Vào giữa thế kỷ trước, những chiếc máy bay phản lực có người lái, từng bước làm chủ tốc độ và độ cao mới, đã có thể tiến gần đến ngưỡng cửa không gian.
Thách thức của người Mỹ
Người Mỹ đã đạt được những thành công đầu tiên: vào ngày 14 tháng 10 năm 1947, phi công lái thử nghiệm Chuck Yeager trên một chiếc máy bay tên lửa X-1 thử nghiệm được thả từ "pháo đài bay" B-29 vào ngày 12 tháng 12 năm 1953, trên một chiếc X-1A cải tiến. máy bay tên lửa, anh ta đạt tốc độ tối đa 2655 km / h (M = 2, 5) ở độ cao trên 21 km. Năm 1953, các cuộc thử nghiệm máy bay tên lửa X-2 bắt đầu, đạt tốc độ kỷ lục khi bay ngang là 3360 km / h vào ngày 25 tháng 7 năm 1956 và vào đầu tháng 9 năm 1956 - độ cao 38 430 m.
Vào tháng 6 năm 1954, Hoa Kỳ bắt đầu chương trình thử nghiệm máy bay tên lửa có cánh siêu thanh Kh-15, bắt đầu từ cánh của một máy bay ném bom chiến lược B-52 chuyển đổi, phải phát triển tốc độ gấp sáu lần tốc độ âm thanh trong một vài phút và đạt độ cao 76 km! Chuyến bay của mẫu đầu tiên dưới cánh máy bay được hoàn thành vào ngày 10/5/1959, đến ngày 8/6, X-15 lần đầu tiên tách khỏi B-52 và thực hiện chuyến bay lượn độc lập. Lần kích hoạt đầu tiên của động cơ tên lửa được thực hiện vào ngày 17 tháng 9, và trong các chuyến bay thử nghiệm tiếp theo, các kỷ lục lần lượt "đổ xuống" - vào ngày 4 tháng 8 năm 1960, đạt tốc độ 3514 km / h và vào ngày 12 tháng 8 - độ cao 41,605 m; Ngày 7 tháng 3 năm 1961, Kh-15 đạt tốc độ 4264 km / h, trong chuyến bay ngày 31 tháng 3, đạt độ cao 50.300 mét; Vào ngày 21 tháng 4, đã đạt được tốc độ 5033 km / h, vào ngày 12 tháng 9 - đã là 5832 km / h. Đường dài một km, được coi là ranh giới "chính thức" của không gian, được vượt qua vào ngày 22 tháng 8 năm 1963 - độ cao bay tối đa là 107.906 m!
Vận động viên trượt tuyết không gian
Lấy cảm hứng từ thành công của X-15, Không quân Hoa Kỳ bắt đầu phát triển một máy bay tên lửa vũ trụ quân sự như một phần của dự án Dyna Soar (từ Dynamic Soaring). Máy bay tên lửa, được gọi là X-20, được cho là bay với tốc độ 24.000 km / h và trên thực tế, là sự phát triển ý tưởng của máy bay ném bom không gian Zenger của Đức (xem "PM" # 8'2004). Điều này không có gì đáng ngạc nhiên vì các vị trí kỹ sư quan trọng trong chương trình vũ trụ của Mỹ đều do các chuyên gia người Đức đảm nhiệm. Máy bay tên lửa mới được lên kế hoạch trang bị các tên lửa không đối đất, không đối đất, không đối đất và bom thông thường. Bề mặt bên dưới của X-20 được bao phủ bởi một tấm chắn nhiệt kim loại làm bằng molypden, có thể chịu nhiệt độ lên đến 1480 ° C, các cạnh đầu của cánh được làm bằng hợp kim molypden, có thể chịu nhiệt độ lên đến 1650 ° NS. Các bộ phận riêng lẻ của xe, khi đi vào bầu khí quyển, nóng lên tới 2371 ° C, được bảo vệ bằng một lớp than chì gia cường và nắp hình bán cầu zirconi ở mũi thân hoặc được lót bằng một lớp phủ niobi cách nhiệt bằng gốm. Phi công nằm trên ghế phóng, chỉ cứu hộ ở tốc độ cận âm. Buồng lái được trang bị cửa sổ bên và kính chắn gió, được bảo vệ bằng tấm chắn nhiệt, được thả xuống ngay trước khi hạ cánh. Một trọng tải lên tới 454 kg được đặt trong khoang sau khoang lái. Bộ phận hạ cánh bao gồm ba thanh chống có thể thu vào được trang bị ván trượt.
