A mediados del siglo pasado, los aviones a reacción tripulados, que gradualmente dominaron nuevas velocidades y alturas, pudieron acercarse al umbral del espacio.
Desafío americano
Los primeros éxitos fueron logrados por los estadounidenses: el 14 de octubre de 1947, el piloto de pruebas Chuck Yeager en un avión cohete experimental X-1 lanzado desde la "fortaleza voladora" B-29 ya el 12 de diciembre de 1953, en un X-1A mejorado. avión cohete, alcanzó una velocidad máxima de 2655 km / h (M = 2, 5) a una altitud de más de 21 km. En 1953, comenzaron las pruebas del avión cohete X-2, en el que se alcanzó una velocidad récord en vuelo horizontal de 3360 km / h el 25 de julio de 1956, y a principios de septiembre de 1956, una altitud de 38 430 m.
En junio de 1954, Estados Unidos comenzó un programa de prueba para el avión cohete alado hipersónico Kh-15, que, comenzando desde debajo del ala de un bombardero estratégico B-52 convertido, tenía que desarrollar una velocidad seis veces mayor que la del sonido en un avión. pocos minutos y alcanzar una altitud de 76 km! El vuelo de la primera muestra bajo el ala de la aeronave se completó el 10 de mayo de 1959 y el 8 de junio el X-15 se separó por primera vez del B-52 y realizó un vuelo de planeo independiente. La primera activación del motor del cohete se llevó a cabo el 17 de septiembre, y en otros vuelos de prueba los registros se "derramaron" uno tras otro: el 4 de agosto de 1960, se alcanzó una velocidad de 3514 km / h, y el 12 de agosto - una altitud de 41.605 m; El 7 de marzo de 1961, el Kh-15 alcanzó una velocidad de 4264 km / h, en vuelo el 31 de marzo se tomó una altitud de 50,300 metros; El 21 de abril, se alcanzó una velocidad de 5033 km / h, el 12 de septiembre, ya 5832 km / h. La línea de un kilómetro, que se considera el límite "oficial" del espacio, se cruzó el 22 de agosto de 1963: ¡la altitud máxima de vuelo fue de 107.906 m!
Esquiador espacial
Inspirada por el éxito del X-15, la Fuerza Aérea de EE. UU. Comenzó a desarrollar un avión cohete espacial militar como parte del proyecto Dyna Soar (de Dynamic Soaring). Se suponía que el avión cohete, llamado X-20, volaría a una velocidad de 24.000 km / hy fue, de hecho, un desarrollo de la idea del bombardero espacial alemán Zenger (ver "PM" # 8'2004). Esto no es sorprendente, dado que los puestos clave de ingeniería en el programa espacial estadounidense estaban ocupados por especialistas alemanes. Se planeó que el nuevo avión cohete estuviera armado con misiles espacio-espacio, espacio-aire y espacio-tierra y bombas convencionales. La superficie inferior del X-20 estaba cubierta con un escudo térmico de metal hecho de molibdeno, que puede soportar temperaturas de hasta 1480 ° C, los bordes de ataque del ala estaban hechos de una aleación de molibdeno, que podía soportar temperaturas de hasta 1650 ° C. C. Partes individuales del vehículo, que al entrar a la atmósfera se calentaron hasta 2371 ° C, fueron protegidas por un grafito reforzado y un casquete hemisférico de circonio en el morro del fuselaje o fueron revestidos con un revestimiento aislante cerámico de niobio. El piloto estaba ubicado en un asiento eyectable, proporcionando rescate solo a velocidades subsónicas. La cabina estaba equipada con ventanas laterales y un parabrisas, protegido por escudos térmicos, que se dejaron caer justo antes del aterrizaje. Se colocó una carga útil que pesaba hasta 454 kg en el compartimento trasero. El tren de aterrizaje constaba de tres puntales retráctiles equipados con esquís.
