Вы здесь: Главная > Космическая гонка > РЕКОРДНЫЙ РАКЕТОПЛАН «Х-15»

РЕКОРДНЫЙ РАКЕТОПЛАН «Х-15»

.

Несмотря на провал проекта «Х-2», американские военные не оставили надежду заполучить в свои руки реактивный летательный аппарат, который мог бы разгоняться до космической скорости и подниматься на высоту стратосферы. Анализируя немецкие материалы по антиподному бомбардировщику Эйгена Зенгера, специалисты пришли к выводу, что такое вполне возможно. Восьмого января 1952 года Роберт Вудс из фирмы «Белл эйркрафт», конструктор ракетопланов «Х-1» и «Х-2», рекомендовал Национальному консультативному комитету по аэронавтике создать специальную рабочую группу, которая сосредоточится на проблемах пилотируемых и беспилотных полетов в атмосфере на сверхбольших высотах. К его рекомендации прислушались, в структуре совета действительно была сформирована группа, занимавшаяся поиском концепции сверх-высотного пилотируемого аппарата, которая могла быть реализована за два года.


К июлю 1953 года было предложено несколько вариантов аппаратов, которые теоретически могли совершить космический полет с пилотом. Один предусматривал создание некоей модификации самолета «Х-2», способный «прыгнуть» на высоту 60 км, — с его помощью специалисты собирались получить ценную информацию об условиях окружающей среды с минимальной плотностью атмосферы. Вместе с тем у многих ведущих инженеров сложилось ощущение, что планку проведения исследований необходимо еще поднять: до высоты 100 км и скорости, в 10 раз превышающей звуковую (3,3 км/с).
Новый толчок американские исследования в области практической космонавтики получили, когда этой проблемой всерьез озаботились Военно-воздушные и Военно-морские силы США. Разумеется, авиация и флот были заинтересованы в первую очередь не в исследовательских, а в боевых машинах. И надо отдать должное американским военным: они прекрасно понимали, что без накопления научных данных боевой космический аппарат построен не будет.
Программа создания ракетоплана, способного превысить скорость звука в пять и более раз, стартовала 23 декабря 1954 года, когда представители ВВС, ВМС и Национального консультативного комитета по аэронавтике подписали меморандум о сотрудничестве, согласно которому создавался трехсторонний координирующий орган, получивший название «Комитет Икс-15» («Х-15 Committee»). Национальный комитет брал на себя функции контроля за реализацией проекта в целом. ВВС взялись изготовить ракетоплан и провести его приемные испытания на заводе-изготовителе. Затем ракетоплан передавался Национальному комитету, а тот запускал серию научно-исследовательских полетов с привлечением как своих пилотов, так и летчиков ВВС и ВМС. Впоследствии участники проекта рассказывали, что «Комитет Икс-15» имел в большей степени политическое, чем практическое значение: когда в запросе на финансирование следовала ссылка на трехсторонний комитет, деньги тут же выделялись.
Исходный бюджет программы положили в 163 млн долларов. Среди двенадцати авиакомпаний был объявлен конкурс на создание гиперзвукового самолета, а четыре моторостроительные фирмы получили предложение разработать проект ракетного двигателя для него. Победителем стала авиационная фирма «Норт американ авиэйшн» («North American Aviation»), и в ноябре 1955 года с ней был заключен контракт на производство трех самолетов «Х-15». Через год определился и конструктор «мотора» — компания «Ри-экшн моторз» («Reaction Motors Inc.») подрядилась на производство ракетного двигателя XLR-99.
