Die Idee eines Raketenraumflugzeugs, das in die Umlaufbahn aufsteigen und wie ein Flugzeug zur Erde zurückkehren kann, entstand vor einigen Jahrzehnten. Im Laufe der Zeit führte seine Entwicklung zum sogenannten. Orbitalflugzeuge, einschließlich solcher, die praktische Anwendung gefunden haben. Bis zu einer gewissen Zeit konnte die Arbeit in diesem Bereich jedoch nicht die gewünschten Ergebnisse bringen. Die führenden Länder der Welt haben mehrere Projekte von Raumflugzeugen entwickelt, aber sie sind nicht weiter gekommen, als experimentelle Ausrüstung zu testen.
Es sei darauf hingewiesen, dass alle frühen Entwicklungen der UdSSR und der USA auf dem Gebiet der Raumflugzeuge, obwohl sie nicht zur Entstehung und zum Betrieb grundlegend neuer Technologien führten, immer noch nicht nutzlos waren. Mit ihrer Hilfe konnten Spezialisten aus einer Vielzahl von wissenschaftlichen und gestalterischen Einrichtungen die nötigen Erfahrungen sammeln, eine Reihe von Studien und Experimenten durchführen und weitere Wege zur Entwicklung der Weltraumtechnologie bestimmen. Auf Basis neuer Technologien und Entwicklungen entstanden bald reale Muster von Raumflugzeugen mit den gewünschten Eigenschaften.
X-20 DynaSoar
Das erste vollwertige Raumflugzeugprojekt, das die Chance hatte, Testflüge zu erreichen, ist die amerikanische X-20 DynaSoar. Die Arbeiten an diesem Programm begannen im Herbst 1957 - nur wenige Tage nach dem Start des ersten künstlichen Erdsatelliten, der in der UdSSR hergestellt wurde. Die militärische und politische Führung sowie die Chefs der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtindustrie kamen zu dem Schluss, dass es notwendig sei, eigene Raumfahrtsysteme zu schaffen, auch solche, die für den militärischen Einsatz geeignet sind.
Das Raumflugzeug X-20 DynoSoar dringt in die Atmosphäre ein. NASA-Zeichnung
Mitte Dezember fand bei der NACA eine Konferenz über die Entwicklung von Raketen- und Weltraumtechnologie statt. Es wurden drei Haupttypen von Raumfahrzeugen für den Transport von Personen oder Fracht diskutiert: eine Kapsel, die mit einer Trägerrakete in die Umlaufbahn startet und entlang einer ballistischen Flugbahn zurückkehrt; ein Orbiter vom Typ Lifting Body, der einige Manöver ausführen kann; sowie ein vollwertiges orbitales Raumflugzeug. Basierend auf den Ergebnissen der Diskussionen wurde beschlossen, die Konzepte einer "ballistischen" Kapsel und eines Raumflugzeugs zu entwickeln.
Ende des Jahres startete das US Air Force Research and Development Command ein neues Programm mit dem Code DynaSoar (kurz für Dynamic Soaring – „dynamische Planung“), in dem die Entwicklung des Raumflugzeugs geplant war. Es begann die Bildung der Anforderungen für das zukünftige Raumfahrzeug sowie die Sammlung von Anträgen auf Teilnahme am Programm. Die BBC erhielt insgesamt mehr als hundert Vorschläge, aber nur 10 Unternehmen waren an dem Programm beteiligt, von denen sich einige für eine Zusammenarbeit entschieden.
Im Frühjahr 1958 lernte die Luftwaffe ein Dutzend Vorprojekte des DynaSoar-Systems kennen. Die Entwicklungsgesellschaften gingen unterschiedliche Ansätze und setzten unterschiedliche Konzepte um. Gleichzeitig weist ein wesentlicher Teil der Projekte eine gewisse Ähnlichkeit auf. Sie sahen den Bau eines Hyperschall-Raketenflugzeugs vor, das mit einer Booster-Trägerrakete verbunden werden sollte. Die Unterschiede lagen im Design des Flugzeugs, der Zusammensetzung der Bordsysteme und der Architektur der Trägerrakete. Die Air Force hielt die Projekte der Unternehmensgruppen Boeing-Vought und Bell-Martin für die beste Option. Sie waren es, die entwickelt wurden.
