На грани космоса: миссия Х-15⁠⁠2

В середине 50х годов прошлого века NACA (Национальный консультативный комитет по воздухоплаванию, будущее NASA) страдала всякой околокосмической херней, исследуя перспективные направления.

Прикручивая водородный движок на самолет, пытаясь отнять у военных перспективный проект разгонного блока Центавр, прикидывая, как отправить спутник,  а затем и человека в космос, и зверски завидуя военным, ваяющим всякие космические штуки, чтобы разбомбить в случае чего всяких там разных.

Да, конечно, были идеи, были задумки, были наработки, но правительство США финансировало в первую очередь военных, а на гражданку деньги если и выделялись то по принципу:

- Вы там эта... поисследуйте, а может ли движок работать на водороде... ааа... может? Ну теперь отдайте результаты исследования военным.

- Чо, в космос хочется? Ну поисследуйте пока, как хранить жидкий водород...

А ведь какие планы были... а средств нет. Вот например, заказали NACA исследование Вальтеру Дорнбергеру по вкусной идее космического самолета, а военные результаты присвоили, бабло выбили и скинули контракты в 1954 году на планер в North American Aviation, а в 1955 году на двигатель - в Reaction Motors... и опять сиди, кури...

Фактически в США складывалась с космическими программами к тому времени забавная картина - в сторонке скромно сидела гражданская NACA, на огрызках бюджета, а рулили ВВС и ВМФ США, и даже армия США, занимаясь своими ракетными программами. Очень серьезно конкурируя друг с другом и параллеля исследования.

Весь этот милый бардак закончился после запуска советского Спутника,  4 октября 1957 года, и правительство США совершило ряд действий с целью систематизировать и реформировать всю это развеселую шайку лейку, конкурирующую друг с другом.

У военных были отнята часть подразделений, и приданы NACA, переименованную в NASA, проект космического самолета попал под частичную ее юрисдикцию, в рамках его началась работа над экспериментальной машиной Х-15.

Космоплан (ракетоплан) должен был впитать в себя все наработки проектов Х, осуществлять воздушный старт, и проведя ряд исследований, проложить дорогу к более серьезной машине.

Запуск двигателя Х-15

Кабина Х-15

В первых 24 полётах использовались два ЖРД (этиловый спирт и жидкий кислород) Reaction Motors XLR11, усиленные для обеспечения общей тяги в 71 кН, а в дальнейшем Reaction Motors поставила на машины ЖРД XLR99, обеспечивающий тягу в 250 кН. Остальные 175 полетов X-15 использовали двигатели XLR99 в конфигурации с одним двигателем. В XLR99 в качестве топлива использовался безводный аммиак и жидкий кислород.

Длина ракетоплана составляла 15,47 м, размах крыльев - 6,81 м, высота - 4,04 м. Пустой вес - 6622 кг, вес в заправленном состоянии - 15 422 кг.

Сброс с самолета носителя (модифицированный В-52) осуществлялся на высоте 13,7 км при скорости 805 км / ч.

Х-15 был третьим типом самолетов в серии высокоскоростных экспериментальных самолетов. Первым был Х-1, вторым - Х-2, третьим - Х-15. Четвертым должен был стать Dyna-Soar X-20.

X-1 был разработан, чтобы преодолеть звуковой барьер и исследовать низкую сверхзвуковую область полета. X-2 был предназначен для исследования явлений аэродинамического нагрева до скорости 3 Маха. X-15 был разработан для исследования гиперзвукового скоростного режима и границ верхних слоев атмосферы.

Первоначальная расчетная скорость  X-15 составляли 6,6 Маха при высоте полета порядка 76 км соответственно. Позднее расчетное число Маха было снижено до 6,0. X-20 Dyna-Soar должен был стать продолжением X-15 для исследования области сверхзвукового полета до чисел Маха около 18. Dyna-Soar впоследствии был модернизирован и спроектирован для выхода на орбиту на новом носителе, ракетеTitan III, но программа была отменена вскоре после начала производства космоплана.

Х-15 был первым самолетом, предназначенным для полета над атмосферой. Некоторые могут спорить о том, летал ли X-15 над атмосферой, поскольку даже на высоте более 160 км есть молекулы воздуха. На самом деле большая часть атмосферы находится ниже 30 км. Край основной атмосферы становится очень заметным, когда вы поднимаетесь на высоту 30 км. Небо меняется с синего на черное, и на этой высоте нет явной атмосферной дымки. Астронавты же считают высоту в 120 км краем атмосферы, поскольку именно там они впервые ощущают некоторые атмосферные эффекты на орбитальной скорости, но ни один самолет никогда не будет летать на такой высоте.

Зачем был построен Х-15?

Первый и самый быстрый ответ на вопрос был бы примерно таким: «исследовать режим гиперзвукового полета». Настоящий ответ заключался в том, чтобы выяснить, достаточно ли мы умны, чтобы спроектировать самолет, который мог бы летать и остаться целым на гиперзвуковых скоростях.

Мы много знали о гиперзвуковом полете из теории и испытаний в аэродинамической трубе, но все же оставались некоторые реальные базовые вопросы, на которые требовались ответы. Сможем ли мы спроектировать самолет, который был бы устойчивым и управляемым на гиперзвуковых скоростях? Сможем ли мы спроектировать конструкцию, которая выдержит высокие температуры нагрева, связанные с гиперзвуковыми скоростями? Можем ли мы спроектировать самолет, которым можно было бы управлять за пределами атмосферы, и который мог бы успешно повторно входить в атмосферу на высокой скорости и под крутыми углами входа? Что еще более важно, сможет ли пилот выжить и адекватно функционировать в этой среде?

Единственный способ ответить на эти вопросы - спроектировать и построить самолет, а затем попытаться управлять им на гиперзвуковой скорости. Если все в порядке, мы были правы. Если этого не произошло, нам нужно было еще чему-то научиться.

Типичный профиль полета Х-15

Словом, это был вызов. ВЫЗОВ мирозданию.

Это было интереееесноооо :)

Продолжение следует...