در اواسط قرن گذشته ، هواپیماهای جت سرنشین دار که به تدریج بر سرعتها و ارتفاعات جدید تسلط یافتند ، توانستند به آستانه فضا نزدیک شوند.
چالش آمریکایی ها
اولین موفقیت ها توسط آمریکایی ها به دست آمد: در 14 اکتبر 1947 ، خلبان آزمایشی چاک یگر روی هواپیمای موشکی آزمایشی X-1 در 12 دسامبر 1953 ، از B-29 "قلعه پرواز" ، بر روی X-1A بهبود یافته ، فرود آمد. هواپیمای موشکی ، او به حداکثر سرعت 2655 کیلومتر در ساعت (M = 2 ، 5) در ارتفاع بیش از 21 کیلومتر رسید. در سال 1953 ، آزمایش هواپیمای موشک X -2 آغاز شد ، که در آن سرعت رکورد در پرواز افقی 3360 کیلومتر در ساعت در 25 ژوئیه 1956 و در ابتدای سپتامبر 1956 - ارتفاع 38 430 متر به دست آمد.
در ژوئن 1954 ، ایالات متحده برنامه آزمایشی راکت موشک بالدار مافوق صوت Kh-15 را آغاز کرد ، که با شروع از زیر بال بمب افکن استراتژیک B-52 ، باید سرعت شش برابر سرعت صوت را در یک هواپیما ایجاد می کرد. چند دقیقه و رسیدن به ارتفاع 76 کیلومتری! پرواز اولین نمونه در زیر بال هواپیما در 10 مه 1959 به پایان رسید و در 8 ژوئن ، X-15 برای اولین بار از B-52 جدا شد و پرواز سرسره ای مستقل انجام داد. اولین فعال سازی موتور موشک در 17 سپتامبر انجام شد و در پروازهای آزمایشی بعدی سوابق یکی پس از دیگری "ریخت" - در 4 اوت 1960 ، سرعت 3514 کیلومتر در ساعت به دست آمد ، و در 12 آگوست - ارتفاع 41،605 متر ؛ در 7 مارس 1961 ، Kh-15 به سرعت 4264 کیلومتر در ساعت رسید ، در پرواز در 31 مارس ، ارتفاع 50،300 متر گرفته شد. در 21 آوریل ، سرعت 5033 کیلومتر در ساعت ، در 12 سپتامبر - در حال حاضر 5832 کیلومتر در ساعت رسید. خط یک کیلومتری ، که به عنوان "مرز رسمی" فضا در نظر گرفته می شود ، در 22 آگوست 1963 گذشت - حداکثر ارتفاع پرواز 107،906 متر بود!
اسکی باز فضایی
نیروی هوایی ایالات متحده با الهام از موفقیت X-15 ، توسعه هواپیمای موشکی فضایی نظامی را به عنوان بخشی از پروژه Dyna Soar (از Dynamic Soaring) آغاز کرد. هواپیمای موشکی که X-20 نام داشت ، قرار بود با سرعت 24000 کیلومتر در ساعت پرواز کند و در واقع ، توسعه ایده بمب افکن فضایی آلمان Zenger بود (نگاه کنید به "PM" # 8'2004) با توجه به اینکه موقعیت های مهندسی کلیدی در برنامه فضایی آمریکا توسط متخصصان آلمانی انجام شد ، این امر تعجب آور نیست. هواپیمای موشکی جدید مجهز به موشک های فضا به فضا ، فضا به هوا و فضا به زمین و بمب های معمولی بود. سطح زیرین X-20 با یک محافظ حرارتی فلزی ساخته شده از مولیبدن پوشانده شده بود ، که می تواند تا 1480 درجه سانتی گراد را تحمل کند ، لبه های بال بال از یک آلیاژ مولیبدن ساخته شده بود ، که می تواند تا دمای 1650 درجه مقاومت کند. ج. قطعات جداگانه وسیله نقلیه ، که پس از ورود به جو ، تا 2371 درجه سانتی گراد گرم شدند ، توسط یک گرافیت تقویت شده و یک کلاه نیمکره ای زیرکونیوم در بینی بدنه محافظت شده یا با یک پوشش نیوبیوم عایق سرامیکی پوشانده شده بودند. خلبان در یک صندلی پرتاب قرار داشت و تنها با سرعتهای زیر صوت نجات می داد. کابین خلبان مجهز به پنجره های جانبی و شیشه جلو بود که توسط سپرهای حرارتی محافظت می شد ، که درست قبل از فرود رها شده بودند. محموله ای تا وزن 454 کیلوگرم در محفظه پشت خروس قرار داده شد. دنده فرود شامل سه پایه جمع شونده مجهز به اسکی بود.
