A mitjan segle passat, els avions de reacció tripulats, que dominaven gradualment noves velocitats i altures, van poder apropar-se al llindar de l’espai.
Repte americà
Els primers èxits van ser assolits pels nord-americans: el 14 d'octubre de 1947, el pilot de proves Chuck Yeager en un avió experimental coet X-1 va caure de la "fortalesa volant" B-29 ja el 12 de desembre de 1953, amb un X-1A millorat. avió coet, va assolir una velocitat màxima de 2655 km / h (M = 2, 5) a una altitud superior als 21 km. El 1953 es van iniciar les proves del coet X-2, en què es va assolir una velocitat rècord en vol horitzontal de 3360 km / h el 25 de juliol de 1956 i a principis de setembre de 1956: una altitud de 38 430 m.
El juny de 1954, els Estats Units van iniciar un programa de proves per a l'avió de coet hipersònic Kh-15 que, començant per sota de l'ala d'un bombarder estratègic B-52 convertit, va haver de desenvolupar una velocitat sis vegades superior a la velocitat del so en un uns minuts i arribar a una altitud de 76 km. El vol de la primera mostra sota l’ala de l’avió es va completar el 10 de maig de 1959 i el 8 de juny el X-15 es va separar per primera vegada del B-52 i va fer un vol planejant independent. La primera activació del motor de coets es va dur a terme el 17 de setembre i, en altres vols de prova, els registres es van "abatre" un darrere l'altre: el 4 d'agost de 1960 es va assolir una velocitat de 3514 km / h i el 12 d'agost - una altitud de 41.605 m; El 7 de març de 1961, el Kh-15 va assolir una velocitat de 4264 km / h, en vol el 31 de març es va prendre una altitud de 50.300 metres; El 21 d'abril es va assolir una velocitat de 5033 km / h, el 12 de setembre, ja 5832 km / h. La línia d'un quilòmetre, que es considera el límit "oficial" de l'espai, es va creuar el 22 d'agost de 1963: l'altitud màxima de vol era de 107.906 m.
Esquiador espacial
Inspirada en l'èxit del X-15, la Força Aèria dels Estats Units va començar el desenvolupament d'un coet espacial militar com a part del projecte Dyna Soar (de Dynamic Soaring). L'avió coet, anomenat X-20, hauria de volar a una velocitat de 24.000 km / h i va ser, de fet, un desenvolupament de la idea del bombarder espacial alemany Zenger (vegeu "PM" # 8'2004). Això no és d’estranyar, atès que les posicions clau en enginyeria del programa espacial americà eren ocupades per especialistes alemanys. Estava previst que el nou coet estigués armat amb míssils espai-espai, espai-aire i espai-terra i bombes convencionals. La superfície inferior del X-20 estava coberta amb un escut tèrmic metàl·lic de molibdè, que pot suportar temperatures de fins a 1480 ° C, les vores anteriors de l’ala estaven fetes d’un aliatge de molibdè, que podia suportar temperatures de fins a 1650 ° C. Les parts individuals del vehicle que, en entrar a l’atmosfera, s’escalfaven fins a 2371 ° C, estaven protegides per un grafit reforçat i una tapa semiesfèrica de zirconi al nas del fuselatge o revestides amb un revestiment ceràmic aïllant de niobi. El pilot estava ubicat en un seient d’expulsió, proporcionant rescat només a velocitats subsòniques. La cabina estava equipada amb finestres laterals i un parabrisa, protegit per escuts tèrmics, que es van deixar caure just abans d’aterrar. Es va col·locar una càrrega útil de fins a 454 kg al compartiment del darrere del gall. El tren d’aterratge constava de tres puntals retràctils equipats amb esquís.
Però, a diferència del seu predecessor alemany, el X-20 no era un avió espacial en el sentit més veritable de la paraula. Se suposava que havia de començar des de Cap Canaveral de la manera tradicional a la part superior del vehicle de llançament Titan-IIIC, que va llançar el coet a una òrbita amb una altitud de 97,6 km. A més, l'X-20 va haver d'accelerar-se, utilitzant els seus propis motors coets, o bé, després d'haver completat una òrbita incompleta, planejar cap a Edwards AFB. Estava previst que la primera caiguda de l'avió B-52 es fes ja el 1963, el primer vol no tripulat es faria el novembre de 1964 i el primer vol tripulat el maig de 1965. No obstant això, aquest programa militar va morir tranquil·lament abans, incapaç de competir amb la solució senzilla i barata: enviar astronautes a l’espai amb un coet balístic en una càpsula a pressió, implementat per una organització civil NASA.
Resposta tardana
Irònicament, en el mateix moment en què els nord-americans tancaven el programa de planadors de coets tripulats, l'URSS, impressionada pels registres X-15, va decidir "posar-se al dia i superar" Amèrica. El 1965, a l'OKB-155 Artem Mikoyan se li va donar l'ordre de dirigir el treball en avions orbitals i hipersònics, més precisament, sobre la creació d'un sistema aeroespacial de dues etapes "Espiral". El tema va ser supervisat per Gleb Lozino-Lozinsky.
El "Spiral" de 115 tones consistia en un avió accelerador hipersònic de 52 tones, indexat com a "50-50", i un avió orbital tripulat de 8, 8 tones (índex "50") situat amb un avió de 54 tones. coet escènic. El reforç va assolir una velocitat hipersònica de 1800 m / s (M = 6) i, després de separar els passos a una altitud de 28-30 km, va tornar al camp d’aviació. El pla orbital, que utilitzava un coet que funciona amb combustible de fluorur d’hidrogen (F2 + H2), va entrar a l’òrbita de treball.