Nhưng không giống như người tiền nhiệm của nó ở Đức, X-20 không phải là một chiếc máy bay không gian theo nghĩa chân thật nhất của từ này. Nó được cho là xuất phát từ Mũi Canaveral theo cách truyền thống trên đầu phương tiện phóng Titan-IIIC, nơi phóng máy bay tên lửa lên quỹ đạo có độ cao 97,6 km. Hơn nữa, X-20 phải tự tăng tốc, sử dụng động cơ tên lửa của chính nó, hoặc, sau khi hoàn thành một quỹ đạo chưa hoàn chỉnh, dự định Edwards AFB. Theo kế hoạch, lần thả máy bay B-52 đầu tiên sẽ được thực hiện vào năm 1963, chuyến bay không người lái đầu tiên sẽ diễn ra vào tháng 11 năm 1964 và chuyến bay có người lái đầu tiên vào tháng 5 năm 1965. Tuy nhiên, chương trình quân sự này đã lặng lẽ chết trước đó, không thể cạnh tranh với giải pháp đơn giản và rẻ tiền - đưa phi hành gia vào không gian trên một tên lửa đạn đạo trong một khoang điều áp, do một tổ chức dân sự NASA thực hiện.
Phản hồi chậm
Trớ trêu thay, vào đúng thời điểm người Mỹ đang kết thúc chương trình tàu lượn tên lửa có người lái của họ, thì Liên Xô, ấn tượng với những kỷ lục của X-15, đã quyết định "đuổi kịp và vượt qua" Mỹ. Năm 1965, OKB-155 Artem Mikoyan được hướng dẫn chỉ đạo công việc chế tạo máy bay quỹ đạo và siêu thanh, chính xác hơn là chế tạo hệ thống hàng không vũ trụ hai tầng "Spiral". Chủ đề được giám sát bởi Gleb Lozino-Lozinsky.
"Spiral" nặng 115 tấn bao gồm một máy bay gia tốc siêu âm 52 tấn, chỉ số "50-50" và một máy bay quỹ đạo có người lái 8, 8 tấn (chỉ số "50") nằm trên nó với một máy bay 54 tấn hai- tên lửa đẩy giai đoạn. Tên lửa đẩy đạt tốc độ siêu âm 1800 m / s (M = 6), sau đó, sau khi tách các bước ở độ cao 28-30 km, nó quay trở lại sân bay. Máy bay quỹ đạo, sử dụng tên lửa đẩy hoạt động bằng nhiên liệu hydro florua (F2 + H2), đã đi vào quỹ đạo hoạt động.
Máy bay tăng cường
Phi hành đoàn tăng cường được đặt trong buồng lái điều áp hai chỗ ngồi với ghế phóng. Máy bay sống, cùng với tên lửa đẩy, được gắn từ trên cao trong một chiếc hộp đặc biệt, với phần mũi và phần đuôi được đóng lại bằng các dây dẫn.
Máy gia tốc sử dụng hydro hóa lỏng làm nhiên liệu, được đưa vào một khối bốn động cơ phản lực AL-51 do Arkhip Lyulka phát triển, động cơ này có một khe hút gió chung và hoạt động trên một vòi phun mở rộng siêu âm bên ngoài. Một đặc điểm của động cơ là sử dụng hơi hydro để điều khiển tuabin. Cải tiến cơ bản thứ hai là hệ thống hút gió siêu âm tích hợp, có thể điều chỉnh được, sử dụng gần như toàn bộ phần trước của bề mặt cánh dưới để nén không khí đi vào tuabin. Phạm vi bay ước tính của máy gia tốc khi có tải là 750 km và khi bay như một máy bay trinh sát - hơn 7000 km.
Mặt phẳng quỹ đạo
Chiến đấu máy bay quỹ đạo một chỗ ngồi có người lái có thể tái sử dụng với chiều dài 8 m và sải cánh 7, 4 m được thực hiện theo phương án "mang thân". Do cách bố trí khí động học được lựa chọn, từ tổng nhịp, các tấm điều khiển cánh xuôi chỉ có 3,4 m, và phần còn lại của bề mặt chịu lực liên quan đến chiều rộng của thân máy bay. Các bảng điều khiển cánh trong quá trình đi qua phần hình thành plasma (phóng vào quỹ đạo và giai đoạn đi xuống ban đầu) đã bị lệch hướng lên trên để loại trừ luồng nhiệt trực tiếp xung quanh chúng. Trong phần khí quyển của sự hạ xuống, máy bay quỹ đạo mở rộng cánh của nó và chuyển sang bay ngang.
