Ракетопланы: суперсамолет для сверхпилотов

3 октября 1967 года пилотируемый экспериментальный ракетоплан Х15А-2 установил и поныне непревзойденный рекорд скорости, разогнавшись до 7297 км/ч. Впоследствии изыскания в области покорения гиперзвуковых скоростей продолжились не только в США, но и в Советском Союзе. Возможно, в середине этого века появится гиперзвуковой пассажирский лайнер.

Предыстория

Эксперименты с построением пилотируемых ракетопланов, в которых используются прямоточные ракетные двигатели, начались в Америке вскоре после Второй мировой войны. 14 октября 1947 года летчик-испытатель Чак Игер на ракетоплане Х-1, работающем на жидком кислороде (окислитель) и спирте (топливо) превысил скорость звука. 6 лет спустя тот же Игер на модернизированной машине Х-1А достиг скорости 2,5 М (2655 км/ч).

В том же году был построен ракетоплан Х-2. На нем в 1956 году был установлен следующий рекорд скорости, равный 3360 км/ч. Однако у Х-2 не было будущего. Потому что в 1954 году возник проект по созданию ракетоплана Х-15А, к которому были привлечены самые мощные авиастроительные корпорации.

Роковой полет

В конкурсе на право реализовывать проект приняли участие компании Bell Aircraft, McDonnell Douglas, Republic Aviation Company и North American Aviation. Победу одержала последняя, в связи с чем ракетоплан получил название North American Х-15А.

В 1959 летательный аппарат был готов. Его длина равнялась 15,24 м, высота — 4,12 м, размах крыла — 6,71 м, а его площадь — 18,58 кв.м. ЖРД XLR-99 развивал тягу в 26 тыс. кгс и работал в пределах от 80 до 150 сек. В качестве топлива использовался аммиак, окислителя — жидкий кислород. Объем топливной системы составлял 8615 кг. На второй модификации ракетоплана были установлены два подвесных топливных бака, которые отрабатывали в первую очередь, после чего на парашютах сбрасывались в океан.

В группу пилотов-испытателей «адской машины» вошли 12 человек. Испытания, начавшиеся в 1959 году, преследовали поиск решений целого комплекса проблем, многие из которых были ориентированы как на космос, так и на военные программы. Происходила обкатка механизмов, материалов, приборов, а также исследовались реакции «простых смертных» на полеты с запредельными скоростями.

Х-15А, а затем его модификация Х-15А-2 совершили 199 полетов. Их сценарий был таков. Ракетоплан поднимал в воздух модернизированный бомбардировщик В-52. Затем происходило отцепление, и включался двигатель Х-15А. После двух минут разгона происходил полет по баллистической траектории. Через 15 минут ракетоплан на скорости 330 км/ч приземлялся на высохшем соляном озере. Пилот находился в кабине в высотном скафандре. В случае аварии было предусмотрено катапультирование. Кабина охлаждалась жидким азотом.

Поскольку ракетоплан был экспериментальным, служащим для исследовательских целей, он был нашпигован сотнями датчиков: 650 датчиков температуры, 104 — аэродинамических сил, 140 — давления. Под скафандром также располагалось множество датчиков, регистрирующих состояние организма пилота.

Рекорды как скорости, так и высоты полета посыпались как из рога изобилия. В итоге пилот Уильям Найт 3 октября 1967 года на Х-15А-2 достиг скорости в 6,7 М. А пересекли границу космоса, равную 50 милям от поверхности моря, сразу несколько пилотов.

198 полетов ракетоплана прошли безаварийно, если не считать незначительных неполадок, которые тем не менее сильно ударили по нервам пилотов. Один -завершился трагедией. Пилотируемый Майклом Адамсом Х-15А-2 разрушился на скорости 5 М. Это стало одной из причин свертывания программы в феврале 1968 года.

