ในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมา เครื่องบินไอพ่นบรรจุคนซึ่งค่อยๆ ควบคุมความเร็วและความสูงใหม่ ก็สามารถเข้าใกล้ธรณีประตูของอวกาศได้
ความท้าทายแบบอเมริกัน
ชาวอเมริกันประสบความสำเร็จครั้งแรกเมื่อวันที่ 14 ตุลาคม พ.ศ. 2490 ชัค เยเกอร์ นักบินทดสอบบนเครื่องบินจรวด X-1 รุ่นทดลอง ทิ้งจาก "ป้อมปราการบินได้" บี-29 เมื่อวันที่ 12 ธันวาคม พ.ศ. 2496 ด้วยเครื่อง X-1A ที่ปรับปรุงแล้ว เครื่องบินจรวดเขาถึงความเร็วสูงสุด 2655 กม. / ชม. (M = 2, 5) ที่ระดับความสูงกว่า 21 กม. ในปี พ.ศ. 2496 การทดสอบเครื่องบินจรวด X-2 เริ่มขึ้นซึ่งมีความเร็วเป็นประวัติการณ์ในการบินในแนวนอนที่ 3360 กม. / ชม. เมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม พ.ศ. 2499 และเมื่อต้นเดือนกันยายน พ.ศ. 2499 ที่ระดับความสูง 38 430 ม.
ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2497 สหรัฐอเมริกาเริ่มโครงการทดสอบเครื่องบินจรวดแบบมีปีกที่มีความเร็วเหนือเสียง Kh-15 ซึ่งเริ่มต้นจากใต้ปีกของเครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ B-52 ที่ต้องพัฒนาความเร็วเป็นหกเท่าของความเร็วเสียงใน ไม่กี่นาทีและถึงระดับความสูง 76 กม.! การบินของตัวอย่างแรกที่อยู่ใต้ปีกของเครื่องบินเสร็จสมบูรณ์เมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม 2502 และในวันที่ 8 มิถุนายน X-15 ได้แยกตัวออกจาก B-52 เป็นครั้งแรกและทำการบินร่อนโดยอิสระ การเปิดใช้งานครั้งแรกของเครื่องยนต์จรวดได้ดำเนินการเมื่อวันที่ 17 กันยายนและในเที่ยวบินทดสอบเพิ่มเติมบันทึก "เท" ทีละรายการ - เมื่อวันที่ 4 สิงหาคม 2503 ถึงความเร็ว 3514 กม. / ชม. และในวันที่ 12 สิงหาคม - ระดับความสูง 41,605 ม. เมื่อวันที่ 7 มีนาคม พ.ศ. 2504 Kh-15 มีความเร็ว 4264 กม. / ชม. ในการบินเมื่อวันที่ 31 มีนาคมที่ระดับความสูง 50,300 เมตร เมื่อวันที่ 21 เมษายนถึงความเร็ว 5033 กม. / ชม. ในวันที่ 12 กันยายน - แล้ว 5832 กม. / ชม. เส้นหนึ่งกิโลเมตรซึ่งถือเป็นขอบเขตของอวกาศ "อย่างเป็นทางการ" ถูกข้ามเมื่อวันที่ 22 สิงหาคม 2506 - ระดับความสูงสูงสุดของเที่ยวบินคือ 107,906 ม.!
