Mitte des letzten Jahrhunderts konnten bemannte Düsenflugzeuge, die nach und nach neue Geschwindigkeiten und Höhen meisterten, der Schwelle des Weltraums nahe kommen.
Amerikanische Herausforderung
Erste Erfolge erzielten die Amerikaner: Am 14. Oktober 1947 stürzte Testpilot Chuck Yeager auf einem experimentellen Raketenflugzeug X-1 bereits am 12. Dezember 1953 auf einer verbesserten X-1A von der "fliegenden Festung" B-29 ab Raketenflugzeug erreichte er in einer Höhe von über 21 km eine Höchstgeschwindigkeit von 2655 km/h (M = 2,5). 1953 begannen die Tests des Raketenflugzeugs X-2, mit dem am 25. Juli 1956 und Anfang September 1956 eine Rekordgeschwindigkeit im Horizontalflug von 3360 km / h erreicht wurde - eine Höhe von 38 430 m.
Im Juni 1954 starteten die Vereinigten Staaten ein Testprogramm für das geflügelte Hyperschall-Raketenflugzeug Kh-15, das, ausgehend von einem umgebauten strategischen Bomber B-52, eine Geschwindigkeit von sechsmal Schallgeschwindigkeit in einem Minuten und erreichen eine Höhe von 76 km! Der Flug der ersten Probe unter den Flügeln des Flugzeugs wurde am 10. Mai 1959 abgeschlossen, und am 8. Juni trennte sich die X-15 erstmals von der B-52 und machte einen eigenständigen Gleitflug. Die erste Aktivierung des Raketentriebwerks erfolgte am 17. September, und bei weiteren Testflügen "gossen" sich die Rekorde nacheinander - am 4. August 1960 wurde eine Geschwindigkeit von 3514 km / h erreicht und am 12. August - eine Höhe von 41.605 m; Am 7. März 1961 erreichte die Kh-15 eine Geschwindigkeit von 4264 km/h, im Flug am 31. März wurde eine Höhe von 50.300 Metern genommen; Am 21. April wurde eine Geschwindigkeit von 5033 km/h erreicht, am 12. September bereits 5832 km/h. Die Ein-Kilometer-Linie, die als "offizielle" Grenze des Weltraums gilt, wurde am 22. August 1963 überschritten - die maximale Flughöhe betrug 107.906 m!
Weltraumskifahrer
Inspiriert vom Erfolg der X-15 begann die US Air Force im Rahmen des Dyna Soar-Projekts (von Dynamic Soaring) mit der Entwicklung eines militärischen Weltraumraketenflugzeugs. Das Raketenflugzeug, genannt X-20, sollte mit einer Geschwindigkeit von 24.000 km/h fliegen und war tatsächlich eine Weiterentwicklung der Idee des deutschen Weltraumbombers Zenger (siehe "PM" # 8'2004). Dies ist nicht verwunderlich, wenn man bedenkt, dass Schlüsselpositionen im amerikanischen Raumfahrtprogramm von deutschen Spezialisten besetzt waren. Das neue Raketenflugzeug sollte mit Weltraum-Luft-, Weltraum-Luft- und Weltraum-Boden-Raketen und konventionellen Bomben bewaffnet sein. Die Unterseite des X-20 wurde mit einem metallischen Hitzeschild aus Molybdän bedeckt, der Temperaturen bis 1480 ° C standhält, die Flügelvorderkanten bestanden aus einer Molybdänlegierung, die Temperaturen bis zu 1650 ° C standhalten konnte C. Einzelne Teile des Fahrzeugs, die sich beim Eintritt in die Atmosphäre auf 2371 °C erhitzten, wurden durch einen verstärkten Graphit und eine Zirkonium-Halbkugelkappe in der Rumpfnase geschützt oder mit einer keramischen isolierenden Niob-Beschichtung ausgekleidet. Der Pilot befand sich in einem Schleudersitz und konnte nur bei Unterschallgeschwindigkeit retten. Das Cockpit war mit Seitenfenstern und einer Windschutzscheibe ausgestattet, die durch Hitzeschilde geschützt war, die kurz vor der Landung abgeworfen wurden. Eine Nutzlast mit einem Gewicht von bis zu 454 kg wurde im Hinter-Hahn-Fach untergebracht. Das Fahrwerk bestand aus drei einziehbaren Streben, die mit Skiern ausgestattet waren.