В военных целях

Параллельно с Х-15А в США раскручивался еще один ракетопланный проект — Х-20, который реализовывался компанией Boeing. Однако он имел своей целью не только применение новой техники в области «мирного космоса», но и использование ее для решения военных задач. Х-20 должен был стать одновременно и перехватчиком, и разведчиком, и бомбардировщиком. При этом под него разрабатывалась военная космическая станция, к которой ракетоплан должен был пристыковываться. И на которой должны были нести вахту «космические военные пилоты».

Проект продолжался с 1957 по 1963 год. За это время конструкторы успели создать несколько макетов в уменьшенном масштабе, которые проходили продувку в аэродинамической трубе. Также на базе серийного истребителя был построен летный имитатор Х-20. На нем и на электронных тренажерах группа из семи пилотов-испытателей проводила регулярные тренировки, дожидаясь боеспособной машины с мощными жидкостными реактивными двигателями. В группу входил будущий астронавт Нил Армстронг.

Однако ракетоплана пилоты не дождались. НАСА, поменяв стратегию, предпочла этому летательному аппарату «простую» ракету «Джемени».

Советский ответ

В 1965 году ОКБ Артема Микояна было поручено не только догнать, но и перегнать Америку по части сверхскоростных полетов. Проект получил название «Спираль». Он предполагал создание гиперзвукового самолета, который разгоняет подвешенный к нему пилотируемый орбитальный самолет до скорости 6 М. После чего на высоте 30 км орбитальный самолет отсоединяется и включает ракетные ускорители, выходя на околоземную орбиту.

В разгонщике конструкторы намеревались использовать не прямоточный реактивный двигатель, а турбореактивный, работающий на жидком водороде. И использующий в качестве окислителя забортный воздух. Забегая вперед, отметим, что если бы эта идея реализовалась, то советское авиастроение совершило бы громадный прорыв. Поскольку только сравнительно недавно американцы начали использовать гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД). Их идея состоит в том, что не требуется нагружать летательный аппарат сжиженным кислородом, на долю которого при использовании обычных ракетных двигателей приходится большой процент стартового веса. При этом теоретически обосновано, что летательные аппараты с ГПВРД могут достигать скорости в 17 М. При более высоких скоростях возникает «кислородное голодание».

Создание орбитального самолета многоразового использования было более простой задачей. К 1976 году были построены три экспериментальных образца. Испытания начал проходить лишь один из них. Его цепляли к Ту-95. При достижении нужной высоты орбитальный самолет отстыковывался и продолжал полет на дозвуковой скорости. После двенадцатого полета самолет получил повреждение. Что послужило поводом к закрытию в 1978 году сильно затянувшейся по времени темы. Правда, энтузиасты «Спирали» утверждают, что полученные результаты были использованы при создании многоразового космоплана «Буран».

Однако главная задача проекта ни в каком виде реализована не была. Орбитальный самолет должен был прежде всего стать «космическим истребителем». Под него даже разрабатывались самонаводящиеся ракеты.

Абсолютный рекорд

ГПВРД продемонстрировал себя во всей своей красе и мощи в беспилотном гиперзвуковом ракетоплане Х-43, созданном инженерами NASA при участии целого ряда американских компаний. Свой первый полет он совершил в 2001 году. А 16 ноября 2004 года установил абсолютный рекорд скорости для самолетов, который равен 11200 км/ч или 9,6 М. Этот проект реализовывался 10 лет и стоил 250 млн. долларов.

Длина беспилотника — 3,66 м, ширина — 1,52 м, масса — 1400 кг.

Столь внушительные результаты доказали эффективность ГПВРД. На основании данных, полученных при испытаниях Х-43, предполагается создавать самую разнообразную гиперзвуковую технику — от научно-космической до военной.

А Boeing намеревается к 2040 году построить даже гиперзвуковой лайнер на 250 пассажиров. Об этом смелом проекте известно лишь то, что самолет будет без иллюминаторов. Для того, чтобы компенсировать перегрузки, возникающие при разгоне и торможении, в салоне будет поддерживаться повышенное давление.

Снимок в открытие статьи: X-15 сразу после запуска/ dfrc.nasa