В июне 1959 года, точнее 8 числа, ракетоплан х-15 совершил свой первый автономный полет. Программа испытаний этого аппарата была непосредственно связана с амбициозной целью американских ВВС: достичь безграничных высот и скоростей, открывающих новые возможности для освоения околоземной орбиты. Это новаторское достижение открывало перед США целую вселенную перспектив и огромный потенциал, который в итоге будет реализован в программе "Спейс Шаттл".
Обогнать звук
Американские военные всегда внимательно следили за новыми угрозами, связанных с передовыми технологиями, внедряемыми во враждебных странах. Поэтому, когда разведка из Европы во время Второй мировой войны сообщила о появлении новых истребителей у гитлеровцев, а точнее, реактивных Me-262 и Me-163, США приняли соответствующие меры.
В декабре 1943 года армия, флот и американская промышленность созвали совместное заседание, чтобы обозначить программу исследования сверхзвуковых скоростей. Промышленность в то время была перегружена производством боевых самолетов, и только "Bell Aircraft Corp." согласилась приступить к перспективному проекту.
30 ноября 1944 года с "Bell Aircraft Corp." было подписано соглашение о создании экспериментального летательного аппарата MX-524 с ракетным двигателем на жидком топливе, позже переименованного в МX-1, а затем в ХS-1, и в итоге - в Х-1 (Икс-1).
Основные технические параметры ракетоплана были разработаны специалистами Национального консультативного комитета по аэронавтике (National Advisory Committee for Aeronautics, NACA), а финансирование производства летных экземпляров осуществлялось ВВС.
В конце 1944 года инженеры под руководством главного конструктора "Bell Aircraft Corp." Роберта Вудса приступили к проектированию Х-1. Для ускорения процесса они часто использовали техническую информацию, собранную разведкой США о немецких перспективных самолетах. Интересно, что в качестве модели-прототипа была выбрана полудюймовая пуля от пулемета Browning, характеристики которой уже были хорошо изучены.
В январе 1946 года был построен полноразмерный образец Х-1 (XS-1 #1, X-1-1, №46-062). По утвержденному плану, на начальном этапе испытаний, самолёт, а скорее будущий ракетоплан, без двигателя разъединялся с бомбардировщиком-носителем В-29 и планировал на аэродроме при скорости 240 км/ч. Затем планировалось провести полеты с ракетным двигателем XLR-11, специально созданным для авиации.
9 декабря 1946 года испытатель Чалмерс Гудлин совершил первый полет на ракетоплане со включенным двигателем, используя второй Х-1 (XS-1 #2, X-1-2, №46-063). Именно на этом аппарате пилот разогнался почти до скорости звука.
Исторический рекорд был установлен другим испытателем - Чарльзом Егером. Здесь играли свою роль личные качества: Гудлин потребовал премиальную сумму в размере 150 000 долларов (1,68 млн долларов в современном эквиваленте!) за полет с преодолением звуковой "барьера", в то время как Егер считал это достаточно почетным сам факт совершения такого полёта.
В августе 1947 года Егер начал летать на Х-1-1, которому присвоил имя Glamorous Glennis в честь своей жены. За два дня до генерального испытания летчик упал с коня и сломал два ребра. Первая помощь была оказана ему ветеринаром из ближайшего поселка. Егер боялся, что его отстранят от полетов, поэтому не сообщил о переломах начальству. С нестерпимой болью он даже не смог сам закрыть люк ракетоплана, но, превозмогая себя, успешно справился с заданием.
14 октября 1947 года лётчик-испытатель Егер сумел превысить на самолёте Х-1-1 скорость звука.
Представляю вашему вниманию его ощущения в тот день, которые он опубликовал:
«В глубинах моего разума таился страх. Я знал о нём и контролировал его. <…> Но полёт начался даже спокойнее, чем ожидали: до этого случались неприятности вроде возгорания хвоста самолёта, отказа пускателя и тому подобное. На этот раз всё прошло гладко: отцепка, запустился четырёхкамерный ракетный двигатель XLR-11. Когда началась знакомая тряска, я полностью сосредоточился на указателе числа Маха. Стрелка колебалась на величине 0,96 и неожиданно прыгнула на 1,06. Я решил, что это ошибка, вызванная ударными волнами. И вдруг всё стихло: ни вибрации, ни ударных волн — ничего. Я подумал: “Надо же! Эта проклятая штука не развалилась…” А на земле услышали первый искусственный “звуковой удар” и решили: что-то пошло не так. Но на самом деле всё получилось, как надо: я преодолел звуковой барьер».
Три экземпляра самолета Х-1 были успешно собраны и получили индексы: №46-062, №46-063 и №46-064. Команда испытателей провела на них довольно большое число полетов, общий итог которых составил 157. В результате этих испытаний было установлено, что максимальная высота, которую может достигнуть Х-1, составляет 21,9 километров.