Trennung von Trägerrakete und Raumflugzeug. NASA-Zeichnung
Parallel zur Suche nach den Gewinnern des Wettbewerbs verhandelte das Militär mit der NACA: Diese Organisation sollte wissenschaftliche und praktische Veranstaltungen anbieten. Die entsprechende Vereinbarung erschien im Spätherbst 1958. Danach arbeiteten die F&E-Agentur und Unternehmen der Luftfahrtindustrie unter der Führung der Luftwaffe zusammen. Zu diesem Zeitpunkt wurde beschlossen, das Programm in mehreren Phasen durchzuführen - von der Forschung über den Bau und die Erprobung der Kampfversion des Raumflugzeugs.
Im Jahr 1959 führten die beiden Unternehmensgruppen unterschiedliche Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten durch. Während dieser Zeit hat der Kunde die Anforderungen an das Raumflugzeug mehrfach geändert. Anfang November hat die Air Force den Gewinner des Wettbewerbs gekürt. Die beste Version des Projekts wurde von Boeing und Vought vorgeschlagen. Es ist merkwürdig, dass letztere zu diesem Zeitpunkt ihre Beteiligung am Projekt stark reduziert hatte - sie war nur für einige Einheiten des zukünftigen Apparats verantwortlich. Martin war auch an dem Projekt beteiligt, das die erforderliche Trägerrakete entwickeln sollte.
Die Entwicklung des zukünftigen Raumflugzeug-Prototyps begann Ende 1959. Diese Arbeitsphase wurde als Phase Alpha bezeichnet. Die Erarbeitung des Erscheinungsbildes der Raumebene mit der Arbeitsbezeichnung X-20 führte zu konkreten Ergebnissen. So veränderte sich das Design des Produkts ständig und entfernte sich immer weiter von der Basisversion. Parallel dazu erfolgte die Entwicklung eines Bau- und Prüfplans. Ab einem bestimmten Zeitpunkt planten Kunde und Entwickler zwei Dutzend Testflüge durchzuführen – und dies nur im Rahmen der ersten Phasen.
Modell der X-20-Apparatur. Boeing-Fotos
Bis Mitte 1961 hatten die Teilnehmer des Programms das endgültige Aussehen des zukünftigen Raketen- und Weltraumkomplexes festgelegt. Neben dem Hyperschall-Raumschiff selbst war eine speziell modifizierte Titan IIIC-Trägerrakete darin enthalten. Anstelle einer Bühne mit Nutzlast wurde vorgeschlagen, darauf ein DynaSoar-Produkt zu installieren. Die dreistufige Rakete könnte auch mit einer speziellen vierten Stufe ausgestattet werden. Diese Einheit sollte auf der Raumebene bleiben und eine Lösung für einige Probleme bieten.
Das Projekt X-20 beinhaltete den Bau eines mittelgroßen Raumflugzeugs mit einem charakteristischen Erscheinungsbild. Als optimal galt der tiefliegende Deltaflügel, über dem sich ein Rumpf mit spitzem Bugkonus und einem Paar Seitenkielen befand. Die Flugzeugzelle sollte aus hitzebeständigen Stahllegierungen bestehen und mit speziellen Keramikplatten verkleidet sein. Das Prinzip der Gehäusekühlung wurde auch mittels Innenradiatoren mit Flüssigkeit genutzt. Im Inneren des Rumpfes befand sich ein einsitziges Cockpit sowie ein Flüssigtreibstoff-Raketenmotor und andere notwendige Geräte. Die Länge des Fahrzeugs überschritt 11 m nicht, die Spannweite betrug weniger als 6,5 m, das Eigengewicht betrug 5,16 Tonnen.