นักเล่นสกีอวกาศ
โดยได้รับแรงบันดาลใจจากความสำเร็จของ X-15 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้เริ่มพัฒนาเครื่องบินจรวดอวกาศทางทหารซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Dyna Soar (จาก Dynamic Soaring) เครื่องบินจรวดที่เรียกว่า X-20 ควรจะบินด้วยความเร็ว 24,000 กม. / ชม. และในความเป็นจริงแล้วเป็นการพัฒนาแนวคิดของเครื่องบินทิ้งระเบิดอวกาศเยอรมัน Zenger (ดู "PM" # 8'2004). ไม่น่าแปลกใจเลยที่ตำแหน่งวิศวกรรมหลักในโครงการอวกาศของอเมริกานั้นจัดโดยผู้เชี่ยวชาญชาวเยอรมัน เครื่องบินจรวดลำใหม่นี้มีแผนที่จะติดอาวุธปล่อยนำวิถีอวกาศสู่อวกาศ อวกาศสู่อากาศ และอวกาศสู่พื้น และระเบิดธรรมดา พื้นผิวด้านล่างของ X-20 ถูกปกคลุมด้วยแผ่นโลหะกันความร้อนที่ทำจากโมลิบดีนัมซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 1480 ° C ขอบชั้นนำของปีกทำจากโลหะผสมโมลิบดีนัมซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 1650 ° ค. แต่ละชิ้นส่วนของยานพาหนะซึ่งเมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจะมีความร้อนสูงถึง 2371 ° C ได้รับการปกป้องโดยกราไฟท์เสริมแรงและฝาครอบเซอร์โคเนียมครึ่งซีกในจมูกของลำตัวเครื่องบินหรือถูกเคลือบด้วยสารเคลือบไนโอเบียมที่เป็นฉนวนเซรามิก นักบินอยู่ในที่นั่งดีดตัวออกเพื่อช่วยชีวิตด้วยความเร็วแบบเปรี้ยงปร้างเท่านั้น ห้องนักบินมีหน้าต่างด้านข้างและกระจกบังลมซึ่งได้รับการคุ้มครองโดยแผงป้องกันความร้อนซึ่งถูกทิ้งก่อนลงจอด น้ำหนักบรรทุกที่มีน้ำหนักมากถึง 454 กก. ถูกวางไว้ในช่องด้านหลังไก่ เกียร์ลงจอดประกอบด้วยเสายืดหดได้สามอันพร้อมกับสกี
แต่แตกต่างจากรุ่นก่อนของเยอรมัน X-20 ไม่ใช่ระนาบอวกาศในความหมายที่แท้จริงของคำมันควรจะเริ่มจากแหลมคานาเวอรัลตามวิถีดั้งเดิมบนยานยิงไททัน-IIIC ซึ่งปล่อยเครื่องบินจรวดขึ้นสู่วงโคจรด้วยระดับความสูง 97.6 กม. นอกจากนี้ X-20 ยังต้องเร่งตัวเองโดยใช้เครื่องยนต์จรวดของตัวเอง หรือไม่ก็วงโคจรที่ไม่สมบูรณ์ วางแผนไปยัง Edwards AFB มีการวางแผนที่จะปล่อยเครื่องบิน B-52 ครั้งแรกในปี 2506 การบินไร้คนขับครั้งแรกจะเกิดขึ้นในเดือนพฤศจิกายน 2507 และการบินครั้งแรกในเดือนพฤษภาคม 2508 อย่างไรก็ตาม โครงการทางการทหารนี้เสียชีวิตอย่างเงียบ ๆ ก่อนหน้านี้ ไม่สามารถแข่งขันกับวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายและราคาถูกได้ โดยส่งนักบินอวกาศขึ้นสู่อวกาศด้วยจรวดขีปนาวุธในแคปซูลอัดแรงดัน ดำเนินการโดยองค์กรพลเรือน NASA
ตอบกลับล่าช้า
กระแทกแดกดันในขณะที่ชาวอเมริกันกำลังปิดโปรแกรมเครื่องร่อนจรวดที่บรรจุคนสหภาพโซเวียตซึ่งประทับใจในบันทึก X-15 ตัดสินใจที่จะ "ตามทัน" อเมริกา ในปีพ.ศ. 2508 OKB-155 Artem Mikoyan ได้รับคำสั่งให้เป็นผู้นำงานเกี่ยวกับเครื่องบินโคจรและความเร็วเหนือเสียง อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ในการสร้างระบบอวกาศสองขั้นตอน "เกลียว" หัวข้อนี้ดูแลโดย Gleb Lozino-Lozinsky