Если конструкторы ракетоплана «Х-1», покорившего звуковой барьер, взяли за основу аэродинамической концепции простую пулю, то к моменту начала работ над «Х-15» необходимости в такой имитации уже не было: накопленных данных хватало для более сложных расчетов и выкладок. Проект фирмы «Норт американ авиэйшн» предусматривал строительство ракетоплана с крыльями стреловидной формы. Длина «Х-15» составляла 15 м, масса — около 7 т, а после заправки топливом (водно-спиртовая смесь и жидкий кислород) увеличивалась до 16,5 т. Так как продолжительность работы двигателя не должна была превышать 2 минут, на «стартовую» высоту 15 км ракетоплан собирались доставлять с помощью бомбардировщика «В-52» («Б-52»). Два таких бомбардировщика («NB-52A» и «NB-52B») были модифицированы для подвески «Х-15» под правой консолью крыла, между фюзеляжем и ближней парой двигателей. В проекте предполагалось, что ракетоплан сможет разогнаться до скорости, в шесть раз превышающей звук (2 км/с), и поднимется до высоты 76 км. В действительности «Х-15» сумел намного больше.
При разработке «Х-15» перед «Норт американ авиэйшн» возникла проблема, связанная с тем, что в полете различные части запускаемого аппарата одновременно будут находиться в условиях крайне высоких и крайне низких температур (от +650 до -185 °C). Такой перепад способны выдержать только никелевые сплавы. Технологам пришлось применить сварку в непривычных масштабах: если обычный самолет тех лет почти целиком имел клепаную конструкцию, то у «Х-15» на долю клепки приходилась лишь треть, а остальная часть ракетоплана была сварная. Другой особенностью «Х-15» являлась система управления полетом по баллистической траектории, которая представляла собой комплект газовых сопел на перекиси водорода, установленных в носовой части ракетоплана и на концах крыла, — эти сопла обеспечивали управление при полете в безвоздушном пространстве.
Для будущих пилотов «Х-15» был разработан полностью герметизированный скафандр — легкий, лишенный жестких сочленений. Значительные исследования были проведены при разработке системы аварийного спасения: рассмотрев разнообразные варианты, конструкторы решили сделать открытое катапультное кресло, а поверх скафандра пилота надеть теплозащитную оболочку.
Для летных испытаний «Х-15» выбрали воздушный коридор протяженностью 780 км и шириной 80 км. Он проходил над пустынной гористой местностью между авиабазами Уэндовер (штат Юта) и Эдвардс (штат Калифорния). Самолет-носитель «NB-52» должен был взлетать с авиабазы Эдвардс и набирать высоту 13,7 км в зоне старта, которая размещалась над одним из высохших озер Невады и Калифорнии. После отцепки «Х-15» пилот ракетоплана запускал двигатель, который разгонял аппарат до необходимой скорости. Если двигатель не мог включиться, выполнялась планирующая посадка на заранее выбранной ровной поверхности в районе отцепки. При нормальном запуске двигателя «Х-15» должен был подниматься по баллистической траектории в верхние слои атмосферы, а затем планировать и совершать посадку на поверхности высохшего озера. Суммарная продолжительность полета оценивалась в 10 минут.
Первый «Х-15» был построен в середине октября 1958 года и с завода доставлен на авиабазу Эдвардс. Перевозка ракетоплана сопровождалась рекламной шумихой с активным участием средств массовой информации. Программа испытаний привлекла общественное внимание прежде всего потому, что Советский Союз выиграл «гонку» за первый спутник, и многим американцам казалось, что испытания «космического самолета» станут достойным ответом «русским выскочкам». Второй экземпляр «Х-15» был готов к апрелю 1959 года, а третий — к июню 1961 года.
Нужно отметить, что как раз в то время, 1 октября 1958 года. Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NACA) был преобразован в более мощную организацию — Национальное управление по аэронавтике и космосу (National Aeronautical and Space Administration, NASA). К этому управлению переходила и вся программа разработки «Х-15». Таким образом, авиационный проект по факту стал космическим, а пилоты-испытатели получали статус астронавтов.
Впрочем, их и ранее готовили как покорителей космоса. Всего в программе испытаний «Х-15» участвовало двенадцать пилотов: Скотт Кроссфилд, Джозеф Уолкер, Роберт Уайт, Форрест Петерсен, Джон Маккей, Роберт Рашуорт, Нил Армстронг, Джозеф Энгл, Уильям Найт, Уильям Дана, Майкл Адамс и Милтон Томпсон. Многие из них впоследствии успешно работали и по другим программам. Все эти люди отличались личным обаянием и высокой целеустремленностью. Будущие пилоты «Х-15» должны были выполнить две тысячи «полетов» на тренажере, пройти испытания на центрифуге, в термокамерах и барокамерах, а также испытать состояние невесомости в специально оборудованном пикирующем транспортном самолете.