Nach den damaligen Vorschlägen könnten Lenkflugkörper im X-20-Laderaum platziert werden, um Ziele im Orbit oder auf der Erde anzugreifen. Auch der Einsatz von Freifallbomben war nicht ausgeschlossen. Soweit bekannt, ist die Entwicklung spezialisierter Weltraum- und Weltraum-Boden-Raketen noch nicht über das Forschungsvorstadium hinausgekommen.
Testpilot im Cockpit des Bodensimulators. Boeing-Fotos
Im September 1961 präsentierte Boeing dem Kunden ein Modell des Raumflugzeugs in Originalgröße. Seine Zustimmung würde dem Projekt den Weg zum Bau eines vollwertigen Prototyps ebnen. Auch die Vorbereitungen für die Tests liefen: Die NASA und die Air Force begannen, Piloten für die Teilnahme an zukünftigen Tests zu rekrutieren. Sechs Piloten wurden für eine spezielle Gruppe ausgewählt. Sie mussten mindestens neun Orbitalflüge durchführen.
Diese Pläne wurden jedoch nicht erfüllt. Bereits im Oktober 1961 wurde im Zusammenhang mit dem Aufkommen konkurrierender Raumfahrtprogramme ein Plan zur Kostensenkung des X-20 DynaSoar-Projekts vorgeschlagen. Dieses Dokument sah eine Verringerung der Zahl der Testflüge und eine Vereinfachung der Flugprogramme vor. Aus diesem Grund sollten die Kosten für die Tests auf 920 Millionen US-Dollar gesenkt und bis 1967 abgeschlossen werden. Merkwürdig, dass eines der parallelen Weltraumprogramme im gleichen Zeitraum so heftig kritisiert wurde, dass es einfach eingestellt wurde.
Vor diesem Hintergrund gab es jedoch keinen Grund zur Freude. Bereits im Februar nächsten Jahres wurde das DynaSoar-Programm in die Kategorie Forschung überführt, was durch Probleme bei der Entwicklung eines Raumflugzeugs und einer Rakete dafür verursacht wurde. Außerdem gab es Schwierigkeiten bei der Beschaffung von Mitteln und der Arbeitsorganisation. Im Oktober erschien eine neue Version des Programmplans, die erneut eine Ausgabenkürzung vorsah.
DynaSoar-Layout und seine Schöpfer von Boeing. Boeing-Fotos
1963 sah sich das DynaSoar-Projekt einem neuen Konkurrenten in Form der Gemini-Raumsonde gegenüber. Das Pentagon verglich die beiden Entwicklungen und versuchte herauszufinden, welche von ihnen aus militärischer Sicht von größerem Interesse ist. Es folgten Streitigkeiten in der Militärabteilung, vor deren Hintergrund Gerüchte über die Einstellung der Arbeit an der X-20 aufkamen. Im Frühjahr erhielt Boeing jedoch einen neuen Vertrag zur Fortsetzung der Entwicklungsarbeit. Parallel dazu wurden die Diskussionen über zukünftige Finanzierungen und Tests fortgesetzt.
Am 20. Dezember 1963 ordnete Verteidigungsminister Robert McNamara die Beendigung des DynaSoar-Programms zugunsten des ASSET-Projekts mit einer entsprechenden Umschichtung der Mittel an. Berichten zufolge wurden damals 410 Millionen US-Dollar für das DynaSoar-Programm ausgegeben. Der Erstflug erforderte vergleichbare Summen und mehrere Jahre Arbeit. Dem Projekt wurde jedoch nicht die erforderliche Zeit und das erforderliche Geld zur Verfügung gestellt.