Avió de reforç
La tripulació de reforç estava allotjada en una cabina a pressió de dues places amb seients d’expulsió. L'aeronau viva, juntament amb el coet, es fixava des de dalt en una caixa especial, amb les parts del nas i la cua tancades amb carenats.
L’accelerador feia servir hidrogen liquat com a combustible, que s’alimentava en un bloc de quatre motors turboreactors AL-51 desenvolupats per Arkhip Lyulka, que tenien una entrada d’aire comú i funcionaven amb una única boquilla d’expansió externa supersònica. Una característica dels motors era l’ús de vapor d’hidrogen per conduir la turbina. La segona innovació fonamental és la presa d’aire hipersònica regulable i integrada, que utilitzava gairebé tota la part frontal de la superfície de l’ala inferior per comprimir l’aire que entra a les turbines. El rang de vol estimat de l’accelerador amb càrrega era de 750 km i, quan volava com a avió de reconeixement, més de 7.000 km.
Pla orbital
Es va dur a terme un avió orbital tripulat monoplaza reutilitzable de combat amb una longitud de 8 m i una envergadura de 7, 4 m segons l'esquema del "cos de transport". A causa de la disposició aerodinàmica seleccionada, de l’abast total, les consoles d’ala escombrades només tenien 3,4 m, i la resta de la superfície portant estava relacionada amb l’amplada del fuselatge. Les consoles d'ala durant el pas de la secció de formació de plasma (llançament en òrbita i fase inicial de descens) es van desviar cap amunt per excloure un flux de calor directe al seu voltant. A la secció atmosfèrica del descens, el pla orbital va desplegar les ales i va passar al vol horitzontal.
Els motors de maniobra orbital i dos motors coets de combustible líquid d’emergència funcionaven amb combustible AT-NDMG d’ebullició elevada (tetraxid de nitrogen i dimetilhidrazina asimètrica), similar al que s’utilitzava en els míssils balístics de combat, que posteriorment es preveia substituir per fluor més ecològic. combustible basat. Les reserves de combustible eren suficients per a un vol de fins a dos dies, però la tasca principal de l’avió orbital s’havia de realitzar durant les primeres 2-3 òrbites. La càrrega de combat era de 500 kg per a la variant de reconeixement i interceptor i de 2 tones per al bombarder espacial. L’equip fotogràfic o els míssils estaven situats en un compartiment darrere d’una cabina-càpsula desmuntable del pilot, que proporcionava el rescat del pilot en qualsevol etapa del vol. L’aterratge es va fer mitjançant un motor turborreactor en un camp d’aviació de terra a una velocitat de 250 km / h en un xassís d’esquí de quatre pals.
Per protegir el vehicle de la calefacció durant la frenada a l'atmosfera, es va proporcionar una pantalla metàl·lica de protecció tèrmica a partir de plaques d'acer VNS i aliatges de niobi resistents a la calor disposats d'acord amb el principi de les "escates de peix". La pantalla es va suspendre sobre coixinets de ceràmica que tenien el paper de barreres tèrmiques i, quan la temperatura de l’escalfament va fluctuar, va canviar automàticament la seva forma, mantenint una posició estable respecte al cos. Així, en tots els modes, els dissenyadors esperaven assegurar la constància de la configuració aerodinàmica.
Una unitat de llançament de dues etapes d’un sol ús es va acoblar al pla orbital, a la primera etapa de la qual hi havia quatre motors coets de propulsió líquida amb una empenta de 25 tf, i al segon, un. Per primera vegada, es va planejar utilitzar oxigen líquid i hidrogen com a combustible i, posteriorment, canviar a fluor i hidrogen. Les etapes de l'accelerador, a mesura que l'avió es posava en òrbita, es van separar seqüencialment i van caure a l'oceà.
Plans mítics
El pla de treball del projecte preveia la creació el 1968 d’un analògic d’un avió orbital amb una altitud de vol de 120 km i una velocitat de M = 6-8, caigut del bombarder estratègic Tu-95, una mena de resposta al sistema discogràfic americà: B-52 i X-15.
El 1969 es va planejar la creació d’un avió orbital tripulat experimental EPOS, que s’assemblés totalment a un avió orbital de combat, que seria llançat en òrbita per un coet portador Soyuz. El 1970, també es suposava que l’accelerador començaria a volar, primer amb querosè i dos anys després amb hidrogen. El sistema complet s’havia de llançar a l’espai el 1973. De tot aquest grandiós programa, a principis dels anys setanta, només es van construir tres EPOS: un per investigar el vol a velocitat subsònica, un per a la investigació supersònica i un per arribar a la hipersònica. Però només el primer model estava destinat a sortir a l'aire el maig del 1976, quan tots els programes similars als Estats Units ja havien estat eliminats. Després de fer una mica més d’una dotzena d’expedicions, el setembre de 1978, després d’un aterratge fallit, l’EPO va rebre danys menors i no va tornar a pujar a l’aire. Després d'això, es va reduir el ja escàs finançament del programa: el Ministeri de Defensa ja estava ocupat desenvolupant una altra resposta als nord-americans: el sistema Energia-Buran.
Tema bloquejat
Tot i el tancament oficial del programa Spiral, la feina gastada no va ser en va. Els fonaments creats i l'experiència adquirida en el treball a la "Espiral" van facilitar i accelerar la construcció de la nau espacial reutilitzable "Buran". Utilitzant l’experiència adquirida, Gleb Lozino-Lozinsky va liderar la creació del planador Buran. El futur cosmonauta Igor Volk, que va fer vols amb un analògic subsònic de l’EPOS, va ser posteriorment el primer a pilotar l’analògic atmosfèric del Buran BTS-002 i es va convertir en el comandant d’un destacament de pilots de prova del programa Buran.