Первый вылет «Х-15» состоялся 8 июня 1959 года. Ракетоплан, пилотируемый испытателем фирмы «Норт американ авиэйшн» Скоттом Кроссфилдом, отделился от бомбардировщика-носителя на скорости 840 км/ч и начал свободный полет. Ракетный двигатель не включался, однако даже при этом машина плохо слушалась пилота, совершив несколько неожиданных разворотов. Лишь собственное мастерство позволило летчику сохранить управление, и через пять минут после отделения Кроссфилд благополучную приземлился на дне высохшего озера. Инженеры учли проявившиеся проблемы, внеся изменения в систему управления, что сделало дальнейшие испытания более безопасными. Второй вылет был выполнен 17 сентября, и на этот раз Кроссфилд на короткое время включил двигатель, развив скорость 2400 км/ч, что в два раза превышает скорость звука.
Первый этап испытаний продолжался с 1959 по 1962 год. Фактически уже тогда удалось решить все задачи, которые ставили перед собой организаторы проекта. Была достигнута скорость около 2000 м/с, высота 75,2 км, получен колоссальный объем научной информации по тепловым процессам и сверхзвуковой аэродинамике. К сожалению, не обошлось без аварий. Пятого ноября 1959 года, во время третьего полета второго опытного образца «Х-15», одна из камер двигателя взорвалась. Скотт Кроссфилд совершил вынужденную посадку; при этом было повреждено хвостовое оперение, и ракетоплан вышел из строя на три месяца. Из-за нерасчетных тепловых напряжений при полетах на максимальную скорость 11 октября и 9 ноября 1961 года у Боба Уайта лопались внешние панели остекления кабины. Тепловое взаимодействие горячих вихрей на передней кромке крыла приводило к деформации обшивки. Подобные неисправности случались и в будущем, но, используя полученный опыт, другие пилоты отрабатывали нештатные ситуации на тренажере.
В 1962 году «Норт американ авиэйшн» получила заказ на доработку некоторых бортовых систем ракетоплана для решения новых задач, а «Комитет Икс-15» разработал программу второго этапа испытаний на период с 1963 по 1967 год. Помимо сбора научной информации она предусматривала попытку освоения скорости в семь звуковых (2320 м/с), достижение высоты полета более 80 км, изучение теплозащитных материалов и даже запуск с борта «Х-15» небольшого искусственного спутника Земли. С целью решения этих задач изменили схему полета: ракетный двигатель запускался сразу же после отделения от носителя и разгонял аппарат до скорости около 1600 м/с; затем наступал период невесомости, когда ракетоплан по инерции двигался к верхней точке траектории; после этого он возвращался в атмосферу, а летчик должен был держать машину строго по заданному курсу планирования.
Новый уровень высоты 76 км был достигнут Джозефом Уолкером уже 30 апреля 1962 года. Поскольку и это был не предел, исследователи составили дополнительную программу, которая предусматривала совершение еще более высотных полетов — выше 80 км, а это практически космическое пространство.
И на этом этапе тоже случались малоприятные происшествия. Десятого января 1962 года Форрест Петерсен совершил аварийную посадку на озере Мад, поскольку у него не включился двигатель. Девятого ноября 1962 года по схожей причине и там же был вынужден приземлиться Джон Маккей, причем у его «Х-15» подломилось шасси, ракетоплан перевернулся и разрушился. Двадцатого апреля 1962 года управляемый Нилом Армстронгом аппарат при возвращении с высоты 63,2 км «отрикошетил» от атмосферы и перелетел территорию базы Эдвардс на 30 км; пилот сумел развернуться и посадить машину в южной части сухого озера, совершив рекордный по длительности полет на «Х-15» — 12 минут 28 секунд.