Spiral
Während die amerikanische Wissenschaft versuchte, ein Raumflugzeug zu entwickeln, setzten sowjetische Spezialisten die Entwicklung von Kapselschiffen mit ballistischem Abstieg fort und waren dabei sehr erfolgreich. Nur wenige Jahre später begannen jedoch in unserem Land die Arbeiten an der Entwicklung eines Orbitalflugzeugs. Das heimische Projekt des Luft- und Raumfahrtsystems wurde "Spirale" genannt.
Modell des Luft- und Raumfahrtsystems Spiral in Startkonfiguration. Foto Epizodsspace.airbase.ru
Es ist bekannt, dass einer der Gründe für das Erscheinen des Themas "Spirale" Informationen über die amerikanischen Pläne zur Schaffung von Raumflugzeugen waren, nämlich das DynaSoar-Projekt. Gleichzeitig ist festzuhalten, dass die Weiterentwicklung der Raumfahrt auf unterschiedliche Weise erfolgen könnte, unter anderem durch die Schaffung von Weltraumflugzeugen. Somit kann "Spiral", obwohl mit Blick auf fremde Muster entstanden, als ganz eigenes Projekt auf Basis origineller Ideen betrachtet werden.
Das fertige Konzept des Systems, das die Ideen eines Raketenflugzeugs und eines Raumfahrzeugs kombiniert, wurde 1964 vom 30. Zentralen Forschungsinstitut der Luftwaffe vorgeschlagen. Dieser Vorschlag interessierte die Führer der Luftfahrtindustrie, und 1965 erschien ein entsprechender Auftrag. Dementsprechend ist die A. I. Mikoyan sollte ein Projekt für ein vielversprechendes Luft- und Raumfahrtsystem mit dem Code „Spiral“entwickeln. Die Arbeiten zu diesem Thema begannen 1966 unter der Leitung des Designers G. E. Lozino-Lozinsky.
Das 30. Zentrale Forschungsinstitut hat einen wesentlichen Teil der Arbeiten abgeschlossen, was die Aufgabe des Mikoyan Design Bureau stark vereinfacht hat. Die Spezialisten des Instituts haben die Architektur des zukünftigen Komplexes geformt sowie seine Eigenschaften und Fähigkeiten bestimmt. Dank dessen mussten Flugzeugkonstrukteure nur noch Entwicklungsarbeit leisten. Dieser Ansatz brachte gewisse Vorteile. So könnte nach den Plänen von Mitte der sechziger Jahre der Erstflug der "Spirale" bereits Anfang des nächsten Jahrzehnts stattfinden.
Spiralflugprofil. Abbildung Epizodsspace.airbase.ru
Das Spiral-System basierte auf einem speziellen 50-50-Booster-Flugzeug mit charakteristischem Aussehen. Es sollte einen gepfeilten Flügel und eine Reihe von Düsentriebwerken mit hohem Schub haben. Auf dem oberen Teil der Maschine war eine Plattform für die Installation eines orbitalen Raumflugzeugs mit einer oberen Stufe vorgesehen. Nach dem Grundkonzept sollte der Booster auf eine Höhe von 30 km steigen und eine Geschwindigkeit von etwa M = 6 entwickeln. Die Gesamtlänge einer solchen Maschine erreichte 38 m bei einer Spannweite von 16,5 m. Das Startgewicht des gesamten Luft- und Raumfahrtsystems beträgt 52 Tonnen.
Die Nutzlast des "50-50"-Beschleunigers war die sogenannte. Orbitalflugzeuge mit einem Raketenbooster. Das Raumflugzeug sollte nach dem Schema mit einem tragenden Rumpf gebaut werden, bei dem der untere Teil der Maschine das Flügelflugzeug war. Der Rumpf selbst hatte eine dreieckige Form mit variablem Querschnitt. An den Seiten des Autos befanden sich zwei Flugzeuge, die seitlich zusammengebrochen waren. Am Rumpf war ein Kiel vorgesehen. Der Gleiter sollte aus hitzebeständigen Stählen bestehen; die Verkleidung erhielt eine spezielle Keramikbeschichtung. Berechnungen zufolge musste sich die Rumpfnase in bestimmten Flugphasen auf 1600 ° C erwärmen, was einen entsprechenden Schutz erforderte.
