في منتصف القرن الماضي ، تمكنت الطائرات النفاثة المأهولة ، التي أتقنت تدريجيًا من سرعات ومرتفعات جديدة ، من الاقتراب من عتبة الفضاء.
التحدي الأمريكي
حقق الأمريكيون النجاحات الأولى: في 14 أكتوبر 1947 ، قام الطيار التجريبي تشاك ييغر بإسقاط طائرة صاروخية تجريبية من طراز X-1 من "القلعة الطائرة" من طراز B-29 بالفعل في 12 ديسمبر 1953 ، على طائرة X-1A مُحسَّنة طائرة صاروخية ، وصلت إلى أقصى سرعة 2655 كم / ساعة (م = 2 ، 5) على ارتفاع أكثر من 21 كم. في عام 1953 ، بدأت اختبارات الطائرة الصاروخية X-2 ، حيث تم الوصول إلى سرعة قياسية في الطيران الأفقي تبلغ 3360 كم / ساعة في 25 يوليو 1956 ، وفي بداية سبتمبر 1956 - على ارتفاع 38430 مترًا.
في يونيو 1954 ، بدأت الولايات المتحدة برنامج اختبار لطائرة صاروخية مجنحة تفوق سرعتها سرعة الصوت Kh-15 ، والتي ، بدءًا من أسفل جناح قاذفة استراتيجية B-52 تم تحويلها ، كان عليها تطوير سرعة ست مرات سرعة الصوت في بضع دقائق وتصل إلى ارتفاع 76 كم! اكتملت رحلة العينة الأولى تحت جناح الطائرة في 10 مايو 1959 ، وفي 8 يونيو ، انفصلت X-15 لأول مرة عن الطائرة B-52 وقامت برحلة مزلقة مستقلة. تم التنشيط الأول لمحرك الصاروخ في 17 سبتمبر ، وفي رحلات تجريبية أخرى "تدفقت" السجلات واحدة تلو الأخرى - في 4 أغسطس 1960 ، تم الوصول إلى سرعة 3514 كم / ساعة ، وفي 12 أغسطس - ارتفاع 41605 م ؛ في 7 مارس 1961 ، وصلت سرعة Kh-15 إلى 4264 كم / ساعة ، في رحلة يوم 31 مارس ، تم رفع 50300 متر ؛ في 21 أبريل ، تم الوصول إلى سرعة 5033 كم / ساعة ، في 12 سبتمبر - 5832 كم / ساعة بالفعل. تم عبور خط الكيلومتر الواحد ، والذي يعتبر الحدود "الرسمية" للفضاء ، في 22 أغسطس 1963 - كان أقصى ارتفاع للطيران 107906 م!
متزلج في الفضاء
مستوحاة من نجاح X-15 ، بدأت القوات الجوية الأمريكية في تطوير طائرة صاروخية فضائية كجزء من مشروع Dyna Soar (من Dynamic Soaring). كان من المفترض أن تطير الطائرة الصاروخية ، المسماة X-20 ، بسرعة 24000 كم / ساعة وكانت ، في الواقع ، تطورًا لفكرة قاذفة الفضاء الألمانية زنجر (انظر "PM" # 8'2004). هذا ليس مفاجئًا ، نظرًا لأن المناصب الهندسية الرئيسية في برنامج الفضاء الأمريكي كان يشغلها متخصصون ألمان. كان من المقرر أن يتم تسليح الطائرة الصاروخية الجديدة بصواريخ فضاء-فضاء ، فضاء-جو ، فضاء-أرض والقنابل التقليدية. تمت تغطية السطح السفلي لـ X-20 بدرع حرارة معدني مصنوع من الموليبدينوم ، والذي يمكنه تحمل درجات حرارة تصل إلى 1480 درجة مئوية ، وكانت الحواف الأمامية للجناح مصنوعة من سبيكة الموليبدينوم ، والتي يمكن أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1650 درجة مئوية. ج. الأجزاء الفردية من السيارة ، التي تم تسخينها عند دخولها الغلاف الجوي حتى 2371 درجة مئوية ، محمية بغرافيت مقوى وغطاء نصف كروي من الزركونيوم في أنف جسم الطائرة أو كانت مبطنة بطبقة عازلة من النيوبيوم من السيراميك. كان الطيار موجودًا في مقعد طرد ، ولم يوفر الإنقاذ إلا بسرعات دون سرعة الصوت. تم تجهيز قمرة القيادة بنوافذ جانبية وزجاج أمامي محمي بدروع من الحرارة تم إسقاطها قبل الهبوط مباشرة. تم وضع حمولة تصل إلى 454 كجم في المقصورة الموجودة خلف الديك. يتكون جهاز الهبوط من ثلاث دعامات قابلة للسحب ومجهزة بمزلجات.
