Au milieu du siècle dernier, les avions à réaction habités, maîtrisant progressivement de nouvelles vitesses et hauteurs, ont pu s'approcher du seuil de l'espace.
défi américain
Les premiers succès ont été obtenus par les Américains: le 14 octobre 1947, le pilote d'essai Chuck Yeager sur un avion-fusée expérimental X-1 largué du B-29 "forteresse volante" déjà le 12 décembre 1953, sur un X-1A amélioré avion fusée, il a atteint une vitesse maximale de 2655 km/h (M = 2, 5) à une altitude de plus de 21 km. En 1953, les tests de l'avion-fusée X-2 ont commencé, sur lesquels une vitesse record en vol horizontal de 3360 km / h a été atteinte le 25 juillet 1956 et au début de septembre 1956 - une altitude de 38 430 m.
En juin 1954, les États-Unis ont lancé un programme d'essais pour l'avion-fusée hypersonique Kh-15, qui, à partir de sous l'aile d'un bombardier stratégique B-52 reconverti, devait développer une vitesse six fois supérieure à la vitesse du son dans un quelques minutes et atteindre une altitude de 76 km ! Le vol du premier échantillon sous l'aile de l'avion s'achève le 10 mai 1959 et le 8 juin, le X-15 se sépare pour la première fois du B-52 et effectue un vol plané indépendant. La première activation du moteur-fusée a été effectuée le 17 septembre et lors d'autres vols d'essai, les records se sont "effondrés" les uns après les autres - le 4 août 1960, une vitesse de 3514 km / h a été atteinte, et le 12 août - une altitude de 41 605 m; Le 7 mars 1961, le Kh-15 atteignit une vitesse de 4264 km/h, en vol le 31 mars, une altitude de 50 300 mètres fut prise; Le 21 avril, une vitesse de 5033 km/h a été atteinte, le 12 septembre - déjà 5832 km/h. La ligne d'un kilomètre, considérée comme la limite "officielle" de l'espace, a été franchie le 22 août 1963 - l'altitude maximale de vol était de 107 906 m !
Skieur de l'espace
Inspirée par le succès du X-15, l'US Air Force a commencé le développement d'une fusée spatiale militaire dans le cadre du projet Dyna Soar (de Dynamic Soaring). L'avion-fusée, appelé le X-20, était censé voler à une vitesse de 24 000 km/h et était, en fait, un développement de l'idée du bombardier spatial allemand Zenger (voir "PM" # 8'2004). Ce n'est pas surprenant, étant donné que les postes clés d'ingénierie dans le programme spatial américain étaient occupés par des spécialistes allemands. Le nouvel avion-fusée devait être armé de missiles espace-espace, espace-air et espace-sol et de bombes conventionnelles. La surface inférieure du X-20 était recouverte d'un bouclier thermique métallique en molybdène, pouvant résister à des températures allant jusqu'à 1480 °C, les bords d'attaque de l'aile étaient en alliage de molybdène, pouvant résister à des températures allant jusqu'à 1650 ° C. Les parties individuelles du véhicule, qui, lors de leur entrée dans l'atmosphère, s'échauffaient jusqu'à 2371°C, étaient protégées par un graphite renforcé et une calotte hémisphérique en zirconium dans le nez du fuselage ou étaient revêtues d'un revêtement céramique isolant en niobium. Le pilote se trouvait dans un siège éjectable, assurant le sauvetage uniquement à des vitesses subsoniques. Le cockpit était équipé de vitres latérales et d'un pare-brise, protégés par des boucliers thermiques, qui ont été largués juste avant l'atterrissage. Une charge utile pesant jusqu'à 454 kg a été placée dans le compartiment derrière le coq. Le train d'atterrissage était composé de trois jambes de force rétractables équipées de skis.