Pero a diferencia de su predecesor alemán, el X-20 no era un avión espacial en el verdadero sentido de la palabra. Se suponía que debía partir de Cabo Cañaveral de la manera tradicional en la parte superior del vehículo de lanzamiento Titan-IIIC, que lanzó el avión cohete a una órbita con una altitud de 97,6 km. Además, el X-20 tuvo que acelerarse por sí mismo, utilizando sus propios motores de cohete, o, habiendo completado una órbita incompleta, planificar la Base de la Fuerza Aérea Edwards. Estaba previsto que el primer lanzamiento del avión B-52 se hiciera ya en 1963, el primer vuelo no tripulado se realizaría en noviembre de 1964 y el primer vuelo tripulado en mayo de 1965. Sin embargo, este programa militar murió silenciosamente antes, incapaz de competir con la solución simple y barata: enviar astronautas al espacio en un cohete balístico en una cápsula presurizada, implementada por una organización civil NASA.
Respuesta tardía
Irónicamente, en el mismo momento en que los estadounidenses estaban cerrando su programa de planeadores de cohetes tripulados, la URSS, impresionada por los récords del X-15, decidió "alcanzar y superar" a Estados Unidos. En 1965, OKB-155 Artem Mikoyan recibió instrucciones de dirigir el trabajo en aviones orbitales e hipersónicos, más precisamente, en la creación de un sistema aeroespacial de dos etapas "Spiral". El tema fue supervisado por Gleb Lozino-Lozinsky.
El "Spiral" de 115 toneladas consistía en un avión con acelerador hipersónico de 52 toneladas, indexado "50-50", y un avión orbital tripulado de 8, 8 toneladas (índice "50") ubicado en él con un dos- propulsor de cohete de escenario. El propulsor alcanzó una velocidad hipersónica de 1800 m / s (M = 6), y luego, después de separar los escalones a una altitud de 28-30 km, regresó al aeródromo. El plano orbital, utilizando un cohete propulsor que funciona con combustible de fluoruro de hidrógeno (F2 + H2), entró en la órbita de trabajo.
Avión de refuerzo
La tripulación de refuerzo estaba alojada en una cabina presurizada de dos plazas con asientos eyectables. El avión vivo, junto con el propulsor del cohete, se adjuntó desde arriba en una caja especial, con las partes de la nariz y la cola cerradas con carenados.
El acelerador usaba hidrógeno licuado como combustible, que se alimentaba a un bloque de cuatro motores turborreactores AL-51 desarrollados por Arkhip Lyulka, que tenían una entrada de aire común y funcionaban con una sola boquilla de expansión externa supersónica. Una característica de los motores era el uso de vapor de hidrógeno para impulsar la turbina. La segunda innovación fundamental es la entrada de aire hipersónica integrada y ajustable, que utiliza casi toda la parte delantera de la superficie inferior del ala para comprimir el aire que entra en las turbinas. El rango de vuelo estimado del acelerador con una carga fue de 750 km, y al volar como un avión de reconocimiento, más de 7000 km.
Plano orbital
El combate de aviones orbitales monoplaza tripulados reutilizables con una longitud de 8 my una envergadura de 7, 4 m se llevó a cabo de acuerdo con el esquema de "cuerpo de transporte". Debido al diseño aerodinámico seleccionado, a partir de la envergadura total, las consolas del ala en flecha tenían solo 3,4 m, y el resto de la superficie de apoyo estaba relacionada con el ancho del fuselaje. Las consolas de las alas durante el paso de la sección de formación de plasma (lanzamiento a la órbita y la fase inicial de descenso) se desviaron hacia arriba para excluir un flujo de calor directo a su alrededor. En la sección atmosférica del descenso, el avión orbital desplegó sus alas y cambió a vuelo horizontal.