اما X-20 برخلاف نسخه آلمانی خود ، یک هواپیمای فضایی به معنای واقعی کلمه نبود.قرار بود از کیپ کاناورال به روش سنتی در بالای وسیله پرتاب Titan-IIIC شروع شود ، که هواپیمای موشکی را با ارتفاع 97.6 کیلومتر به مدار پرتاب کرد. علاوه بر این ، X-20 مجبور بود یا با استفاده از موتورهای موشکی خود ، خود را شتاب دهد یا ، پس از اتمام یک مدار ناقص ، به ادواردز AFB برنامه ریزی کند. برنامه ریزی شده بود که اولین فرود هواپیمای B-52 در سال 1963 انجام شود ، اولین پرواز بدون سرنشین در نوامبر 1964 انجام می شود و اولین پرواز سرنشین دار در مه 1965. با این حال ، این برنامه نظامی بی سر و صدا زودتر از بین رفت و نتوانست با راه حل ساده و ارزان رقابت کند - فرستادن فضانوردان به فضا با موشک بالستیک در کپسول تحت فشار ، که توسط یک سازمان غیرنظامی ناسا اجرا شده است.
پاسخ دیرهنگام
از قضا ، در همان لحظه ای که آمریکایی ها در حال بستن برنامه گلایدرهای سرنشین دار خود بودند ، اتحاد جماهیر شوروی ، تحت تأثیر سوابق X-15 ، تصمیم گرفت "از امریکا جلو بیفتد و پیشی بگیرد". در سال 1965 ، OKB-155 آرتم میکویان مأمور شد که کار را در هواپیماهای مداری و مافوق صوت ، به طور دقیق تر ، در ایجاد یک سیستم هوافضا دو مرحله ای "Spiral" هدایت کند. موضوع توسط Gleb Lozino-Lozinsky نظارت شد.
"مارپیچ" 115 تنی شامل یک هواپیمای شتابدهنده مافوق صوت 52 تنی ، نمایه شده "50-50" و یک هواپیمای مداری 8 و 8 تنی با سرنشین (شاخص "50") بود که روی آن با یک 54 تن دو تن قرار داشت. تقویت کننده موشک مرحله تقویت کننده به سرعت مافوق صوت 1800 متر بر ثانیه رسید (M = 6) ، و سپس ، پس از جدا کردن پله ها در ارتفاع 28 تا 30 کیلومتری ، به فرودگاه بازگشت. هواپیمای مداری ، با استفاده از تقویت کننده موشک با سوخت هیدروژن فلوراید (F2 + H2) ، وارد مدار کار شد.
هواپیمای تقویت کننده
خدمه تقویت کننده در یک کابین خلبان دو نفره تحت فشار با صندلی های خروجی قرار داشتند. هواپیمای زنده ، همراه با تقویت کننده موشک ، از بالا در یک جعبه مخصوص وصل شده بود ، در حالی که قسمت های بینی و دم با فریینگ بسته شده بود.
شتاب دهنده از هیدروژن مایع به عنوان سوخت استفاده می کرد که در بلوک چهار موتور توربوجت AL-51 که توسط Arkhip Lyulka توسعه یافته بود ، تغذیه می شد و دارای یک هوای معمولی بود و بر روی یک نازل انبساط خارجی مافوق صوت عمل می کرد. یکی از ویژگی های موتورها استفاده از بخار هیدروژن برای حرکت توربین بود. دومین نوآوری اساسی ، جذب هوای مافوق صوت یکپارچه و قابل تنظیم است که تقریباً از تمام قسمت جلویی سطح بال پایین برای فشرده سازی هوای ورودی به توربین ها استفاده می کرد. برد تخمینی شتابدهنده با بار 750 کیلومتر بود و هنگام پرواز به عنوان هواپیمای شناسایی - بیش از 7000 کیلومتر.
صفحه مداری
هواپیماهای مداری تک سرنشین با سرنشین قابل استفاده مجدد با طول 8 متر و طول بال 7 ، 4 متر مطابق طرح "بدن حمل" انجام شد. با توجه به طرح آیرودینامیکی انتخاب شده ، از کل طول ، کنسول های بال رفت شده فقط 3.4 متر داشتند و بقیه سطح یاتاقان مربوط به عرض بدنه بود. کنسول های بال هنگام عبور از قسمت تشکیل پلاسما (پرتاب به مدار و مرحله اولیه فرود) به سمت بالا منحرف شدند تا جریان مستقیم حرارت در اطراف آنها منتفی شود. در قسمت جوی فرود ، هواپیمای مداری بالهای خود را باز کرده و به پرواز افقی روی آورد.