Mais contrairement à son prédécesseur allemand, le X-20 n'était pas un avion spatial au sens propre du terme. Il était censé partir de Cap Canaveral de manière traditionnelle au sommet du lanceur Titan-IIIC, qui a lancé l'avion-fusée sur une orbite à une altitude de 97,6 km. De plus, le X-20 devait soit s'accélérer, en utilisant ses propres moteurs de fusée, soit, après avoir terminé une orbite incomplète, se diriger vers Edwards AFB. Il était prévu que le premier largage de l'avion B-52 serait effectué dès 1963, le premier vol sans pilote aurait lieu en novembre 1964 et le premier vol habité en mai 1965. Cependant, ce programme militaire est mort tranquillement plus tôt, incapable de rivaliser avec la solution simple et bon marché - envoyer des astronautes dans l'espace sur une fusée balistique dans une capsule pressurisée, mise en œuvre par une organisation civile de la NASA.
Réponse tardive
Ironiquement, au moment même où les Américains clôturaient leur programme de planeurs-fusées habités, l'URSS, impressionnée par les records du X-15, décida de « rattraper et dépasser » l'Amérique. En 1965, OKB-155 Artem Mikoyan a été chargé de diriger les travaux sur les avions orbitaux et hypersoniques, plus précisément, sur la création d'un système aérospatial à deux étages "Spiral". Le sujet a été supervisé par Gleb Lozino-Lozinsky.
Le "Spiral" de 115 tonnes se composait d'un avion accélérateur hypersonique de 52 tonnes, indexé "50-50", et d'un avion orbital habité de 8, 8 tonnes (index "50") situé dessus avec un bi-avion de 54 tonnes. propulseur de fusée d'étape. Le booster a atteint une vitesse hypersonique de 1800 m/s (M = 6), puis, après avoir séparé les marches à une altitude de 28-30 km, est retourné à l'aérodrome. L'avion orbital, utilisant un propulseur de fusée fonctionnant au fluorure d'hydrogène (F2 + H2), est entré dans l'orbite de travail.
Avion d'appoint
L'équipage d'appoint était logé dans un cockpit pressurisé biplace avec sièges éjectables. L'avion vivant, avec le propulseur de fusée, était fixé par le haut dans une boîte spéciale, le nez et la queue étant fermés par des carénages.
L'accélérateur utilisait de l'hydrogène liquéfié comme carburant, qui alimentait un bloc de quatre turboréacteurs AL-51 développés par Arkhip Lyulka, qui avaient une prise d'air commune et fonctionnaient sur une seule buse de détente externe supersonique. Une caractéristique des moteurs était l'utilisation de vapeur d'hydrogène pour entraîner la turbine. La deuxième innovation fondamentale est la prise d'air hypersonique intégrée et réglable, qui utilise presque toute la partie avant de l'intrados de l'aile pour comprimer l'air entrant dans les turbines. La portée de vol estimée de l'accélérateur avec une charge était de 750 km et, lorsqu'il volait en tant qu'avion de reconnaissance, de plus de 7 000 km.
Plan orbital
Des avions orbitaux monoplaces habités réutilisables de combat d'une longueur de 8 m et d'une envergure de 7, 4 m ont été réalisés selon le schéma "corps porteur". En raison de la disposition aérodynamique choisie, à partir de l'envergure totale, les consoles d'aile en flèche n'avaient que 3,4 m et le reste de la surface d'appui était lié à la largeur du fuselage. Les consoles d'aile lors du passage de la section de formation de plasma (mise en orbite et phase initiale de descente) ont été déviées vers le haut pour exclure un flux de chaleur direct autour d'elles. Dans la partie atmosphérique de la descente, l'avion orbital a déployé ses ailes et est passé en vol horizontal.
