Em meados do século passado, aviões a jato tripulados, gradualmente dominando novas velocidades e alturas, foram capazes de se aproximar do limiar do espaço.
Desafio americano
Os primeiros sucessos foram alcançados pelos americanos: em 14 de outubro de 1947, o piloto de testes Chuck Yeager em um avião-foguete experimental X-1 caiu da "fortaleza voadora" B-29 já em 12 de dezembro de 1953, em um X-1A aprimorado avião-foguete, ele atingiu uma velocidade máxima de 2.655 km / h (M = 2, 5) a uma altitude de mais de 21 km. Em 1953, começaram os testes do avião-foguete X-2, no qual foi alcançada uma velocidade recorde em vôo horizontal de 3360 km / h em 25 de julho de 1956 e no início de setembro de 1956 - altitude de 38 430 m.
Em junho de 1954, os Estados Unidos começaram um programa de teste para o avião-foguete hipersônico alado Kh-15, que, começando sob a asa de um bombardeiro estratégico B-52 convertido, teve que desenvolver uma velocidade seis vezes a velocidade do som em um poucos minutos e chegar a uma altitude de 76 km! O vôo da primeira amostra sob a asa da aeronave foi concluído em 10 de maio de 1959 e, em 8 de junho, o X-15 pela primeira vez se separou do B-52 e fez um vôo planado independente. A primeira ativação do motor de foguete foi realizada em 17 de setembro, e em outros voos de teste os registros "caíram" um após o outro - em 4 de agosto de 1960, foi atingida a velocidade de 3.514 km / h, e em 12 de agosto - uma altitude de 41.605 m; Em 7 de março de 1961, o Kh-15 atingiu a velocidade de 4.264 km / h, em vôo em 31 de março, uma altitude de 50.300 metros foi capturada; No dia 21 de abril, foi atingida a velocidade de 5.033 km / h, no dia 12 de setembro - já 5.832 km / h. A linha de um quilômetro, considerada a fronteira "oficial" do espaço, foi cruzada em 22 de agosto de 1963 - a altitude máxima de vôo foi de 107.906 m!
Esquiador espacial
Inspirada pelo sucesso do X-15, a Força Aérea dos Estados Unidos iniciou o desenvolvimento de um foguete espacial militar como parte do projeto Dyna Soar (da Dynamic Soaring). O avião-foguete, chamado X-20, deveria voar a uma velocidade de 24.000 km / he foi, na verdade, um desenvolvimento da ideia do bombardeiro espacial alemão Zenger (ver "PM" # 8'2004) Isso não é surpreendente, visto que os cargos-chave de engenharia no programa espacial americano foram ocupados por especialistas alemães. O novo avião-foguete foi planejado para ser armado com mísseis espaço-espaço, espaço-ar e espaço-solo e bombas convencionais. A superfície inferior do X-20 foi coberta com um escudo térmico de metal feito de molibdênio, que pode suportar temperaturas de até 1480 ° C, as bordas de ataque da asa foram feitas de uma liga de molibdênio, que pode suportar temperaturas de até 1650 ° C C. As peças individuais do veículo que, ao entrarem na atmosfera, aqueceram até 2371 ° C, foram protegidas por uma grafite reforçada e uma tampa hemisférica de zircônio no nariz da fuselagem ou foram revestidas com um revestimento isolante de cerâmica de nióbio. O piloto estava posicionado em assento ejetável, realizando resgate apenas em velocidades subsônicas. A cabine estava equipada com janelas laterais e pára-brisa, protegidos por proteções térmicas, que foram derrubadas pouco antes do pouso. Uma carga útil pesando até 454 kg foi colocada no compartimento atrás do galo. O trem de pouso consistia em três suportes retráteis equipados com esquis.
Mas, ao contrário de seu predecessor alemão, o X-20 não era um avião espacial no verdadeiro sentido da palavra. Era para partir do Cabo Canaveral da maneira tradicional em cima do veículo lançador Titan-IIIC, que lançou o avião-foguete em uma órbita a uma altitude de 97,6 km. Além disso, o X-20 teve que acelerar a si mesmo, usando seus próprios motores de foguete, ou, tendo completado uma órbita incompleta, planejar para Edwards AFB. Estava planejado que o primeiro lançamento da aeronave B-52 ocorreria já em 1963, o primeiro vôo não tripulado ocorreria em novembro de 1964 e o primeiro vôo tripulado em maio de 1965. No entanto, este programa militar morreu silenciosamente antes, incapaz de competir com a solução simples e barata - enviar astronautas ao espaço em um foguete balístico em uma cápsula pressurizada, implementado por uma organização civil NASA.
Resposta tardia
Ironicamente, no exato momento em que os americanos fechavam seu programa de planadores-foguetes tripulados, a URSS, impressionada com os recordes do X-15, decidiu "alcançar e ultrapassar" a América. Em 1965, o OKB-155 Artem Mikoyan foi instruído a liderar os trabalhos em aeronaves orbitais e hipersônicas, mais precisamente, na criação de um sistema aeroespacial de dois estágios "Spiral". O tema foi supervisionado por Gleb Lozino-Lozinsky.
O "Spiral" de 115 toneladas consistia em uma aeronave aceleradora hipersônica de 52 toneladas, indexada "50-50", e uma aeronave orbital tripulada de 8,8 toneladas (índice "50") localizada nela com uma aeronave orbital tripulada de 8,8 toneladas (índice "50") localizada nela com uma aeronave de 54 toneladas impulsionador de foguete de estágio. O booster atingiu a velocidade hipersônica de 1800 m / s (M = 6), e então, após separar as etapas a uma altitude de 28-30 km, voltou ao campo de aviação. O avião orbital, usando um foguete impulsionador operando com combustível de fluoreto de hidrogênio (F2 + H2), entrou na órbita de trabalho.
