Di pertengahan abad terakhir, pesawat jet berawak, yang secara bertahap menguasai kecepatan dan ketinggian baru, mampu mendekati ambang ruang.
Tantangan Amerika
Keberhasilan pertama dicapai oleh Amerika: pada 14 Oktober 1947, pilot uji Chuck Yeager pada pesawat roket eksperimental X-1 dijatuhkan dari "benteng terbang" B-29 pada 12 Desember 1953, pada X-1A yang ditingkatkan pesawat roket, ia mencapai kecepatan maksimum 2655 km / jam (M = 2,5) pada ketinggian lebih dari 21 km. Pada tahun 1953, tes pesawat roket X-2 dimulai, di mana rekor kecepatan dalam penerbangan horizontal 3360 km / jam dicapai pada 25 Juli 1956, dan pada awal September 1956 - ketinggian 38.430 m.
Pada bulan Juni 1954, Amerika Serikat memulai program uji untuk pesawat roket bersayap hipersonik Kh-15, yang, mulai dari bawah sayap pesawat pengebom strategis B-52 yang dikonversi, harus mengembangkan kecepatan enam kali kecepatan suara dalam beberapa menit dan mencapai ketinggian 76 km! Penerbangan sampel pertama di bawah sayap pesawat selesai pada 10 Mei 1959, dan pada 8 Juni, X-15 untuk pertama kalinya dipisahkan dari B-52 dan melakukan penerbangan meluncur independen. Aktivasi pertama mesin roket dilakukan pada 17 September, dan dalam penerbangan uji lebih lanjut catatan "dicurahkan" satu demi satu - pada 4 Agustus 1960, kecepatan 3514 km / jam tercapai, dan pada 12 Agustus - ketinggian 41.605 m; Pada 7 Maret 1961, Kh-15 mencapai kecepatan 4264 km / jam, dalam penerbangan pada 31 Maret, ketinggian 50.300 meter diambil; Pada 21 April, kecepatan 5033 km / jam tercapai, pada 12 September - sudah 5832 km / jam. Garis satu kilometer, yang dianggap sebagai batas ruang "resmi", dilintasi pada 22 Agustus 1963 - ketinggian penerbangan maksimum adalah 107.906 m!
Pemain ski luar angkasa
Terinspirasi oleh keberhasilan X-15, Angkatan Udara AS memulai pengembangan pesawat roket luar angkasa militer sebagai bagian dari proyek Dyna Soar (dari Dynamic Soaring). Pesawat roket, yang disebut X-20, seharusnya terbang dengan kecepatan 24.000 km / jam dan, pada kenyataannya, merupakan pengembangan dari ide pembom luar angkasa Jerman Zenger (lihat "PM" # 8'2004). Ini tidak mengherankan, mengingat posisi teknik kunci dalam program luar angkasa Amerika dipegang oleh spesialis Jerman. Pesawat roket baru itu direncanakan akan dipersenjatai dengan rudal antariksa, antariksa, dan antariksa ke darat serta bom konvensional. Permukaan bawah X-20 ditutupi dengan pelindung panas logam yang terbuat dari molibdenum, yang dapat menahan suhu hingga 1480 ° C, tepi depan sayap terbuat dari paduan molibdenum, yang dapat menahan suhu hingga 1650 °. C. Bagian-bagian individu dari kendaraan, yang, saat memasuki atmosfer, dipanaskan hingga 2371 ° C, dilindungi oleh grafit yang diperkuat dan tutup hemisfer zirkonium di hidung badan pesawat atau dilapisi dengan lapisan niobium isolasi keramik. Pilot ditempatkan di kursi lontar, memberikan penyelamatan hanya pada kecepatan subsonik. Kokpit dilengkapi dengan jendela samping dan kaca depan, dilindungi oleh pelindung panas, yang dijatuhkan tepat sebelum mendarat. Sebuah muatan dengan berat hingga 454 kg ditempatkan di kompartemen belakang ayam. Roda pendaratan terdiri dari tiga penyangga yang dapat ditarik yang dilengkapi dengan alat ski.