Неоднократно отказывали вспомогательные силовые установки. К примеру, 29 июня 1967 года у Пита Найта из-за такого сбоя отключилось все бортовое оборудование — авария должна была закончиться потерей ракетоплана, если бы не виртуозное мастерство пилота, который смог благополучно посадить аппарат. Третьего октября 1967 года при проверке характеристик обтекания новых элементов конструкции на скорости 1900 м/с «Х-15», пилотируемый Найтом, чуть не разрушился от аэродинамического нагрева. Позднее Милтон Томпсон писал: «При наборе высоких скоростей физически ощущаешь, как нагревается корпус самолета и его начинает трясти, потому что металл коробится, а иногда в кабине появляются клубы дыма. А ты сидишь и не знаешь, что происходит. Летчикам-испытателям вроде бы не пристало говорить, что они боятся. Но я, скажем так, все время нервничал».
Несмотря на проблемы и риск для пилотов, ракетопланы брали один рекорд за другим. Двадцать второго августа 1963 года Джозеф Уолкер взял высоту 107,96 км — никто другой из пилотов «Х-15» не сумел обойти его. Третьего октября 1967 года Пит Найт преодолел скоростной рубеж в 7273 км/ч (2,02 км/с) — до настоящего времени в авиации этот рекорд не побит, хотя Международная авиационная федерация (FAI) его и не зарегистрировала, поскольку «Х-15» взлетал не самостоятельно, а сбрасывался с носителя.
Второй этап программы «Х-15» закончился трагически. Пятнадцатого ноября 1967 года в ходе полета третьего опытного образца погиб пилот Майкл Адамс. Почему произошла эта катастрофа, установлено в точности не было. Вся телеметрическая информация погибла вместе с аппаратом. Известно только, что еще при наборе высоты сбоило оборудование, и то, что видел пилот на индикаторах, не соответствовало реальности. Когда ракетоплан уже терпел бедствие, Адамс по-прежнему получал информацию о нормальной работе всех систем. Газетчики, которые после подробного освещения первых полетов на долгие годы практически забыли о существовании «Х-15», теперь единодушно ополчились на руководителей программы за «безмерный риск», которому они подвергают пилотов.
Так или иначе, но в 1968 году на карту была поставлена судьба программы. Именно тогда начался и тут же закончился третий этап испытаний ракетоплана. Было совершено еще восемь полетов, но рекордные результаты превзойти не удалось. Последний космический полет на высоту 81,5 км выполнил Уильям Дана 21 августа 1968 года. А 12 декабря «NB-52» взлетел, готовясь отправить ракетоплан в 200-й полет, но проблемы с системой наведения заставили его возвратиться на базу. Финансирование на 1969 год не было выделено, и руководству пришлось объявить о завершении испытаний.
По мнению участников программы «Х-15», ее результаты гораздо внушительнее, чем кажутся. Они оказались в тени проекта «Mercury» («Меркурий») и других космических программ США, не получив должного освещения в средствах массовой информации, хотя многое дали для разработки новых технологий, которые использовались при проектировании системы «Space Shuttle» («Спейс шаттл») и множества гиперзвуковых аппаратов. Данные по аэродинамике, материалам, теплообмену, составу высших слоев атмосферы, собранные в ходе полетов, очень пригодились для создания лунных кораблей «Apollo» («Аполлон») и сверх-тяжелых ракет-носителей «Saturn» («Сатурн»).
Участие в программе «Х-15» открыло перед героическими летчиками-испытателями блестящие перспективы. Нил Армстронг, пилотировавший ракетопланы «Х-1» и «Х-15», летал впоследствии на орбитальном корабле «Gemini-8» («Джемини-8»), совершив первую в истории стыковку, а затем в качестве командира экспедиции «Apollo 11» («Аполлон-11») первым ступил на Луну. Стал астронавтом и Джозеф Энгл, совершивший полеты на шаттлах «Колумбия» и «Дискавери».

Комментирование записей временно отключено.