ولكن على عكس سابقتها الألمانية ، لم تكن الطائرة X-20 طائرة فضائية بالمعنى الحقيقي للكلمة.كان من المفترض أن تبدأ من كيب كانافيرال بالطريقة التقليدية فوق مركبة الإطلاق Titan-IIIC ، التي أطلقت الطائرة الصاروخية في مدار بارتفاع 97.6 كم. علاوة على ذلك ، كان على X-20 إما أن تسرع نفسها ، باستخدام محركاتها الصاروخية الخاصة ، أو بعد أن أكملت مدارًا غير مكتمل ، تخطط لـ Edwards AFB. كان من المخطط أن يتم إجراء أول هبوط من الطائرة B-52 بالفعل في عام 1963 ، وستتم أول رحلة بدون طيار في نوفمبر 1964 ، وأول رحلة مأهولة في مايو 1965. ومع ذلك ، مات هذا البرنامج العسكري بهدوء في وقت سابق ، غير قادر على التنافس مع الحل البسيط والرخيص - إرسال رواد فضاء إلى الفضاء على متن صاروخ باليستي في كبسولة مضغوطة ، تنفذها منظمة مدنية ناسا.
استجابة متأخرة
ومن المفارقات ، في نفس اللحظة التي أغلق فيها الأمريكيون برنامجهم للطائرات الشراعية الصاروخية المأهولة ، قرر الاتحاد السوفيتي ، الذي أعجب بأرقام X-15 ، "اللحاق بالركب وتجاوز" أمريكا. في عام 1965 ، صدرت تعليمات لـ OKB-155 Artem Mikoyan لقيادة العمل على الطائرات المدارية والفرط صوتية ، وبصورة أدق ، على إنشاء نظام فضائي على مرحلتين "Spiral". أشرف على الموضوع جليب لوزينو لوزينسكي.
تتكون الطائرة "اللولبية" التي يبلغ وزنها 115 طنًا من طائرة تسريع تفوق سرعتها سرعة الصوت تزن 52 طنًا ومؤشر عليها "50-50" وطائرة مدارية مأهولة وزنها 8 أطنان (المؤشر "50") تقع عليها وطائرة مدارية تزن 54 طنًا. مرحلة الصاروخ الداعم. وصل المعزز إلى سرعة تفوق سرعة الصوت 1800 م / ث (M = 6) ، ثم بعد فصل الخطوات على ارتفاع 28-30 كم ، عاد إلى المطار. دخلت الطائرة المدارية ، باستخدام معزز صاروخي يعمل على وقود فلوريد الهيدروجين (F2 + H2) ، إلى مدار العمل.
طائرة معززة
تم وضع طاقم التعزيز في قمرة قيادة مضغوطة ذات مقعدين مع مقاعد طرد. تم تثبيت الطائرة الحية ، مع الداعم الصاروخي ، من الأعلى في صندوق خاص ، مع إغلاق أجزاء المقدمة والذيل بإنسيابية.
استخدم المسرع الهيدروجين المسال كوقود ، والذي تم تغذيته في كتلة من أربعة محركات نفاثة AL-51 طورتها Arkhip Lyulka ، والتي كان لها مدخل هواء مشترك وتعمل على فوهة توسعة خارجية تفوق سرعة الصوت. كانت إحدى ميزات المحركات هي استخدام بخار الهيدروجين لتشغيل التوربين. الابتكار الأساسي الثاني هو مدخل الهواء المدمج والقابل للتعديل ، والذي يستخدم الجزء الأمامي بالكامل تقريبًا من سطح الجناح السفلي لضغط الهواء الداخل إلى التوربينات. كان مدى الرحلة المقدر للمسرع مع حمولة 750 كم ، وعند الطيران كطائرة استطلاع - أكثر من 7000 كم.
الطائرة المدارية
تم تنفيذ الطائرات المدارية ذات المقعد الواحد والتي يمكن إعادة استخدامها القتالية بطول 8 أمتار وجناحيها 7 و 4 أمتار وفقًا لمخطط "جسم الحمل". نظرًا للتخطيط الديناميكي الهوائي المحدد ، من الامتداد الكلي ، كان حجم وحدات التحكم في الجناح المكسور 3.4 مترًا فقط ، وكان باقي سطح المحمل مرتبطًا بعرض جسم الطائرة. كانت وحدات التحكم في الجناح أثناء مرور قسم تكوين البلازما (الإطلاق في المدار والمرحلة الأولية للهبوط) تنحرف لأعلى لاستبعاد تدفق الحرارة المباشر من حولها. في الجزء الجوي من الهبوط ، كشفت الطائرة المدارية جناحيها وتحولت إلى رحلة أفقية.
