A metà del secolo scorso, gli aerei a reazione con equipaggio, padroneggiando gradualmente nuove velocità e altezze, furono in grado di avvicinarsi alla soglia dello spazio.
sfida americana
I primi successi furono ottenuti dagli americani: il 14 ottobre 1947, il pilota collaudatore Chuck Yeager su un aereo a razzo sperimentale X-1 scese dalla "fortezza volante" B-29 già il 12 dicembre 1953, su un X-1A migliorato razzo aereo, ha raggiunto una velocità massima di 2655 km / h (M = 2, 5) ad un'altitudine di oltre 21 km. Nel 1953 iniziarono i test dell'aereo a razzo X-2, su cui fu raggiunta una velocità record in volo orizzontale di 3360 km / h il 25 luglio 1956 e all'inizio di settembre 1956 - un'altitudine di 38 430 m.
Nel giugno 1954, gli Stati Uniti iniziarono un programma di test per l'aereo a razzo alato ipersonico Kh-15, che, partendo da sotto l'ala di un bombardiere strategico B-52 convertito, doveva sviluppare una velocità sei volte la velocità del suono in un pochi minuti e raggiungi quota 76 km! Il volo del primo campione sotto l'ala dell'aereo fu completato il 10 maggio 1959 e l'8 giugno l'X-15 per la prima volta si separò dal B-52 e fece un volo planato indipendente. La prima attivazione del motore a razzo fu effettuata il 17 settembre e in ulteriori voli di prova i record "si riversarono" uno dopo l'altro - il 4 agosto 1960 fu raggiunta una velocità di 3514 km / h e il 12 agosto - un'altitudine di 41.605 m; Il 7 marzo 1961, il Kh-15 raggiunse una velocità di 4264 km / h, in volo il 31 marzo fu presa un'altitudine di 50.300 metri; Il 21 aprile è stata raggiunta una velocità di 5033 km / h, il 12 settembre - già 5832 km / h. La linea di un chilometro, che è considerata il confine "ufficiale" dello spazio, fu attraversata il 22 agosto 1963 - l'altitudine massima di volo era di 107.906 m!
sciatore spaziale
Ispirata dal successo dell'X-15, la US Air Force iniziò lo sviluppo di un razzo spaziale militare come parte del progetto Dyna Soar (da Dynamic Soaring). L'aereo a razzo, chiamato X-20, avrebbe dovuto volare a una velocità di 24.000 km/h ed era, infatti, uno sviluppo dell'idea del bombardiere spaziale tedesco Zenger (vedi "PM" #8'2004). Ciò non sorprende, dato che le posizioni chiave dell'ingegneria nel programma spaziale americano erano occupate da specialisti tedeschi. Il nuovo aereo a razzo doveva essere armato con missili spazio-spazio, spazio-aria e spazio-terra e bombe convenzionali. La superficie inferiore dell'X-20 era ricoperta da uno scudo termico metallico in molibdeno, che può resistere a temperature fino a 1480 ° C, i bordi d'attacco dell'ala erano realizzati in una lega di molibdeno, che poteva resistere a temperature fino a 1650 ° C. Le singole parti del veicolo, che, entrando nell'atmosfera, si riscaldavano fino a 2371 ° C, erano protette da una grafite rinforzata e da una calotta emisferica in zirconio nel muso della fusoliera o erano rivestite con un rivestimento isolante in niobio ceramico. Il pilota si trovava in un sedile eiettabile, fornendo soccorso solo a velocità subsoniche. L'abitacolo era dotato di finestrini laterali e parabrezza, protetti da scudi termici, che venivano abbassati poco prima dell'atterraggio. Nello scomparto dietro il rubinetto è stato collocato un carico utile fino a 454 kg. Il carrello di atterraggio era costituito da tre puntoni retrattili dotati di sci.