موتورهای مانور مداری و دو موتور موشک اضطراری مایع با سوخت AT-NDMG با جوش بالا (تتراکسید نیتروژن و دی متیل هیدرازین نامتقارن) ، شبیه به موشک های بالستیک رزمی که بعداً برنامه ریزی شده بود با فلوئور سازگار با محیط زیست جایگزین شود. سوخت پایه ذخایر سوخت برای یک پرواز حداکثر دو روز کافی بود ، اما وظیفه اصلی هواپیمای مداری باید طی 2-3 مدار اول انجام شود. بار جنگی برای نوع شناسایی و رهگیر 500 کیلوگرم و برای بمب افکن فضایی 2 تن بود.تجهیزات عکاسی یا موشک در محفظه ای در پشت کپسول خلبان خلبان قابل جدا شدن قرار داشت که نجات خلبان را در هر مرحله از پرواز فراهم می کرد. این فرود با استفاده از موتور توربوجت در یک میدان هوایی خاکی با سرعت 250 کیلومتر در ساعت بر روی یک شاسی چهار پست اسکی انجام شد.
برای محافظت از خودرو در برابر گرمایش در هنگام ترمز در جو ، یک صفحه فلزی محافظ حرارت از صفحات فولاد مقاوم در برابر حرارت VNS و آلیاژهای نیوبیوم بر اساس اصل "فلس ماهی" چیده شده است. صفحه روی یاتاقان های سرامیکی که نقش موانع حرارتی را داشتند ، معلق بود و هنگامی که دمای گرمایش نوسان می کرد ، به طور خودکار شکل خود را تغییر می داد و موقعیت پایداری نسبت به بدنه حفظ می کرد. بنابراین ، در همه حالت ها ، طراحان امیدوار بودند که ثبات پیکربندی آیرودینامیکی را تضمین کنند.
یک واحد پرتاب یکبار مصرف دو مرحله ای به هواپیمای مداری متصل شد که در مرحله اول آن چهار موتور موشک با سوخت مایع با نیروی رانش 25 tf و در مرحله دوم-یک موتور وجود داشت. برای اولین بار ، برنامه ریزی شد که از اکسیژن مایع و هیدروژن به عنوان سوخت استفاده شود ، و بعداً به فلورین و هیدروژن تبدیل شود. مراحل شتابدهنده ، همانطور که هواپیما در مدار قرار گرفت ، به طور متوالی جدا شده و به اقیانوس سقوط کرد.
برنامه های اسطوره ای
برنامه کار بر روی پروژه ایجاد تا سال 1968 آنالوگ هواپیمای مداری با ارتفاع پرواز 120 کیلومتر و سرعت M = 6-8 ، پرتاب شده از بمب افکن راهبردی Tu-95 ، نوعی پاسخ به سیستم ضبط آمریکایی-B-52 و X-15.
تا سال 1969 ، برنامه ریزی شده بود که یک هواپیمای مداری با سرنشین آزمایشی EPOS ایجاد شود ، که شباهت زیادی به یک هواپیمای مداری رزمی دارد ، که توسط یک موشک حامل سایوز به مدار زمین پرتاب می شود. در 1970 ، شتابدهنده نیز باید پرواز می کرد - ابتدا با نفت سفید و دو سال بعد با هیدروژن. قرار بود این سیستم کامل در سال 1973 به فضا پرتاب شود. از کل این برنامه عظیم ، در اوایل دهه 1970 ، تنها سه EPOS ساخته شد - یکی برای تحقیق در پرواز با سرعت زیر صوت ، یکی برای تحقیقات مافوق صوت و دیگری برای رسیدن به فراصوت. اما تنها مدل اول در ماه مه 1976 ، زمانی که همه برنامه های مشابه در ایالات متحده به تدریج کنار گذاشته شده بود ، به پرواز درآمد. در سپتامبر 1978 ، پس از فرود ناموفق ، بیش از دوازده سورتی پرواز انجام داد ، EPOS آسیب جزئی دریافت کرد و دوباره به هوا بلند نشد. پس از آن ، بودجه کمی برای برنامه کاهش یافت - وزارت دفاع در حال حاضر مشغول توسعه پاسخ دیگری به آمریکایی ها - سیستم Energia - Buran بود.
تاپیک قفل شده
با وجود بسته شدن رسمی برنامه Spiral ، کار هزینه شده بی نتیجه نبود. زمینه های ایجاد شده و تجربه به دست آمده در کار بر روی "مارپیچ" ساخت و ساز فضاپیمای قابل استفاده مجدد "بوران" را بسیار تسهیل و تسریع کرد. با استفاده از تجربه به دست آمده ، گلب لوزینو-لوزینسکی منجر به ایجاد گلایدر بوران شد. فضانورد آینده ایگور وولک ، که با آنالوگ زیر صوتی EPOS پرواز می کرد ، متعاقباً اولین کسی بود که آنالوگ جوی Buran BTS-002 را پرواز کرد و فرمانده گروهی از خلبانان آزمایشی تحت برنامه Buran شد.