Động cơ điều động quỹ đạo và hai động cơ tên lửa đẩy chất lỏng khẩn cấp chạy bằng nhiên liệu AT-NDMG có độ sôi cao (nitơ tetraxit và dimethylhydrazine không đối xứng), tương tự như động cơ được sử dụng trên tên lửa đạn đạo chiến đấu, sau này được lên kế hoạch thay thế bằng flo- thân thiện với môi trường hơn nhiên liệu dựa trên. Lượng nhiên liệu dự trữ đủ cho một chuyến bay kéo dài đến hai ngày, nhưng nhiệm vụ chính của máy bay quỹ đạo phải được thực hiện trong 2-3 quỹ đạo đầu tiên. Tải trọng chiến đấu là 500 kg đối với biến thể trinh sát và đánh chặn và 2 tấn đối với máy bay ném bom không gian. Thiết bị chụp ảnh hoặc tên lửa được đặt trong một khoang phía sau buồng lái có thể tháo rời của phi công, giúp giải cứu phi công ở bất kỳ giai đoạn nào của chuyến bay. Việc hạ cánh được thực hiện bằng động cơ tuốc bin phản lực trên một sân bay đất ở tốc độ 250 km / h trên khung gầm trượt tuyết bốn trụ.
Để bảo vệ xe khỏi bị nóng khi phanh trong môi trường khí quyển, một tấm chắn kim loại chắn nhiệt đã được cung cấp từ các tấm thép chịu nhiệt VNS và hợp kim niobi được sắp xếp theo nguyên lý "vảy cá". Màn hình được treo trên các ổ đỡ bằng sứ đóng vai trò cản nhiệt, khi nhiệt độ đốt nóng dao động, nó sẽ tự động thay đổi hình dạng, duy trì vị trí ổn định so với cơ thể. Do đó, ở tất cả các chế độ, các nhà thiết kế hy vọng đảm bảo tính ổn định của cấu hình khí động học.
Thiết bị phóng hai tầng dùng một lần được gắn vào mặt phẳng quỹ đạo, ở tầng thứ nhất có bốn động cơ tên lửa đẩy chất lỏng với lực đẩy 25 tf và ở tầng thứ hai - một. Lần đầu tiên, người ta dự định sử dụng oxy lỏng và hydro làm nhiên liệu, sau đó chuyển sang sử dụng flo và hydro. Các giai đoạn của máy gia tốc, khi máy bay được đưa vào quỹ đạo, tuần tự tách ra và rơi xuống đại dương.
Kế hoạch huyền thoại
Kế hoạch của dự án được đưa ra để tạo ra vào năm 1968 một thiết bị tương tự của một máy bay quỹ đạo có độ cao bay 120 km và tốc độ M = 6-8, được thả từ máy bay ném bom chiến lược Tu-95, một loại máy bay phản lực. vào hệ thống kỷ lục của Mỹ - B-52 và X-15.
Đến năm 1969, người ta đã lên kế hoạch tạo ra một máy bay quỹ đạo có người lái thử nghiệm EPOS, mang hoàn toàn giống với một máy bay quỹ đạo chiến đấu, sẽ được phóng lên quỹ đạo bằng tên lửa tàu sân bay Soyuz. Năm 1970, máy gia tốc cũng được cho là bắt đầu bay - đầu tiên là bằng dầu hỏa, và hai năm sau là hydro. Hệ thống hoàn chỉnh được cho là sẽ được phóng lên vũ trụ vào năm 1973. Trong toàn bộ chương trình hoành tráng này, vào đầu những năm 1970, chỉ có ba EPOS được chế tạo - một dành cho nghiên cứu bay ở tốc độ cận âm, một dành cho nghiên cứu siêu thanh và một để đạt siêu âm. Nhưng chỉ có mẫu máy bay đầu tiên được tung ra thị trường vào tháng 5 năm 1976, khi tất cả các chương trình tương tự ở Hoa Kỳ đã bị loại bỏ dần. Đã thực hiện hơn một chục lần xuất kích, vào tháng 9 năm 1978, sau khi hạ cánh không thành công, chiếc EPOS bị hư hại nhẹ và không bay lên không được nữa. Sau đó, nguồn tài trợ vốn đã ít ỏi cho chương trình đã bị cắt giảm - Bộ Quốc phòng đang bận rộn phát triển một phản ứng khác đối với người Mỹ - hệ thống Energia - Buran.
Chủ đề bị khóa
Mặc dù chương trình Spiral đã chính thức đóng cửa, nhưng công việc đã bỏ ra không phải là vô ích. Nền tảng được tạo ra và kinh nghiệm thu được khi làm việc trên "Spiral" đã tạo điều kiện và đẩy nhanh quá trình xây dựng tàu vũ trụ có thể tái sử dụng "Buran". Sử dụng kinh nghiệm có được, Gleb Lozino-Lozinsky đã lãnh đạo việc tạo ra tàu lượn Buran. Nhà du hành vũ trụ tương lai Igor Volk, người đã thực hiện các chuyến bay trên thiết bị tương tự cận âm của EPOS, sau đó là người đầu tiên bay tương tự trong khí quyển của Buran BTS-002 và trở thành chỉ huy của một đội phi công thử nghiệm theo chương trình Buran.
