Xoắn ốc vào không gian
Vào giữa thế kỷ trước, một chiếc máy bay phản lực có người lái hàng không, dần dần làm chủ tốc độ và độ cao mới, đã có thể tiến gần đến ngưỡng của không gian.thách thức Mỹ
Người Mỹ đã đạt được những thành công đầu tiên: vào ngày 14 tháng 1947 năm 1, phi công thử nghiệm Chuck Yeager trên chiếc máy bay tên lửa thử nghiệm X-29 đã thả từ "pháo đài bay" B-12, tăng tốc với sự trợ giúp của động cơ tên lửa chạy bằng cồn và oxy lỏng, lần đầu tiên vượt quá tốc độ âm thanh, và vào ngày 1953 tháng 1 năm 2655, trên chiếc máy bay tên lửa X-2,5A cải tiến, anh đã đạt tốc độ tối đa 21 km / h (M = 1953) ở độ cao hơn 2 km. Năm 25, các cuộc thử nghiệm máy bay tên lửa X-1956 bắt đầu, vào ngày 3360 tháng 1956 năm 38, nó đã đạt được tốc độ kỷ lục khi bay ngang 430 km / h và vào đầu tháng XNUMX năm XNUMX, đạt độ cao XNUMX m.
Vào tháng 1954 năm 15, Hoa Kỳ bắt đầu chương trình thử nghiệm máy bay tên lửa siêu thanh có cánh X-52, bắt đầu từ dưới cánh của máy bay ném bom chiến lược B-76 đã được chuyển đổi, được cho là đạt tốc độ gấp sáu lần âm thanh trong một vài phút. phút và đạt độ cao 10 km! Chuyến bay mẫu đầu tiên dưới cánh máy bay được thực hiện vào ngày 1959 tháng 8 năm 15 và đến ngày 52 tháng 17, X-4 lần đầu tiên tách khỏi B-1960 và thực hiện chuyến bay lượn độc lập. Lần đầu tiên đưa vào động cơ tên lửa được thực hiện vào ngày 3514 tháng 12, và trong các chuyến bay thử nghiệm tiếp theo, các kỷ lục lần lượt “hạ gục” - vào ngày 41 tháng 605 năm 7, đạt tốc độ 1961 km / h và vào ngày 15 tháng 4264 - độ cao 31 m; Ngày 50 tháng 300 năm 21, Kh-5033 đạt vận tốc 12 km/h, ngày 5832 tháng 22 đạt độ cao 1963 mét; Vào ngày 107 tháng 906, tốc độ XNUMX km / h đã đạt được, vào ngày XNUMX tháng XNUMX - đã là XNUMX km / h. Mốc XNUMX km, được coi là ranh giới "chính thức" của không gian, đã được vượt qua vào ngày XNUMX tháng XNUMX năm XNUMX - độ cao chuyến bay tối đa là XNUMX m!