تعمل محركات المناورة المدارية واثنين من محركات الصواريخ الطارئة التي تعمل بالوقود السائل على وقود AT-NDMG عالي الغليان (رباعي أكسيد النيتروجين وثنائي ميثيل هيدرازين غير المتماثل) ، على غرار تلك المستخدمة في الصواريخ الباليستية القتالية ، والتي تم التخطيط لاحقًا لاستبدالها بفلور صديق للبيئة- وقود قائم. كانت احتياطيات الوقود كافية لرحلة استمرت لمدة تصل إلى يومين ، ولكن كان يتعين أداء المهمة الرئيسية للطائرة المدارية خلال أول 2-3 مدارات. كانت الحمولة القتالية 500 كجم لمتغير الاستطلاع والاعتراض و 2 طن لمفجر الفضاء.كانت معدات التصوير أو الصواريخ موجودة في حجرة خلف كبسولة قمرة القيادة قابلة للفصل للطيار ، والتي وفرت إنقاذ الطيار في أي مرحلة من مراحل الرحلة. تم الهبوط باستخدام محرك نفاث في مطار ترابي بسرعة 250 كم / ساعة على هيكل تزلج رباعي الوظائف.
لحماية السيارة من الحرارة أثناء الكبح في الغلاف الجوي ، تم توفير شاشة معدنية واقية من الحرارة من ألواح من الفولاذ المقاوم للحرارة VNS وسبائك النيوبيوم مرتبة وفقًا لمبدأ "قشور السمك". تم تعليق الشاشة على محامل السيراميك التي لعبت دور الحواجز الحرارية ، وعندما تتقلب درجة حرارة التسخين ، فإنها تغير شكلها تلقائيًا ، وتحافظ على وضع مستقر بالنسبة للجسم. وهكذا ، في جميع الأوضاع ، كان المصممون يأملون في ضمان ثبات التكوين الديناميكي الهوائي.
تم إرساء وحدة إطلاق ذات مرحلتين يمكن التخلص منها إلى الطائرة المدارية ، وفي المرحلة الأولى كان هناك أربعة محركات صاروخية تعمل بالوقود السائل بقوة دفع تبلغ 25 تريليون قدم ، وفي المرحلة الثانية - واحدة. لأول مرة ، تم التخطيط لاستخدام الأكسجين السائل والهيدروجين كوقود ، ثم التحول بعد ذلك إلى الفلور والهيدروجين. تم فصل مراحل المسرع ، أثناء وضع الطائرة في المدار ، بالتتابع وسقطت في المحيط.
خطط أسطورية
نصت خطة العمل في المشروع على إنشاء نظير لطائرة مدارية بحلول عام 1968 بارتفاع 120 كم وسرعة M = 6-8 ، تم إسقاطها من القاذفة الاستراتيجية Tu-95 ، وهو نوع من الاستجابة لنظام التسجيل الأمريكي - B-52 و X-15.
بحلول عام 1969 ، تم التخطيط لإنشاء طائرة مدارية تجريبية مأهولة EPOS ، والتي تشبه تمامًا طائرة مدارية قتالية ، والتي سيتم إطلاقها في المدار بواسطة صاروخ حامل من طراز Soyuz. في عام 1970 ، كان من المفترض أيضًا أن يبدأ المسرع في الطيران - أولاً على الكيروسين ، وبعد ذلك بعامين على الهيدروجين. كان من المفترض إطلاق النظام الكامل في الفضاء عام 1973. من بين هذا البرنامج الفخم بأكمله ، في أوائل السبعينيات ، تم بناء ثلاثة EPOS فقط - واحدة للبحث عن الطيران بسرعة دون سرعة الصوت ، وواحدة للأبحاث الأسرع من الصوت وواحدة للوصول إلى سرعة تفوق سرعة الصوت. لكن النموذج الأول فقط كان متجهًا للظهور في الهواء في مايو 1976 ، عندما تم بالفعل إلغاء جميع البرامج المماثلة في الولايات المتحدة. بعد إجراء ما يزيد قليلاً عن اثنتي عشرة طلعة جوية ، في سبتمبر 1978 ، بعد هبوط غير ناجح ، تلقت EPOS أضرارًا طفيفة ولم ترتفع في الهواء مرة أخرى. بعد ذلك ، تم تقليص التمويل الضئيل بالفعل للبرنامج - كانت وزارة الدفاع مشغولة بالفعل بتطوير استجابة أخرى للأمريكيين - نظام Energia - Buran.
موضوع مغلق
على الرغم من الإغلاق الرسمي لبرنامج Spiral ، فإن العمل المنفق لم يذهب سدى. العمل الأساسي الذي تم إنشاؤه والخبرة المكتسبة في العمل على "لولبية" سهلت بشكل كبير وسرعت بناء المركبة الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام "بوران". باستخدام الخبرة المكتسبة ، قاد جليب لوزينو لوزينسكي إنشاء طائرة بوران الشراعية. رائد الفضاء المستقبلي إيغور فولك ، الذي قام برحلات على تناظرية دون سرعة الصوت من EPOS ، كان لاحقًا أول من طار نظير الغلاف الجوي لـ Buran BTS-002 وأصبح قائدًا لفصل الطيارين الاختباريين في إطار برنامج Buran.