Das Orbitalflugzeug "50" sollte mit Stütz- und Steuertriebwerken ausgestattet sein. Mit einer Masse von 8 Tonnen könnte es eine Nutzlast von mindestens 500 kg tragen. Die Möglichkeit, einen orbitalen Abfangjäger und eine Aufklärung zu erstellen, wurde in Betracht gezogen. Darüber hinaus gab es ein Raumflugzeug-Bomberprojekt, das 2 Tonnen Fracht befördern konnte. Aufgrund des Booster-Flugzeugs und des Raketen-Booster-Blocks konnte das Spirali-Flugzeug in Umlaufbahnen mit einer Höhe von mindestens 150 km aufsteigen.
Umlaufbahn "50". Abbildung Buran.ru
Bis zum Ende des Jahrzehnts hat das Mikoyan Design Bureau den Großteil der theoretischen Arbeiten abgeschlossen und die Geräte für die ersten praktischen Tests vorbereitet. Im Juli 1969 wurde der Versuchsapparat BOR-1 ("Unmanned orbital rocket plane, the first") in vereinfachter Bauweise gestartet. Ein Textolith-Segelflugzeug im Maßstab 1:3 wurde mit Hilfe einer modifizierten R-12-Rakete auf eine suborbitale Flugbahn gebracht. Das Produkt brannte in der Atmosphäre aus, ermöglichte jedoch die Erfassung einiger Daten. Im Dezember desselben Jahres wurde das BOR-2-Gerät mit einem anderen Design und einer anderen Konfiguration auf den Markt gebracht. Im Flug versagten die Kontrollsysteme und der Prototyp brannte aus.
Von Juli 1970 bis Februar 1972 wurden drei weitere Starts von BOR-2-Prototypen durchgeführt. Zwei endeten mit Erfolg, einer mit Misserfolg. 1973 und 1974 wurden zwei Tests mit verbesserten BOR-3-Produkten durchgeführt. In beiden Fällen ereigneten sich Unfälle aus unterschiedlichen Gründen. Trotz einer Reihe von Unfällen und Mängeln lieferten Tests der Produkte der BOR-Familie eine Vielzahl von Informationen.
Bereits nach dem Start des BOR-Projekts wurde der Auftrag erteilt, die Arbeiten zum Thema „Spirale“einzustellen. Die Führung des Landes beschloss, die Kräfte der Industrie in andere Richtungen zu lenken. Doch bereits 1974 wurde das Programm wieder aufgenommen, und bald wurden neue Ergebnisse erzielt. Die neueste Errungenschaft bei der Schaffung des Luft- und Raumfahrtsystems "Spiral" kann als analoges Flugzeug "105.11" sowie als Orbiter BOR-4 und BOR-5 angesehen werden.
Einer der Prototypen von BOR-3. Foto Buran.ru
"105.11" / MiG-105 war eine ungefähre Kopie des Orbitalflugzeugs "Spiral", konnte aber nur in der Atmosphäre und mit Unterschallgeschwindigkeit fliegen. Diese Maschine war zum Üben des Abstiegs und der horizontalen Landung von Raumflugzeugen bestimmt. Am 11. Oktober 1976 fand der Erstflug "105.11" statt. Das Auto wurde mit einem Tu-95-Trägerflugzeug auf eine bestimmte Höhe und Kurs gebracht. Außerdem wurde das Mock-up fallen gelassen, und nach dem Abstieg landete es. Sieben Flüge fanden statt, nach denen die Tests aufgrund des Ausfalls des Prototyps abgebrochen wurden.