Thiếu tá Robert White trước khi ra mắt. White đã thực hiện tổng cộng 16 chuyến bay X-15, nhiều lần lập kỷ lục thế giới về tốc độ và độ cao. Máy bay tên lửa X-15 là một mô hình an toàn và hiệu quả theo tiêu chuẩn của các chương trình không gian. Trong số 199 chuyến bay trong XNUMX năm, chỉ có XNUMX chuyến bị rơi. Đối với máy bay thử nghiệm, đây là một thành tích vượt trội.người trượt tuyết không gian
Lấy cảm hứng từ sự thành công của X-15, Không quân Hoa Kỳ bắt đầu phát triển một máy bay tên lửa vũ trụ quân sự như một phần của dự án Dyna-Sor (Dyna Soar - từ Dynamic Soaring - "Dynamic Takeoff"). Máy bay tên lửa, được gọi là X-20, được cho là bay với tốc độ 24 km / h và trên thực tế, đây là sự phát triển ý tưởng của máy bay ném bom vũ trụ Senger của Đức (xem "PM" số 000). 8'2004). Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì các vị trí kỹ thuật chủ chốt trong chương trình không gian của Mỹ đều do các chuyên gia Đức đảm nhận. Máy bay tên lửa mới được lên kế hoạch trang bị tên lửa dẫn đường từ không gian đến không gian, không gian đối không và không gian đối đất và bom thông thường. Bề mặt dưới của X-20 được bao phủ bởi một tấm chắn nhiệt kim loại molypden, có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1480 ° C, các cạnh đầu của cánh được làm bằng hợp kim molypden, có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1650 ° C. °C. Các vị trí riêng biệt của thiết bị, vốn nóng lên tới 2371°C khi đi vào bầu khí quyển, được bảo vệ bằng than chì gia cố và nắp hình bán cầu zirconium ở phần phía trước của thân máy bay hoặc được lót bằng lớp phủ niobi cách nhiệt bằng gốm. Phi công ngồi trên ghế phóng, chỉ cứu hộ ở tốc độ cận âm. Buồng lái được trang bị cửa sổ bên và kính chắn gió được bảo vệ bằng các tấm chắn nhiệt, những tấm chắn này đã bị rơi ngay trước khi hạ cánh. Một trọng tải nặng tới 454 kg được đặt trong khoang cabin. Thiết bị hạ cánh bao gồm ba thanh chống có thể thu vào được trang bị ván trượt.
Nhưng không giống như người tiền nhiệm của nó ở Đức, X-20 không phải là một chiếc máy bay vũ trụ theo nghĩa chân thực nhất của từ này. Nó được cho là phóng từ Mũi Canaveral theo cách truyền thống trên đỉnh của phương tiện phóng Titan-IIIC, đưa máy bay tên lửa lên quỹ đạo cao 97,6 km. Hơn nữa, X-20 phải tự tăng tốc bằng cách sử dụng động cơ tên lửa của riêng mình, hoặc sau khi hoàn thành một cuộc cách mạng chưa hoàn thành, lên kế hoạch cho Căn cứ Không quân Edwards. Theo kế hoạch, chuyến bay đầu tiên từ máy bay B-52 sẽ được thực hiện sớm nhất là vào năm 1963, chuyến bay không người lái đầu tiên sẽ diễn ra vào tháng 1964 năm 1965 và chuyến bay có người lái đầu tiên vào tháng XNUMX năm XNUMX. Tuy nhiên, chương trình quân sự này đã chết lặng lẽ trước đó, không thể cạnh tranh với một giải pháp đơn giản và rẻ tiền - đưa các phi hành gia vào vũ trụ trên một tên lửa đạn đạo trong một viên nang điều áp, do tổ chức dân sự NASA thực hiện.
Các thử nghiệm ban đầu của X-20 Dyna Soar liên quan đến việc phóng một máy bay tên lửa từ dưới cánh của máy bay ném bom chiến lược tầm cực xa B-52a, một máy bay được chế tạo riêng cho dự án nghiên cứu X-15.trả lời muộn màng
Trớ trêu thay, vào đúng thời điểm người Mỹ đang kết thúc chương trình tên lửa có người lái, Liên Xô, bị ấn tượng bởi thành tích của X-15, đã quyết định "đuổi kịp và vượt qua" Mỹ. Năm 1965, OKB-155 Artem Mikoyan được giao nhiệm vụ lãnh đạo công việc trên quỹ đạo và máy bay siêu thanh, chính xác hơn là tạo ra hệ thống hàng không vũ trụ hai tầng "Xoắn ốc". Chủ đề được dẫn dắt bởi Gleb Lozino-Lozinsky.
"Xoắn ốc" nặng 115 tấn bao gồm một máy bay tăng áp siêu thanh 52 tấn, nhận được chỉ số "50-50" và một máy bay quỹ đạo có người lái 8,8 tấn (chỉ số "50") nằm trên nó với hai máy bay 54 tấn. -giai đoạn tăng cường tên lửa. Bộ tăng áp đạt tốc độ siêu thanh 1800 m / s (M = 6), và sau đó, sau khi tách các bước ở độ cao 28–30 km, quay trở lại sân bay. Máy bay quỹ đạo, sử dụng tên lửa đẩy hoạt động bằng nhiên liệu hydro florua (F2 + H2), đã đi vào quỹ đạo làm việc.