Les moteurs de manœuvre orbitale et deux moteurs-fusées d'urgence à propergol liquide fonctionnaient avec du carburant AT-NDMG à haut point d'ébullition (tétraoxyde d'azote et diméthylhydrazine asymétrique), similaire à celui utilisé sur les missiles balistiques de combat, qui devait plus tard être remplacé par du fluor plus respectueux de l'environnement. à base de carburant. Les réserves de carburant étaient suffisantes pour un vol pouvant durer jusqu'à deux jours, mais la tâche principale de l'avion orbital devait être effectuée pendant les 2-3 premières orbites. La charge de combat était de 500 kg pour la variante de reconnaissance et d'interception et de 2 tonnes pour le bombardier spatial. L'équipement photographique ou les missiles étaient situés dans un compartiment derrière une capsule de cockpit amovible du pilote, qui permettait le sauvetage du pilote à n'importe quelle étape du vol. L'atterrissage a été effectué à l'aide d'un turboréacteur sur un aérodrome de terre à une vitesse de 250 km/h sur un châssis de ski à quatre montants.
Pour protéger le véhicule de l'échauffement lors du freinage dans l'atmosphère, un écran métallique de protection thermique a été réalisé à partir de plaques d'acier résistant à la chaleur VNS et d'alliages de niobium disposées selon le principe des « écailles de poisson ». L'écran était suspendu à des roulements en céramique qui jouaient le rôle de barrières thermiques, et lorsque la température de chauffage fluctuait, il changeait automatiquement de forme, maintenant une position stable par rapport au corps. Ainsi, dans tous les modes, les concepteurs espéraient assurer la constance de la configuration aérodynamique.
Une unité de lancement jetable à deux étages a été amarrée à l'avion orbital, sur le premier étage duquel se trouvaient quatre moteurs-fusées à propergol liquide d'une poussée de 25 tf, et sur le second - un. Pour la première fois, il était prévu d'utiliser de l'oxygène liquide et de l'hydrogène comme combustible, puis de passer au fluor et à l'hydrogène. Les étages de l'accélérateur, lorsque l'avion a été mis en orbite, ont été séquentiellement séparés et sont tombés dans l'océan.
Plans mythiques
Le plan de travail du projet prévoyait la création d'ici 1968 d'un analogue d'un avion orbital avec une altitude de vol de 120 km et une vitesse de M = 6-8, largué du bombardier stratégique Tu-95, une sorte de réponse au système d'enregistrement américain - B-52 et X-15.
En 1969, il était prévu de créer un avion orbital piloté expérimental EPOS, qui ressemble pleinement à un avion orbital de combat, qui serait lancé en orbite par une fusée porteuse Soyouz. En 1970, l'accélérateur devait également commencer à voler - d'abord au kérosène, puis deux ans plus tard à l'hydrogène. Le système complet devait être lancé dans l'espace en 1973. De tout ce programme grandiose, au début des années 1970, seuls trois EPOS ont été construits - un pour la recherche de vol à vitesse subsonique, un pour la recherche supersonique et un pour atteindre l'hypersonique. Mais seul le premier modèle était destiné à s'élever dans les airs en mai 1976, lorsque tous les programmes similaires aux États-Unis avaient déjà été progressivement supprimés. Après avoir effectué un peu plus d'une dizaine de sorties, en septembre 1978, après un atterrissage infructueux, l'EPOS subit des dommages mineurs et ne s'envole plus. Après cela, le financement déjà maigre du programme a été réduit - le ministère de la Défense était déjà occupé à développer une autre réponse aux Américains - le système Energia - Bourane.
Sujet verrouillé
Malgré la fermeture officielle du programme Spiral, le travail déployé n'a pas été vain. Les bases créées et l'expérience acquise en travaillant sur la "Spirale" ont grandement facilité et accéléré la construction du vaisseau spatial réutilisable "Bourane". Fort de l'expérience acquise, Gleb Lozino-Lozinsky a dirigé la création du planeur Bourane. Le futur cosmonaute Igor Volk, qui a effectué des vols sur un analogue subsonique de l'EPOS, a ensuite été le premier à piloter l'analogue atmosphérique du Bourane BTS-002 et est devenu le commandant d'un détachement de pilotes d'essai dans le cadre du programme Bourane.