Mitte der siebziger Jahre entstand eine technische Aufgabe zur Schaffung eines vielversprechenden Mehrweg-Raumsystems - des zukünftigen Energia-Buran-Komplexes. Mehrere Jahre lang stritten sich die Anhänger von Spiral und Buran miteinander und versuchten, ihre Seite zu verteidigen, aber bald wurde das Problem auf höchster Ebene gelöst. Es wurde beschlossen, das Spiral-Thema zugunsten des weniger gewagten, aber vielversprechenden Buran zu beschneiden. Gleichzeitig war geplant, eine Reihe von Entwicklungen des Mikoyan Design Bureau und verwandter Unternehmen in einem neuen Projekt zu verwenden.
Anfang der achtziger Jahre fanden im Interesse des Buran-Projekts mehrere Starts von BOR-Orbitern mit Nummern von "4" bis "6" statt. Ihre Aufgabe war es, den Wärmeschutz für das zukünftige Weltraumflugzeug zu testen und andere Probleme zu lösen. All diese Experimente trugen zur weiteren Arbeit am "Buran" bei. Wichtig ist, dass mehrere Prototypen, die in den beiden Programmen für Luft- und Raumfahrtsysteme verwendet wurden, erhalten geblieben sind und sich jetzt in Museen befinden.
Erfolge und Misserfolge
Seit Ende der fünfziger Jahre haben die beiden führenden Länder der Welt bei der Entwicklung ihrer Raumfahrtprogramme mehrere gewagte Projekte von Raumflugzeugen entwickelt. Aus verschiedenen Gründen konnten diese Projekte jedoch nicht allzu weit gehen. Bestenfalls ging es nur darum, analoge Geräte zu testen.
Erfahrene MiG-105 im Air Force Museum. Foto Wikimedia Commons
Das Projekt X-20 DynaSoar wurde aufgrund zahlreicher technischer, organisatorischer und sonstiger Probleme geschlossen, die sich aus der extremen Komplexität der technischen Aufgabe ergaben. Designer und Wissenschaftler haben es geschafft, eine Reihe wichtiger Probleme zu lösen, aber diese Lösungen wurden nicht in der Praxis mit einem vollwertigen experimentellen Raumflugzeug getestet. Viele Ideen und Technologien, die für das erste amerikanische Raumflugzeug entwickelt wurden, wurden jedoch später in neuen Projekten verwendet. Das Hauptergebnis von all dem war der Komplex des Weltraumtransportsystems und sein Hauptelement - das wiederverwendbare Raumschiff Space Shuttle.
Die Geschichte des sowjetischen Projekts "Spirale" und seiner Fertigstellung war anders. Es erschien als eine Art Antwort auf die ausländische Entwicklung, entwickelte sich aber gleichzeitig anders. Außerdem erwies es sich als erfolgreicher: die A. I. Mikoyan führte die notwendigen Tests durch, unter anderem mit suborbitalen Flügen. Der Hauptgrund für die Ablehnung der "Spirale" war das Aufkommen alternativer Vorschläge und Projekte. Gleichzeitig fanden die Entwicklungen im Rahmen des Programms sofort Eingang in vielversprechende Projekte sowie einige experimentelle Produkte. Tatsächlich ist ein Projekt sofort in ein anderes "verschmolzen" und hat seine Entwicklung sichergestellt.
Es ist bekannt, dass mutige Projekte, die neue Wege einschlagen, nicht immer die gewünschten Ergebnisse bringen. Dennoch sammeln Spezialisten mit ihrer Hilfe die notwendigen Daten und sammeln wertvolle Erfahrungen, die dann bei der Erstellung neuer Projekte genutzt werden können. Dies ist das Hauptergebnis von Programmen, die auf den ersten Blick nicht sehr erfolgreich sind. Bei DynaSoar und Spiral sieht die Situation jedoch komplizierter aus. Nur eine Version des Raumflugzeugs, die mit ihrer Erfahrung erstellt wurde, hat den vollen Betrieb erreicht, und sogar diese ist bereits in den Ruhestand gegangen.