Los motores de maniobra orbital y dos motores de cohetes propulsores líquidos de emergencia funcionaban con combustible AT-NDMG de alto punto de ebullición (tetraóxido de nitrógeno y dimetilhidrazina asimétrica), similar al utilizado en los misiles balísticos de combate, que luego se planeó para ser reemplazado por flúor más respetuoso con el medio ambiente. combustible a base de. Las reservas de combustible eran suficientes para un vuelo que duraba hasta dos días, pero la tarea principal de la aeronave orbital tenía que realizarse durante las primeras 2-3 órbitas. La carga de combate fue de 500 kg para la variante de reconocimiento e interceptor y de 2 toneladas para el bombardero espacial. Los equipos fotográficos o misiles se ubicaron en un compartimiento detrás de una cabina-cápsula desmontable del piloto, que proporcionó el rescate del piloto en cualquier etapa del vuelo. El aterrizaje se realizó con un motor turborreactor en un aeródromo de tierra a una velocidad de 250 km / h en un chasis de esquí de cuatro postes.
Para proteger el vehículo del calentamiento durante el frenado en la atmósfera, se proporcionó una pantalla metálica de protección contra el calor a partir de placas de acero VNS resistente al calor y aleaciones de niobio dispuestas según el principio de "escamas de pescado". La pantalla estaba suspendida sobre cojinetes cerámicos que desempeñaban el papel de barreras térmicas, y cuando la temperatura de calentamiento fluctuaba, cambiaba automáticamente su forma, manteniendo una posición estable con respecto al cuerpo. Por lo tanto, en todos los modos, los diseñadores esperaban garantizar la constancia de la configuración aerodinámica.
Una unidad de lanzamiento desechable de dos etapas se acopló al plano orbital, en la primera etapa de la cual había cuatro motores de cohetes de propulsión líquida con un empuje de 25 tf, y en la segunda, uno. Por primera vez, se planeó usar oxígeno líquido e hidrógeno como combustible, y luego cambiar a flúor e hidrógeno. Las etapas del acelerador, cuando la aeronave se puso en órbita, se separaron secuencialmente y cayeron al océano.
Planes míticos
El plan de trabajo del proyecto preveía la creación en 1968 de un análogo de un avión orbital con una altitud de vuelo de 120 km y una velocidad de M = 6-8, lanzado desde el bombardero estratégico Tu-95, una especie de respuesta al sistema de registro estadounidense - B-52 y X-15.
En 1969, se planeó crear un avión orbital tripulado experimental EPOS, que se parece completamente a un avión orbital de combate, que sería lanzado a la órbita por un cohete portador Soyuz. En 1970, también se suponía que el acelerador comenzaría a volar, primero con queroseno y dos años después con hidrógeno. Se suponía que el sistema completo se lanzaría al espacio en 1973. De todo este grandioso programa, a principios de la década de 1970, solo se construyeron tres EPOS: uno para investigar el vuelo a velocidad subsónica, uno para la investigación supersónica y otro para alcanzar el hipersónico. Pero sólo el primer modelo estaba destinado a salir al aire en mayo de 1976, cuando ya se habían eliminado todos los programas similares en los Estados Unidos. Habiendo realizado poco más de una docena de salidas, en septiembre de 1978, después de un aterrizaje fallido, el EPOS recibió daños menores y no volvió a elevarse en el aire. Después de eso, se redujeron los ya escasos fondos para el programa: el Ministerio de Defensa ya estaba ocupado desarrollando otra respuesta a los estadounidenses: el sistema Energia-Buran.
Tema bloqueado
A pesar del cierre oficial del programa Espiral, el trabajo realizado no fue en vano. El trabajo preliminar creado y la experiencia adquirida trabajando en la "Espiral" facilitó y aceleró enormemente la construcción de la nave espacial reutilizable "Buran". Utilizando la experiencia adquirida, Gleb Lozino-Lozinsky dirigió la creación del planeador Buran. El futuro cosmonauta Igor Volk, que realizó vuelos en un análogo subsónico del EPOS, fue posteriormente el primero en volar el análogo atmosférico del Buran BTS-002 y se convirtió en el comandante de un destacamento de pilotos de prueba bajo el programa Buran.