Namun tidak seperti pendahulunya di Jerman, X-20 bukanlah pesawat luar angkasa dalam arti sebenarnya. Itu seharusnya dimulai dari Cape Canaveral dengan cara tradisional di atas kendaraan peluncuran Titan-IIIC, yang meluncurkan pesawat roket ke orbit dengan ketinggian 97,6 km. Selanjutnya, X-20 harus mempercepat dirinya sendiri, menggunakan mesin roketnya sendiri, atau, setelah menyelesaikan orbit yang tidak lengkap, berencana ke Edwards AFB. Direncanakan bahwa penurunan pertama dari pesawat B-52 akan dilakukan pada tahun 1963, penerbangan tak berawak pertama akan dilakukan pada November 1964, dan penerbangan berawak pertama pada Mei 1965. Namun, program militer ini diam-diam mati lebih awal, tidak dapat bersaing dengan solusi sederhana dan murah - mengirim astronot ke luar angkasa dengan roket balistik dalam kapsul bertekanan, yang diterapkan oleh organisasi sipil NASA.
Respon terlambat
Ironisnya, pada saat Amerika menutup program peluncur roket berawak mereka, Uni Soviet, yang terkesan dengan catatan X-15, memutuskan untuk "mengejar dan menyalip" Amerika. Pada tahun 1965, OKB-155 Artem Mikoyan diinstruksikan untuk memimpin pekerjaan pada pesawat orbital dan hipersonik, lebih tepatnya, pada penciptaan sistem kedirgantaraan dua tahap "Spiral". Topik ini diawasi oleh Gleb Lozino-Lozinsky.
"Spiral" seberat 115 ton terdiri dari pesawat akselerator hipersonik seberat 52 ton, berindeks "50-50", dan sebuah pesawat orbital berawak 8,8 ton (indeks "50") yang terletak di atasnya dengan dua- penguat roket panggung. Booster mencapai kecepatan hipersonik 1800 m / s (M = 6), dan kemudian, setelah memisahkan anak tangga di ketinggian 28-30 km, kembali ke lapangan terbang. Pesawat orbit, menggunakan pendorong roket yang beroperasi dengan bahan bakar hidrogen fluorida (F2 + H2), memasuki orbit kerja.
Pesawat pendorong
Awak booster ditempatkan di kokpit bertekanan dua tempat duduk dengan kursi lontar. Pesawat hidup, bersama dengan pendorong roket, dipasang dari atas dalam kotak khusus, dengan bagian hidung dan ekor ditutup dengan fairing.
Akselerator menggunakan hidrogen cair sebagai bahan bakar, yang dimasukkan ke dalam blok empat mesin turbojet AL-51 yang dikembangkan oleh Arkhip Lyulka, yang memiliki asupan udara yang sama dan dioperasikan pada satu nozel ekspansi eksternal supersonik. Sebuah fitur dari mesin adalah penggunaan uap hidrogen untuk menggerakkan turbin. Inovasi mendasar kedua adalah asupan udara hipersonik terintegrasi yang dapat disesuaikan, yang menggunakan hampir seluruh bagian depan permukaan sayap bawah untuk mengompresi udara yang masuk ke turbin. Perkiraan jangkauan penerbangan akselerator dengan beban adalah 750 km, dan saat terbang sebagai pesawat pengintai - lebih dari 7000 km.
Bidang orbit
Memerangi pesawat orbital satu kursi berawak yang dapat digunakan kembali dengan panjang 8 m dan lebar sayap 7, 4 m dilakukan sesuai dengan skema "badan pembawa". Karena tata letak aerodinamis yang dipilih, dari total bentang, konsol sayap yang disapu hanya memiliki 3,4 m, dan permukaan bantalan lainnya terkait dengan lebar badan pesawat. Konsol sayap selama perjalanan bagian pembentukan plasma (diluncurkan ke orbit dan fase awal penurunan) dibelokkan ke atas untuk mengecualikan aliran panas langsung di sekitar mereka. Di bagian atmosfer penurunan, bidang orbit membuka sayapnya dan beralih ke penerbangan horizontal.