Doch anders als ihr deutscher Vorgänger war die X-20 kein Weltraumflugzeug im wahrsten Sinne des Wortes. Es sollte von Cape Canaveral auf traditionelle Weise auf dem Dach der Titan-IIIC-Trägerrakete starten, die das Raketenflugzeug in eine Umlaufbahn mit einer Höhe von 97,6 km brachte. Darüber hinaus musste die X-20 entweder selbst beschleunigen, indem sie ihre eigenen Raketentriebwerke verwendet, oder nach einer unvollständigen Umlaufbahn zur Edwards AFB planen. Der erste Abwurf der B-52 sollte bereits 1963 erfolgen, der erste unbemannte Flug im November 1964 und der erste bemannte Flug im Mai 1965. Dieses Militärprogramm starb jedoch leise früher, da es nicht mit der einfachen und billigen Lösung konkurrieren konnte - Astronauten mit einer ballistischen Rakete in einer Druckkapsel ins All zu schicken, die von einer zivilen Organisation NASA implementiert wurde.
Verspätete Antwort
Ironischerweise beschloss die UdSSR, beeindruckt von den X-15-Rekorden, genau in dem Moment, als die Amerikaner ihr Programm bemannter Raketengleiter beendeten, Amerika "einzuholen und zu überholen". 1965 wurde OKB-155 Artem Mikoyan beauftragt, die Arbeiten an Orbital- und Hyperschallflugzeugen zu leiten, genauer gesagt an der Schaffung eines zweistufigen Luft- und Raumfahrtsystems "Spiral". Das Thema wurde von Gleb Lozino-Lozinsky betreut.
Die 115 Tonnen schwere "Spiral" bestand aus einem 52 Tonnen schweren Hyperschall-Beschleunigerflugzeug mit dem Index "50-50" und einem darauf befindlichen 8, 8 Tonnen bemannten Orbitalflugzeug (Index "50") mit einem 54 Tonnen schweren Zwei- Stufe Raketenbooster. Der Booster erreichte eine Hyperschallgeschwindigkeit von 1800 m / s (M = 6) und kehrte dann, nachdem er die Stufen in einer Höhe von 28-30 km getrennt hatte, zum Flugplatz zurück. Das Orbitalflugzeug gelangte mit einem Raketenbooster, der mit Fluorwasserstoff (F2 + H2) betrieben wurde, in die Arbeitsbahn.
Booster-Flugzeug
Die Booster-Besatzung war in einem zweisitzigen Druckcockpit mit Schleudersitzen untergebracht. Das lebende Flugzeug wurde zusammen mit dem Raketen-Booster in einer speziellen Box von oben befestigt, wobei die Bug- und Heckteile mit Verkleidungen verschlossen wurden.
Der Beschleuniger verwendete verflüssigten Wasserstoff als Kraftstoff, der in einen Block von vier AL-51-Turbojet-Triebwerken eingespeist wurde, die von Arkhip Lyulka entwickelt wurden, einen gemeinsamen Lufteinlass hatten und an einer einzigen Überschall-Außenexpansionsdüse betrieben wurden. Ein Merkmal der Motoren war die Verwendung von Wasserstoffdampf zum Antrieb der Turbine. Die zweite grundlegende Neuerung ist der integrierte, verstellbare Hyperschall-Lufteinlass, der nahezu den gesamten vorderen Teil der Flügelunterseite nutzt, um die in die Turbinen eintretende Luft zu verdichten. Die geschätzte Flugreichweite des Beschleunigers mit Last betrug 750 km und beim Fliegen als Aufklärungsflugzeug mehr als 7000 km.
Orbitalebene
Der Kampf gegen wiederverwendbare bemannte einsitzige Orbitalflugzeuge mit einer Länge von 8 m und einer Spannweite von 7, 4 m wurde nach dem Schema "Tragkörper" durchgeführt. Aufgrund der gewählten aerodynamischen Anordnung hatten die gepfeilten Tragflächenkonsolen von der Gesamtspannweite nur 3,4 m und die restliche Auflagefläche war auf die Rumpfbreite bezogen. Die Flügelkonsolen wurden während der Passage der Plasmabildungssektion (Start in die Umlaufbahn und die anfängliche Sinkphase) nach oben ausgelenkt, um einen direkten Wärmefluss um sie herum auszuschließen. Im atmosphärischen Abschnitt des Abstiegs entfaltete das Orbitalflugzeug seine Flügel und schaltete auf Horizontalflug um.