"เกลียว" 115 ตันประกอบด้วยเครื่องบินเร่งความเร็วความเร็ว 52 ตัน ดัชนี "50-50" และเครื่องบินวงโคจรบรรจุ 8 ตัน 8 ตัน (ดัชนี "50") ซึ่งตั้งอยู่บนเครื่องบินลำที่สองขนาด 54 ตัน บูสเตอร์จรวดเวที บูสเตอร์มีความเร็วเหนือเสียงถึง 1800 m / s (M = 6) จากนั้นหลังจากแยกขั้นตอนที่ระดับความสูง 28-30 กม. ก็กลับไปที่สนามบิน เครื่องบินโคจรโดยใช้จรวดบูสเตอร์ที่ทำงานด้วยเชื้อเพลิงไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (F2 + H2) เข้าสู่วงโคจรการทำงาน
เครื่องบินบูสเตอร์
ลูกเรือเสริมถูกตั้งอยู่ในห้องนักบินที่มีแรงดัน 2 ที่นั่งพร้อมที่นั่งดีดออก เครื่องบินที่มีชีวิตพร้อมจรวดเสริม ถูกติดตั้งจากด้านบนในกล่องพิเศษ โดยปิดส่วนจมูกและส่วนท้ายด้วยแฟริ่ง
เครื่องเร่งความเร็วใช้ไฮโดรเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งป้อนเข้าไปในบล็อกของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท AL-51 สี่เครื่องที่พัฒนาโดย Arkhip Lyulka ซึ่งมีช่องรับอากาศทั่วไปและทำงานด้วยหัวฉีดขยายภายนอกที่มีความเร็วเหนือเสียงเพียงตัวเดียว คุณลักษณะของเครื่องยนต์คือการใช้ไอไฮโดรเจนในการขับเคลื่อนกังหัน นวัตกรรมพื้นฐานประการที่สองคือการรวมอากาศเข้าที่ปรับความเร็วได้ซึ่งใช้ส่วนหน้าเกือบทั้งหมดของพื้นผิวปีกด้านล่างเพื่ออัดอากาศที่เข้าสู่กังหัน ระยะการบินโดยประมาณของคันเร่งที่บรรทุกสัมภาระคือ 750 กม. และเมื่อบินเป็นเครื่องบินสอดแนม - มากกว่า 7000 กม.
ระนาบโคจร
ต่อสู้กับเครื่องบินโคจรที่นั่งเดี่ยวแบบใช้ซ้ำได้ซึ่งมีความยาว 8 ม. และปีกกว้าง 7, 4 ม. ดำเนินการตามโครงการ "ลำตัว" เนื่องจากรูปแบบแอโรไดนามิกที่เลือก จากช่วงทั้งหมด คอนโซลปีกแบบกวาดมีเพียง 3.4 ม. และพื้นผิวแบริ่งส่วนที่เหลือสัมพันธ์กับความกว้างของลำตัว คอนโซลปีกระหว่างทางเดินของส่วนการก่อตัวของพลาสมา (เปิดตัวสู่วงโคจรและระยะเริ่มต้นของการสืบเชื้อสาย) ถูกเบี่ยงเบนขึ้นเพื่อไม่ให้เกิดกระแสความร้อนโดยตรงรอบตัว ในส่วนของชั้นบรรยากาศของการสืบเชื้อสาย ระนาบการโคจรกางปีกออกและเปลี่ยนเป็นการบินในแนวนอน
เครื่องยนต์ขับเคลื่อนการโคจรและเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลวฉุกเฉินสองเครื่องวิ่งด้วยเชื้อเพลิง AT-NDMG ที่จุดเดือดสูง (ไนโตรเจนเตตราไซด์และไดเมทิลไฮดราซีนอสมมาตร) คล้ายกับที่ใช้กับขีปนาวุธต่อสู้ซึ่งต่อมามีการวางแผนว่าจะแทนที่ด้วยฟลูออรีนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เชื้อเพลิงพื้นฐาน ปริมาณเชื้อเพลิงสำรองเพียงพอสำหรับเที่ยวบินที่ยาวนานถึงสองวัน แต่ภารกิจหลักของเครื่องบินโคจรจะต้องดำเนินการในช่วง 2-3 วงโคจรแรก ภาระการรบคือ 500 กก. สำหรับรุ่นลาดตระเวณและสกัดกั้น และ 2 ตันสำหรับเครื่องบินทิ้งระเบิดอวกาศอุปกรณ์ถ่ายภาพหรือขีปนาวุธอยู่ในช่องด้านหลังห้องนักบิน-แคปซูลที่ถอดออกได้ของนักบิน ซึ่งช่วยนักบินในทุกขั้นตอนของการบิน การลงจอดนั้นใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทในสนามบินสกปรกด้วยความเร็ว 250 กม. / ชม. บนโครงสกีสี่เสา