Mesin manuver orbital dan dua mesin roket propelan cair darurat menggunakan bahan bakar AT-NDMG dengan titik didih tinggi (nitrogen tetraksida dan dimetilhidrazin asimetris), serupa dengan yang digunakan pada rudal balistik tempur, yang kemudian direncanakan untuk diganti dengan fluor yang lebih ramah lingkungan. bahan bakar berbasis Cadangan bahan bakar cukup untuk penerbangan yang berlangsung hingga dua hari, tetapi tugas utama pesawat orbital harus dilakukan selama 2-3 orbit pertama. Beban tempur adalah 500 kg untuk varian pengintai dan pencegat dan 2 ton untuk pembom luar angkasa. Peralatan fotografi atau rudal ditempatkan di kompartemen di belakang kapsul kokpit pilot yang dapat dilepas, yang memberikan penyelamatan pilot pada setiap tahap penerbangan. Pendaratan dilakukan menggunakan mesin turbojet di lapangan terbang tanah dengan kecepatan 250 km / jam pada sasis ski empat tiang.
Untuk melindungi kendaraan dari pemanasan selama pengereman di atmosfer, layar logam pelindung panas disediakan dari pelat baja tahan panas VNS dan paduan niobium yang diatur sesuai dengan prinsip "sisik ikan". Layar ditangguhkan pada bantalan keramik yang memainkan peran penghalang termal, dan ketika suhu pemanasan berfluktuasi, itu secara otomatis mengubah bentuknya, mempertahankan posisi stabil relatif terhadap tubuh. Jadi, dalam semua mode, para perancang berharap untuk memastikan keteguhan konfigurasi aerodinamis.
Unit peluncuran dua tahap sekali pakai ditambatkan ke pesawat orbital, pada tahap pertama ada empat mesin roket propelan cair dengan daya dorong 25 tf, dan yang kedua - satu. Untuk pertama kalinya, direncanakan untuk menggunakan oksigen cair dan hidrogen sebagai bahan bakar, dan kemudian beralih ke fluor dan hidrogen. Tahapan akselerator, saat pesawat dimasukkan ke orbit, dipisahkan secara berurutan dan jatuh ke laut.
Rencana mistis
Rencana kerja proyek disediakan untuk pembuatan pada tahun 1968 analog dari pesawat orbital dengan ketinggian penerbangan 120 km dan kecepatan M = 6-8, dijatuhkan dari pembom strategis Tu-95, semacam respons ke sistem rekaman Amerika - B-52 dan X-15.
Pada tahun 1969, direncanakan untuk membuat pesawat orbital berawak eksperimental EPOS, yang memiliki kemiripan penuh dengan pesawat orbital tempur, yang akan diluncurkan ke orbit oleh roket pembawa Soyuz. Pada tahun 1970, akselerator juga seharusnya mulai terbang - pertama dengan minyak tanah, dan dua tahun kemudian dengan hidrogen. Sistem lengkap seharusnya diluncurkan ke luar angkasa pada tahun 1973. Dari seluruh program megah ini, pada awal 1970-an, hanya tiga EPOS yang dibuat - satu untuk meneliti penerbangan dengan kecepatan subsonik, satu untuk penelitian supersonik, dan satu untuk mencapai hipersonik. Tetapi hanya model pertama yang ditakdirkan untuk mengudara pada Mei 1976, ketika semua program serupa di Amerika Serikat telah dihentikan. Setelah melakukan lebih dari selusin serangan mendadak, pada bulan September 1978, setelah pendaratan yang gagal, EPOS menerima kerusakan kecil dan tidak terbang lagi ke udara. Setelah itu, dana yang sudah sedikit untuk program itu dibatasi - Kementerian Pertahanan sudah sibuk mengembangkan tanggapan lain ke Amerika - sistem Energia - Buran.
Topik terkunci
Meskipun program Spiral ditutup secara resmi, pekerjaan yang dikeluarkan tidak sia-sia. Dasar yang dibuat dan pengalaman yang diperoleh dalam mengerjakan "Spiral" sangat memudahkan dan mempercepat pembangunan pesawat ruang angkasa "Buran" yang dapat digunakan kembali. Menggunakan pengalaman yang diperoleh, Gleb Lozino-Lozinsky memimpin pembuatan pesawat layang Buran. Kosmonot masa depan Igor Volk, yang melakukan penerbangan dengan analog subsonik EPOS, kemudian menjadi yang pertama menerbangkan analog atmosfer Buran BTS-002 dan menjadi komandan detasemen pilot uji di bawah program Buran.