Orbital-Manövriertriebwerke und zwei Not-Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerke liefen mit hochsiedenden AT-NDMG-Treibstoffen (Stickstofftetraxid und asymmetrisches Dimethylhydrazin), ähnlich wie bei ballistischen Kampfraketen, die später durch umweltfreundlicheres Fluor ersetzt werden sollten. Kraftstoff basiert. Die Treibstoffreserven reichten für einen Flug von bis zu zwei Tagen aus, die Hauptaufgabe des Orbitalflugzeugs musste jedoch während der ersten 2-3 Umläufe erfüllt werden. Die Kampflast betrug 500 kg für die Aufklärungs- und Abfangjägervariante und 2 Tonnen für den Weltraumbomber. Fotoausrüstung oder Flugkörper befanden sich in einem Fach hinter einer abnehmbaren Cockpit-Kapsel des Piloten, die die Rettung des Piloten in jeder Phase des Fluges ermöglichte. Die Landung erfolgte mit einem Turbojet-Triebwerk auf einem unbefestigten Flugplatz mit einer Geschwindigkeit von 250 km / h auf einem Vier-Pfosten-Ski-Chassis.
Um das Fahrzeug beim Bremsen in der Atmosphäre vor Erwärmung zu schützen, wurde ein Hitzeschutzblech aus Blechen aus hitzebeständigem Stahl VNS und Nioblegierungen nach dem Prinzip der "Fischschuppen" angeordnet. Der Schirm war an Keramiklagern aufgehängt, die die Rolle der Wärmebarriere spielten, und wenn die Heiztemperatur schwankte, änderte er automatisch seine Form und behielt eine stabile Position relativ zum Körper bei. So hofften die Konstrukteure in allen Modi, die Konstanz der aerodynamischen Konfiguration zu gewährleisten.
An das Orbitalflugzeug war eine wegwerfbare zweistufige Starteinheit angedockt, auf deren erster Stufe sich vier Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerke mit einem Schub von 25 tf befanden, und auf der zweiten - einer. Erstmals war geplant, als Brennstoff flüssigen Sauerstoff und Wasserstoff zu verwenden und später auf Fluor und Wasserstoff umzustellen. Die Stufen des Beschleunigers, als das Flugzeug in die Umlaufbahn gebracht wurde, wurden nacheinander getrennt und fielen in den Ozean.
Mythische Pläne
Der Arbeitsplan für das Projekt sah vor, bis 1968 ein Analogon eines Orbitalflugzeugs mit einer Flughöhe von 120 km und einer Geschwindigkeit von M = 6-8 zu schaffen, das vom strategischen Bomber Tu-95 abgeworfen wurde, eine Art Reaktion zum amerikanischen Rekordsystem - B-52 und X-15.
Bis 1969 war geplant, ein experimentelles bemanntes Orbitalflugzeug EPOS zu schaffen, das völlige Ähnlichkeit mit einem Kampf-Orbitalflugzeug hat, das von einer Sojus-Trägerrakete in die Umlaufbahn gebracht werden sollte. 1970 sollte auch der Beschleuniger fliegen – zunächst mit Kerosin, zwei Jahre später mit Wasserstoff. Das komplette System sollte 1973 ins All starten. Von diesem ganzen grandiosen Programm wurden in den frühen 1970er Jahren nur drei EPOS gebaut - eine für die Erforschung des Fluges mit Unterschallgeschwindigkeit, eine für die Überschallforschung und eine für das Erreichen von Hyperschall. Aber erst das erste Modell sollte im Mai 1976 in die Luft steigen, als alle ähnlichen Programme in den USA bereits ausgelaufen waren. Nach etwas mehr als einem Dutzend Einsätzen wurde das EPOS im September 1978 nach einer erfolglosen Landung leicht beschädigt und stieg nicht mehr in die Luft. Danach wurde die ohnehin knappe Finanzierung des Programms gekürzt - das Verteidigungsministerium war bereits damit beschäftigt, eine weitere Antwort auf die Amerikaner zu entwickeln - das Energia-Buran-System.
Gesperrtes Thema
Trotz des offiziellen Abschlusses des Spiral-Programms war die aufgewendete Arbeit nicht umsonst. Die geschaffenen Grundlagen und die Erfahrungen aus der Arbeit an der "Spirale" haben den Bau des wiederverwendbaren Raumschiffs "Buran" erheblich erleichtert und beschleunigt. Mit den gesammelten Erfahrungen leitete Gleb Lozino-Lozinsky die Entwicklung des Buran-Segelflugzeugs. Der zukünftige Kosmonaut Igor Volk, der Flüge mit einem Unterschall-Analogon des EPOS durchführte, flog anschließend als erster das atmosphärische Analogon des Buran BTS-002 und wurde Kommandant einer Abteilung von Testpiloten im Rahmen des Buran-Programms.