Bức tranh tưởng tượng của một nghệ sĩ về chủ đề "Máy bay tên lửa X-20 hạ cánh thành công trên sa mạc".tăng tốc máy bay
Phi hành đoàn tăng áp được đặt trong một cabin điều áp kép với ghế phóng. Máy bay có thể ở được, cùng với tên lửa đẩy, được đặt trên đỉnh trong một hộp đặc biệt, với phần mũi và đuôi được bao phủ bởi các tấm chắn.
Bộ tăng áp sử dụng hydro hóa lỏng làm nhiên liệu, được đưa vào một khối bốn động cơ phản lực AL-51 do Arkhip Lyulka phát triển, có một cửa hút khí chung và hoạt động trên một vòi mở rộng siêu thanh bên ngoài. Một tính năng của động cơ là sử dụng hơi hydro để chạy tuabin. Cải tiến cơ bản thứ hai là một cửa hút khí siêu thanh có thể điều chỉnh tích hợp, sử dụng gần như toàn bộ phần trước của bề mặt cánh dưới để nén không khí đi vào tua-bin. Phạm vi bay ước tính của bộ tăng áp có tải là 750 km và khi bay như một máy bay trinh sát - hơn 7000 km.
Lắp ráp "xoắn ốc"Máy bay quỹ đạo
Máy bay quỹ đạo một chỗ ngồi có người lái có thể tái sử dụng chiến đấu dài 8 m và sải cánh 7,4 m được thực hiện theo sơ đồ "cơ thể mang theo". Nhờ cách bố trí khí động học đã chọn, các bảng điều khiển cánh xuôi chỉ chiếm 3,4 m so với tổng nhịp và phần còn lại của bề mặt chịu lực tương quan với chiều rộng của thân máy bay. Các bàn điều khiển cánh trong quá trình đi qua phần hình thành plasma (được đưa vào quỹ đạo và giai đoạn hạ cánh ban đầu) lệch lên trên để loại trừ luồng nhiệt trực tiếp xung quanh chúng. Trên phần khí quyển của quá trình hạ cánh, máy bay quỹ đạo mở rộng cánh và chuyển sang bay ngang.
Các động cơ điều động quỹ đạo và hai động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng khẩn cấp hoạt động bằng nhiên liệu AT-UDMH có nhiệt độ sôi cao (nitơ tetroxide và dimethylhydrazine không đối xứng), tương tự như loại được sử dụng trên tên lửa đạn đạo chiến đấu, được lên kế hoạch thay thế bằng flo thân thiện với môi trường hơn. nhiên liệu dựa trên. Dự trữ nhiên liệu đủ cho một chuyến bay kéo dài đến hai ngày, nhưng nhiệm vụ chính của máy bay quỹ đạo phải được thực hiện trong 2–3 quỹ đạo đầu tiên. Tải trọng chiến đấu là 500 kg đối với biến thể trinh sát và đánh chặn và 2 tấn đối với máy bay ném bom vũ trụ. Thiết bị chụp ảnh hoặc tên lửa được đặt trong một khoang phía sau khoang lái có thể tháo rời của phi công, đảm bảo việc giải cứu phi công ở bất kỳ giai đoạn nào của chuyến bay. Việc hạ cánh được thực hiện bằng động cơ phản lực trên sân bay không trải nhựa với tốc độ 250 km / h trên khung gầm trượt tuyết bốn trụ được sản xuất.
