расположенного на нем 8,8-тонного пилотируемого орбитального самолета (индекс «50») с 54-тонным двухступенчатым ракетным ускорителем. Разгонщик достигал гиперзвуковой скорости 1800 м/с (М=6), а после этого, по окончании разделения ступеней на высоте 28−30 км, возвращался на аэропорт. Орбитальный самолет посредством ракетного ускорителя, трудящегося на фтороводородном (F2+H2) горючем, выходил на рабочую орбиту.
Самолет-разгонщик
Экипаж разгонщика размещался в двухместной герметичной кабине с катапультными креслами. Обитальный самолет вместе с ракетным ускорителем крепился сверху в особом ложе, причем носовая и хвостовая части закрывались обтекателями.
В качестве горючего разгонщик применял сжиженный водород, что подавался в блок из четырех турбореактивных двигателей АЛ-51 разработки Архипа Люльки, имеющих неспециализированный воздухозаборник и трудящихся на единое сверхзвуковое сопло внешнего расширения. Изюминкой двигателей было применение паров водорода для привода турбины.
Второе принципиальное новшество — интегрированный регулируемый гиперзвуковой воздухозаборник, что применял для сжатия поступающего в турбины воздуха фактически всю переднюю часть нижней поверхности крыла. Расчетная дальность полета разгонщика с нагрузкой составляла 750 км, а при полете в качестве разведчика — более 7000 км.
Орбитальный самолет
Боевой многоразовый пилотируемый одноместный орбитальный самолет длиной 8 м и с размахом крыла 7,4 м выполнялся по схеме «несущий корпус». Благодаря выбранной аэродинамической компоновке из неспециализированного размаха на стреловидные консоли крыла приходилось только 3,4 м, а другая часть несущей поверхности соотносилась с шириной фюзеляжа.
Консоли крыла при прохождении участка плазмообразования (выведение на орбиту и начальная фаза спуска) отклонялись вверх для исключения прямого обтекания их тепловым потоком. На атмосферном участке спуска орбитальный самолет раскладывал крылья и переходил в горизонтальный полет.
Двигатели орбитального маневрирования и два аварийных ЖРД трудились на высококипящем горючем АТ-НДМГ (азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин), подобном используемому на боевых баллистических ракетах, которое в будущем планировалось заменить на более экологичное горючее на базе фтора. Запасов горючего хватало на полет длительностью до двух дней, но главная задача орбитального самолета должна была выполняться в течение первых 2−3 витков.
Боевая нагрузка составляла 500 кг для варианта перехватчика и разведчика и 2 т — для космического бомбардировщика. Фотоаппаратура либо ракеты размешались в отсеке за отделяемой кабиной-капсулой пилота, снабжающей спасение пилота на любых стадиях полета. Посадка совершалась с применением турбореактивного двигателя на грунтовой аэропорт со скоростью 250 км/ч на производимое четырехстоечное лыжное шасси.
Для защиты аппарата от нагрева при торможении в воздухе предусматривался теплозащитный железный экран из пластин жаропрочной стали ВНС и ниобиевых сплавов, расположенных по принципу «рыбьей чешуи». Экран подвешивался на керамических подшипниках, делавших роль тепловых барьеров, и при колебаниях температуры нагрева машинально изменял собственную форму, сохраняя стабильность положения относительно корпуса. Так на всех режимах конструкторы сохраняли надежду обеспечить постоянство аэродинамической конфигурации.
К орбитальному самолету пристыковывался одноразовый двухступенчатый блок выведения, на первой ступени которого находились четыре ЖРД тягой 25 тс, а на второй — один. В качестве горючего на первых порах планировалось применять жидкие водород и кислород, а потом перейти на водород и фтор. Ступени ускорителя по мере вывода самолета на орбиту последовательно отделялись и падали в океан.
Эпохальные замыслы
Замыслом работы над проектом предусматривалось создание к 1968 году аналога орбитального самолета с высотой полета 120 км и скоростью М=6−8, сбрасываемого со стратегического бомбардировщика Ту-95, необычного ответа американской рекордной совокупности — B-52 и X-15.
К 1969 году планировалось создать экспериментальный пилотируемый орбитальный самолет ЭПОС, имеющий полное сходство с боевым орбитальным самолетом, что выводился бы на орбиту ракетой-носителем «Альянс». В первой половине 70-ых годов XX века должен был начать летать и разгонщик — сперва на керосине, а спустя два года и на водороде. Всецело готовая совокупность должна была стартовать в космос в первой половине 70-ых годов XX века.
Из всей данной грандиозной программы в начале 1970-х удалось выстроить всего три ЭПОСа — один для изучения полета на дозвуковой скорости, один для сверхзвуковых изучений и один — для выхода на гиперзвук. Но в атмосферу суждено было встать лишь первому примеру в мае 1976 года, в то время, когда в Соединенных Штатах все подобные программы были уже свернуты.
Совершив чуть более десятка вылетов, в сентябре 1978 года по окончании неудачного приземления ЭПОС взял маленькие повреждения и больше в атмосферу не поднимался. Затем и без того мизерное финансирование программы было свернуто — Минобороны уже вовсю было занято разработкой очередного ответа американцам — совокупности «Энергия"-"Буран».
Закрытая тема
Не обращая внимания на официальное закрытие программы «Спираль», затраченный труд не пропал бесплатно. Созданный задел и купленный опыт работы над «Спиралью» существенно облегчил и ускорил строительство многоразового космического корабля «Буран». Применяя приобретённый опыт, Лозинский и-Глеб возглавил создание планера «Бурана».
Будущий астронавт Игорь Волк, делавший подлеты на дозвуковом аналоге ЭПОСа, потом первым поднял в атмосферу атмосферный аналог «Бурана» БТС-002 и стал начальником отряда летчиков-испытателей по программе «Буран».
«Спираль» в погонах
Главное назначение совокупности «Спираль» было, конечно, военное. Предусматривалась возможность перевоплотить орбитальный самолет в дневной фоторазведчик малогабаритных наземных и подвижных морских целей; в радиолокационный разведчик с внешней разворачиваемой одноразовой антенной; в ударный орбитальный самолет для поражения подвижных морских целей посредством ракет «космос-почва» с ядерной БЧ и, наконец, в перехватчик космических целей «50−22», созданный в двух модификациях: с самонаводящимися ракетами c дальностью пуска до 30 либо до 350 километров.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№23, сентябрь 2004).
<
h4>