เพื่อป้องกันรถยนต์จากความร้อนระหว่างการเบรกในบรรยากาศ ตะแกรงโลหะป้องกันความร้อนจึงถูกจัดเตรียมจากแผ่นเหล็กทนความร้อน VNS และโลหะผสมไนโอเบียมที่จัดเรียงตามหลักการของ "เกล็ดปลา" หน้าจอถูกแขวนไว้บนตลับลูกปืนเซรามิกที่ทำหน้าที่ป้องกันความร้อน และเมื่ออุณหภูมิความร้อนผันผวน มันจะเปลี่ยนรูปร่างโดยอัตโนมัติ โดยรักษาตำแหน่งที่มั่นคงเมื่อเทียบกับร่างกาย ดังนั้น ในทุกโหมด นักออกแบบจึงหวังที่จะรับรองความคงที่ของการกำหนดค่าตามหลักอากาศพลศาสตร์
หน่วยปล่อยแบบสองขั้นตอนแบบใช้แล้วทิ้งถูกต่อเข้ากับระนาบโคจรซึ่งในระยะแรกมีเครื่องยนต์จรวดที่ขับเคลื่อนด้วยของเหลวสี่ตัวที่มีแรงขับ 25 tf และที่สอง - อันหนึ่ง เป็นครั้งแรกที่มีการวางแผนที่จะใช้ออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง และต่อมาเปลี่ยนเป็นฟลูออรีนและไฮโดรเจน ขั้นตอนต่างๆ ของเครื่องเร่งความเร็วขณะที่เครื่องบินเข้าสู่วงโคจร ถูกแยกออกจากกันและตกลงสู่มหาสมุทรตามลำดับ
แผนการในตำนาน
แผนงานในโครงการจัดทำขึ้นในปี 2511 อะนาล็อกของเครื่องบินโคจรที่มีระดับความสูง 120 กม. และความเร็ว M = 6-8 ลดลงจากเครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ Tu-95 เป็นการตอบโต้ ไปยังระบบบันทึกของอเมริกา - B-52 และ X-15
ภายในปี พ.ศ. 2512 ได้มีการวางแผนที่จะสร้างเครื่องบิน EPOS แบบบรรจุคนทดลองซึ่งมีความคล้ายคลึงอย่างเต็มที่กับเครื่องบินโคจรต่อสู้ซึ่งจะถูกปล่อยสู่วงโคจรโดยจรวดขนส่งโซยุซ ในปี 1970 คันเร่งก็ควรจะเริ่มบินด้วย โดยเริ่มจากน้ำมันก๊าด และอีกสองปีต่อมาก็ใช้ไฮโดรเจน ระบบทั้งหมดควรจะเปิดตัวสู่อวกาศในปี 2516 จากโปรแกรมที่ยิ่งใหญ่ทั้งหมดนี้ ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 มีการสร้าง EPOS ขึ้นมาเพียงสามรายการเท่านั้น หนึ่งรายการสำหรับการวิจัยการบินด้วยความเร็วแบบเปรี้ยงปร้าง อีกรายการสำหรับการวิจัยความเร็วเหนือเสียง และอีกรายการสำหรับการเข้าถึงความเร็วเหนือเสียง แต่มีเพียงรุ่นแรกเท่านั้นที่ถูกกำหนดให้ลอยขึ้นไปในอากาศในเดือนพฤษภาคม 2519 เมื่อโปรแกรมที่คล้ายคลึงกันทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาได้ยุติลงแล้ว หลังจากทำการก่อกวนมากกว่าหนึ่งโหลในเดือนกันยายน พ.ศ. 2521 หลังจากการลงจอดไม่สำเร็จ EPOS ได้รับความเสียหายเล็กน้อยและไม่ลอยขึ้นไปในอากาศอีก หลังจากนั้น เงินทุนที่ไม่เพียงพอสำหรับโครงการก็ถูกลดทอนลง - กระทรวงกลาโหมกำลังยุ่งอยู่กับการพัฒนาการตอบสนองอื่นต่อชาวอเมริกัน - ระบบ Energia - Buran
ล็อคหัวข้อ
แม้จะปิดโปรแกรม Spiral อย่างเป็นทางการ แต่งานที่ใช้ไปก็ไม่ไร้ประโยชน์ รากฐานที่สร้างขึ้นและประสบการณ์ที่ได้รับในการทำงานกับ "เกลียว" ช่วยอำนวยความสะดวกและเร่งการสร้างยานอวกาศ "Buran" ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมาก การใช้ประสบการณ์ที่ได้รับ Gleb Lozino-Lozinsky เป็นผู้นำในการสร้างเครื่องร่อน Buran นักบินอวกาศ Igor Volk ในอนาคตซึ่งทำการบินด้วยอะนาล็อกแบบเปรี้ยงปร้างของ EPOS เป็นคนแรกที่บินอะนาล็อกบรรยากาศของ Buran BTS-002 และกลายเป็นผู้บัญชาการของการแยกนักบินทดสอบภายใต้โครงการ Buran