Để bảo vệ thiết bị không bị nóng lên trong quá trình phanh trong khí quyển, một màn chắn kim loại che chắn nhiệt được làm từ các tấm thép chịu nhiệt VNS và hợp kim niobi được sắp xếp theo nguyên tắc “vảy cá”. Màn hình được treo trên các vòng bi gốm, hoạt động như các rào cản nhiệt và khi nhiệt độ gia nhiệt dao động, nó sẽ tự động thay đổi hình dạng, duy trì vị trí ổn định so với vỏ máy. Do đó, trong tất cả các chế độ, các nhà thiết kế hy vọng đảm bảo tính ổn định của cấu hình khí động học.
Một thiết bị phóng hai tầng dùng một lần đã được gắn vào máy bay quỹ đạo, ở tầng đầu tiên có bốn LRE với lực đẩy 25 tf và ở tầng thứ hai - một. Lần đầu tiên, nó được lên kế hoạch sử dụng oxy lỏng và hydro làm nhiên liệu, sau đó chuyển sang flo và hydro. Các giai đoạn tăng cường, khi máy bay được đưa vào quỹ đạo, lần lượt tách ra và rơi xuống đại dương.
Bạn có nghĩ rằng các nghệ sĩ Chiến tranh giữa các vì sao đã lấy cảm hứng từ tỷ lệ của Helix khi thiết kế du thuyền của Nữ hoàng Naboo không? Ngày nay, vẻ đẹp này có thể được nhìn thấy trong Bảo tàng Trung tâm Lực lượng Không quân Liên bang Nga ở Moninokế hoạch kỷ nguyên
Kế hoạch làm việc của dự án cung cấp cho việc tạo ra vào năm 1968 một loại máy bay quỹ đạo tương tự với độ cao bay 120 km và tốc độ M = 6–8, được thả từ máy bay ném bom chiến lược Tu-95, một loại câu trả lời đến hệ thống kỷ lục của Mỹ - B-52 và X-15.
Đến năm 1969, người ta đã lên kế hoạch tạo ra một máy bay quỹ đạo có người lái thử nghiệm EPOS, hoàn toàn giống với một máy bay quỹ đạo chiến đấu sẽ được phóng lên quỹ đạo bằng phương tiện phóng Soyuz. Năm 1970, máy gia tốc cũng được cho là bắt đầu bay - đầu tiên là dầu hỏa và hai năm sau là hydro. Hệ thống hoàn chỉnh được cho là sẽ phóng vào vũ trụ vào năm 1973. Trong tất cả chương trình hoành tráng này vào đầu những năm 1970, chỉ có ba EPOS được chế tạo - một để nghiên cứu chuyến bay ở tốc độ cận âm, một để nghiên cứu siêu âm và một để đạt tới tốc độ siêu âm. Nhưng chỉ có mẫu đầu tiên được phát sóng vào tháng 1976 năm 1978, khi tất cả các chương trình tương tự ở Hoa Kỳ đã bị cắt giảm. Sau khi thực hiện hơn chục phi vụ, vào tháng XNUMX năm XNUMX, sau khi hạ cánh không thành công, EPOS bị hư hại nhẹ và không bay lên không trung nữa. Sau đó, nguồn tài trợ ít ỏi cho chương trình đã bị cắt giảm - Bộ Quốc phòng đang bận rộn phát triển một phản ứng khác đối với người Mỹ - hệ thống Energia - Buran.
Chủ đề đã đóng
Mặc dù chương trình Xoắn ốc đã chính thức đóng cửa, nhưng công sức bỏ ra không phải là vô ích. Nền tảng được tạo ra và kinh nghiệm thu được khi làm việc trên Spiral đã tạo điều kiện thuận lợi và đẩy nhanh quá trình chế tạo tàu vũ trụ tái sử dụng Buran. Sử dụng kinh nghiệm có được, Gleb Lozino-Lozinsky đã lãnh đạo việc tạo ra tàu lượn Buran. Nhà du hành vũ trụ tương lai Igor Volk, người đã thực hiện các chuyến bay trên chất tương tự cận âm của EPOS, sau đó là người đầu tiên đưa chất tương tự trong khí quyển của Buran BTS-002 lên không trung và trở thành chỉ huy của một đội phi công thử nghiệm theo chương trình Buran.
tin tức