Ma a differenza del suo predecessore tedesco, l'X-20 non era un aereo spaziale nel vero senso della parola. Doveva partire da Cape Canaveral nel modo tradizionale in cima al veicolo di lancio Titan-IIIC, che ha lanciato l'aereo a razzo in un'orbita con un'altitudine di 97,6 km. Inoltre, l'X-20 ha dovuto accelerare da solo, utilizzando i propri motori a razzo, o, dopo aver completato un'orbita incompleta, pianificare l'aeroporto di Edwards. Era previsto che il primo lancio dal velivolo B-52 sarebbe stato effettuato già nel 1963, il primo volo senza equipaggio avrebbe avuto luogo nel novembre 1964 e il primo volo con equipaggio nel maggio 1965. Tuttavia, questo programma militare è morto silenziosamente prima, incapace di competere con la soluzione semplice ed economica: inviare astronauti nello spazio su un razzo balistico in una capsula pressurizzata, implementato da un'organizzazione civile NASA.
Risposta in ritardo
Ironia della sorte, proprio nel momento in cui gli americani stavano chiudendo il loro programma di alianti a razzo con equipaggio, l'URSS, impressionata dai record dell'X-15, decise di "recuperare e superare" l'America. Nel 1965, OKB-155 Artem Mikoyan fu incaricato di guidare il lavoro su velivoli orbitali e ipersonici, più precisamente, sulla creazione di un sistema aerospaziale a due stadi "Spiral". L'argomento è stato supervisionato da Gleb Lozino-Lozinsky.
Lo "Spiral" da 115 tonnellate consisteva in un aereo acceleratore ipersonico da 52 tonnellate, indicizzato "50-50", e un aereo orbitale con equipaggio da 8, 8 tonnellate (indice "50") situato su di esso con un razzo da palcoscenico. Il booster ha raggiunto una velocità ipersonica di 1800 m / s (M = 6), quindi, dopo aver separato i passaggi a un'altitudine di 28-30 km, è tornato all'aeroporto. L'aereo orbitale, utilizzando un razzo che funziona con carburante a base di fluoruro di idrogeno (F2 + H2), è entrato nell'orbita di lavoro.
Booster aereo
L'equipaggio del booster era alloggiato in una cabina di pilotaggio pressurizzata a due posti con sedili eiettabili. L'aereo vivente, insieme al razzo, era attaccato dall'alto in una scatola speciale, con le parti del muso e della coda chiuse con carenature.
L'acceleratore utilizzava idrogeno liquefatto come combustibile, che veniva immesso in un blocco di quattro motori turbogetto AL-51 sviluppati da Arkhip Lyulka, che avevano una presa d'aria comune e operavano su un singolo ugello di espansione esterno supersonico. Una caratteristica dei motori era l'uso del vapore di idrogeno per azionare la turbina. La seconda innovazione fondamentale è la presa d'aria ipersonica integrata e regolabile, che utilizzava quasi tutta la parte anteriore della superficie inferiore dell'ala per comprimere l'aria che entrava nelle turbine. Il raggio di volo stimato dell'acceleratore con un carico era di 750 km e quando volava come aereo da ricognizione - più di 7000 km.
Piano orbitale
Combattere aerei orbitali monoposto con equipaggio riutilizzabili con una lunghezza di 8 me un'apertura alare di 7,4 m è stato effettuato secondo lo schema del "corpo di trasporto". A causa del layout aerodinamico selezionato, dalla luce totale, le console ad ala a freccia avevano solo 3,4 m, e il resto della superficie di appoggio era correlato alla larghezza della fusoliera. Le mensole alari durante il passaggio della sezione di formazione del plasma (lancio in orbita e fase iniziale di discesa) sono state deviate verso l'alto per escludere un flusso di calore diretto intorno ad esse. Nella sezione atmosferica della discesa, l'aereo orbitale ha aperto le ali ed è passato al volo orizzontale.