Avião impulsionador
A tripulação de reforço foi alojada em uma cabine pressurizada de dois lugares com assentos ejetáveis. A aeronave viva, junto com o foguete de reforço, foi fixada por cima em uma caixa especial, com o nariz e as partes da cauda sendo fechados com carenagens.
O acelerador usava hidrogênio liquefeito como combustível, que alimentava um bloco de quatro motores turbojato AL-51 desenvolvidos pela Arkhip Lyulka, que tinha uma entrada de ar comum e operava em um único bico de expansão supersônico externo. Uma característica dos motores era o uso de vapor de hidrogênio para acionar a turbina. A segunda inovação fundamental é a entrada de ar hipersônica ajustável e integrada, que usa quase toda a parte frontal da superfície inferior da asa para comprimir o ar que entra nas turbinas. A autonomia estimada de voo do acelerador com carga foi de 750 km, e ao voar como aeronave de reconhecimento - mais de 7.000 km.
Plano orbital
Aeronave orbital monoposto tripulada reutilizável de combate com comprimento de 8 m e envergadura de 7,4 m foi realizada de acordo com o esquema de "carroceria". Devido ao layout aerodinâmico selecionado, a partir do vão total, os consoles das asas varridas tinham apenas 3,4 m, e o resto da superfície de apoio estava relacionado à largura da fuselagem. Os consoles de asa durante a passagem da seção de formação de plasma (lançamento em órbita e fase inicial de descida) foram desviados para cima para excluir um fluxo de calor direto ao redor deles. Na seção atmosférica da descida, o avião orbital desdobrou suas asas e mudou para o vôo horizontal.
Os motores de manobra orbital e dois motores de foguete de propelente líquido de emergência funcionavam com combustível AT-NDMG de alta ebulição (tetraóxido de nitrogênio e dimetil-hidrazina assimétrica), semelhante ao usado em mísseis balísticos de combate, que mais tarde foi planejado para ser substituído por flúor mais ecológico- combustível baseado. As reservas de combustível eram suficientes para um vôo de até dois dias, mas a tarefa principal da aeronave orbital tinha que ser realizada durante as primeiras 2-3 órbitas. A carga de combate foi de 500 kg para a variante de reconhecimento e interceptor e 2 toneladas para o bombardeiro espacial. Equipamentos fotográficos ou mísseis foram localizados em um compartimento atrás de uma cápsula-cabine destacável do piloto, que proporcionava o resgate do piloto em qualquer fase do vôo. O pouso foi feito com motor turbojato em campo de pouso de terra à velocidade de 250 km / h em chassi de esqui de quatro postes.
Para proteger o veículo do aquecimento durante a frenagem na atmosfera, uma tela metálica de blindagem térmica foi fornecida com placas de aço resistente ao calor VNS e ligas de nióbio dispostas de acordo com o princípio das "escamas de peixe". A tela era suspensa sobre mancais de cerâmica que desempenhavam o papel de barreira térmica e, quando a temperatura de aquecimento oscilava, ela mudava automaticamente de forma, mantendo uma posição estável em relação ao corpo. Assim, em todos os modos, os projetistas esperavam garantir a constância da configuração aerodinâmica.
Uma unidade de lançamento descartável de dois estágios foi acoplada ao plano orbital, no primeiro estágio do qual havia quatro motores de foguete de propelente líquido com um impulso de 25 tf, e no segundo - um. Pela primeira vez, foi planejado usar oxigênio líquido e hidrogênio como combustível e, mais tarde, mudar para flúor e hidrogênio. As etapas do acelerador, à medida que a aeronave era colocada em órbita, foram sequencialmente separadas e caíram no oceano.
Planos míticos
O plano de trabalho do projeto previa a criação, em 1968, de um análogo de uma aeronave orbital com altitude de vôo de 120 km e velocidade M = 6-8, lançado do bombardeiro estratégico Tu-95, uma espécie de resposta para o sistema de registro americano - B-52 e X-15.
Em 1969, foi planejada a criação de uma aeronave orbital tripulada experimental EPOS, que se assemelha totalmente a uma aeronave orbital de combate, que seria lançada em órbita por um foguete porta-aviões Soyuz. Em 1970, o acelerador também deveria começar a voar - primeiro com querosene e dois anos depois com hidrogênio. O sistema completo deveria ser lançado no espaço em 1973. De todo esse programa grandioso, no início dos anos 1970, apenas três EPOS foram construídos - um para pesquisar o vôo em velocidade subsônica, um para pesquisas supersônicas e um para alcançar a hipersônica. Mas apenas o primeiro modelo estava destinado a entrar no ar em maio de 1976, quando todos os programas semelhantes nos Estados Unidos já haviam sido eliminados. Tendo feito pouco mais de uma dúzia de surtidas, em setembro de 1978, após um pouso malsucedido, o EPOS sofreu pequenos danos e não voltou a voar. Depois disso, o já escasso financiamento para o programa foi cortado - o Ministério da Defesa já se ocupava em desenvolver outra resposta aos americanos - o sistema Energia-Buran.
Tópico bloqueado
Apesar do encerramento oficial do programa Espiral, o trabalho realizado não foi em vão. O trabalho de base criado e a experiência adquirida no trabalho com a "Espiral" facilitaram e aceleraram muito a construção da espaçonave reutilizável "Buran". Usando a experiência adquirida, Gleb Lozino-Lozinsky liderou a criação do planador Buran. O futuro cosmonauta Igor Volk, que fazia voos em um análogo subsônico do EPOS, foi posteriormente o primeiro a voar o análogo atmosférico do Buran BTS-002 e se tornou o comandante de um destacamento de pilotos de teste no programa Buran.