I motori di manovra orbitali e due motori a razzo a propellente liquido di emergenza funzionavano con carburante AT-NDMG ad alto punto di ebollizione (tetraossido di azoto e dimetilidrazina asimmetrica), simile a quello utilizzato sui missili balistici da combattimento, che in seguito sarebbe stato progettato per essere sostituito con fluoro più rispettoso dell'ambiente- combustibile a base. Le riserve di carburante erano sufficienti per un volo della durata massima di due giorni, ma il compito principale del velivolo orbitale doveva essere svolto durante le prime 2-3 orbite. Il carico di combattimento era di 500 kg per la variante da ricognizione e intercettore e 2 tonnellate per il bombardiere spaziale. L'attrezzatura fotografica o i missili erano situati in un compartimento dietro una capsula staccabile della cabina di pilotaggio del pilota, che forniva il salvataggio del pilota in qualsiasi fase del volo. L'atterraggio è stato effettuato utilizzando un motore a turbogetto su un aeroporto in terra battuta a una velocità di 250 km / h su un telaio da sci a quattro montanti.
Per proteggere il veicolo dal riscaldamento durante la frenata in atmosfera, è stato fornito uno schermo metallico termoisolante da piastre di acciaio VNS resistente al calore e leghe di niobio disposte secondo il principio delle "squame di pesce". Lo schermo era sospeso su cuscinetti ceramici che svolgevano il ruolo di barriere termiche e quando la temperatura di riscaldamento oscillava, cambiava automaticamente forma, mantenendo una posizione stabile rispetto al corpo. Pertanto, in tutte le modalità, i progettisti speravano di garantire la costanza della configurazione aerodinamica.
Un'unità di lancio a due stadi usa e getta era ancorata al piano orbitale, sul primo stadio del quale c'erano quattro motori a razzo a propellente liquido con una spinta di 25 tf, e sul secondo uno. Per la prima volta, è stato pianificato di utilizzare ossigeno liquido e idrogeno come combustibile e in seguito di passare al fluoro e all'idrogeno. Gli stadi dell'acceleratore, quando l'aereo è stato messo in orbita, sono stati separati in sequenza e sono caduti nell'oceano.
Piani mitici
Il piano di lavoro del progetto prevedeva la creazione entro il 1968 di un analogo di un aereo orbitale con un'altitudine di volo di 120 km e una velocità di M = 6-8, lanciato dal bombardiere strategico Tu-95, una sorta di risposta al sistema di registrazione americano - B-52 e X-15.
Nel 1969, fu pianificato di creare un velivolo orbitale con equipaggio sperimentale EPOS, che assomigliasse pienamente a un aereo orbitale da combattimento, che sarebbe stato lanciato in orbita da un razzo vettore Soyuz. Nel 1970, anche l'acceleratore avrebbe dovuto iniziare a volare, prima con il cherosene e due anni dopo con l'idrogeno. Il sistema completo doveva essere lanciato nello spazio nel 1973. Di tutto questo grandioso programma, all'inizio degli anni '70, furono costruiti solo tre EPOS: uno per la ricerca del volo a velocità subsonica, uno per la ricerca supersonica e uno per raggiungere l'ipersonico. Ma solo il primo modello era destinato a prendere il volo nel maggio 1976, quando tutti i programmi simili negli Stati Uniti erano già stati gradualmente eliminati. Dopo aver effettuato poco più di una dozzina di sortite, nel settembre 1978, dopo un atterraggio senza successo, l'EPOS ha ricevuto lievi danni e non si è più alzato in volo. Successivamente, i già scarsi finanziamenti per il programma sono stati ridotti - il Ministero della Difesa era già impegnato a sviluppare un'altra risposta agli americani - il sistema Energia - Buran.
Argomento bloccato
Nonostante la chiusura ufficiale del programma Spiral, il lavoro speso non è stato vano. Le basi create e l'esperienza acquisita nel lavoro sulla "Spirale" hanno notevolmente facilitato e accelerato la costruzione della navicella spaziale riutilizzabile "Buran". Utilizzando l'esperienza acquisita, Gleb Lozino-Lozinsky ha guidato la creazione dell'aliante Buran. Il futuro cosmonauta Igor Volk, che ha effettuato voli su un analogo subsonico dell'EPOS, è stato successivamente il primo a pilotare l'analogo atmosferico del Buran BTS-002 ed è diventato il comandante di un distaccamento di piloti collaudatori nell'ambito del programma Buran.