В 1949 году, основываясь на результатах испытаний в "Белл Эйркрафт", было начато проектирование ракетоплана Х-2 (Икс-2) с целью изучения физических явлений на скоростях выше трех звуковых. Планировалось, что по мере модернизации он сможет достигать впечатляющей высоты в 60 километров.
В 1952 году были построены два экземпляра Х-2 (№46-674 и №46-675). Так как ракетоплан предназначался для полетов на рекордно высоких скоростях и высотах, его испытания требовали разработки надежного способа катапультирования пилота в случае аварии. Конструкторы остановились на варианте отделения кабины от самолета. Кроме того, на Х-2 был установлен новый двигатель XLR-25 с турбонасосной подачей топлива и системой для запуска, выключения и регулирования тяги во время полета. Ёмкость топливных баков обеспечивала работу двигателя от 2 до 6 минут.
В июне 1952 года в рамках испытаний ракетоплана Х-2-2 (№46-675) были выполнены несколько планирующих полётов. Для этих целей ракетоплан отделялся от бомбардировщика В-50А.
Первый полёт с пробным включением двигателя прошёл успешно, однако вторая попытка закончилась катастрофой. 12 мая 1953 года, во время совместного полёта и испытания системы аварийного слива топлива, произошёл взрыв в бомбоотсеке Х-2, что привело к загоранию самолёта и смерти пилота-испытателя Джина Зиглера и пилота-наблюдателя Фрэнка Волко. Бомбардировщик полностью сгорел в воздухе, однако остальным членам экипажа удалось спастись.
Катастрофа нанесла серьёзный удар по программе испытаний ракетопланов, и только в 1955 году удалось довести Х-2-1 (№46-674) до полной готовности. Его первый полёт с работающим двигателем состоялся в ноябре. Позже, 23 июля 1956 года, пилот Фрэнк Эверест установил рекордную скорость в горизонтальном полёте - 933 м/с, что приближается к трём скоростям звука. А 7 сентября того же года его сослуживец Айвен Кинчлоу достиг рекордной высоты - 38,4 км.
Во время своего следующего полета на экспериментальном самолете Х-2-1, который состоялся 27 сентября 1956 года, испытатель Милбурн Апт решил проверить его возможности и разогнался до невероятной скорости, превышающей скорость звука в три раза. Этот рекорд был долго недостижим, пока не был побит только в 1961 году.
Однако, внезапно у самолета потерялась управляемость, и он разбился. Пилот, Милбурн Апт, успел катапультироваться, но, к сожалению, вероятнее всего, потерял сознание и не сумел покинуть отделившуюся кабину до того, как она ударилась о землю.
Причины этой ужасной катастрофы так и не были полностью выяснены, хотя с большей вероятностью можно предположить, что она произошла из-за непредсказуемых аэродинамических условий на таких высоких скоростях. Сам самолет Х-2-1 оказался не готов к такому полету, и в результате этого инцидента программа была закрыта.
Рекордный Х-15
Несмотря на провал проекта Х-2, американские военные не теряли надежды на то, чтобы заполучить в свои руки летательный аппарат, способный развивать космическую скорость и подниматься на космическую высоту.
8 января 1952 года главный конструктор ракетопланов Х-1 и Х-2, Роберт Вудс, предложил создать специальную рабочую группу в рамках Национального консультативного комитета по аэронавтике, которая занималась бы проблемами полетов на высотах, близких к космическим. На его рекомендацию комитет действительно сформировал группу, которая в течение двух лет разрабатывала различные концепции сверхвысотного пилотируемого самолета.
К июлю 1953 года было предложено несколько вариантов аппарата, способного осуществить космический полет. Один из них предполагал модификацию ракетоплана Х-2, способного подняться на высоту 60 км и получить надежные данные о физических условиях атмосферы при минимальной ее плотности. Однако ведущие инженеры проекта пришли к выводу, что можно установить более высокую «планку» исследований - достичь высоты 100 км и скорости 3,3 км/с, что в 10 раз превышало скорость звука.
Новый импульс исследованиям в области космонавтики дали ВВС и ВМФ США, которые серьезно заботились о данной проблеме. Конечно, авиация и флот также интересовались серийными боевыми самолетами, но надо отдать должное американским военным, которые отлично понимали, что без научных данных невозможно создать такой аппарат.
Программа создания ракетоплана, способного превысить скорость звука в пять и более раз, стартовала 23 декабря 1954 года, когда ВВС, ВМФ и NACA подписали меморандум о сотрудничестве. В рамках этого соглашения был создан трехсторонний координирующий орган, получивший название Комитет ИКС-15. При этом ВВС брали на себя изготовление ракетоплана и его испытания на заводе, после чего аппарат передавался NACA для серии научно-исследовательских полетов, в которых участвовали и испытатели, и пилоты из ВВС и ВМФ. Участники проекта позже рассказывали, что Комитет ИКС-15 имел больше политическое значение, чем практическое, так как все запросы на финансирование с ним немедленно удовлетворялись.
Бюджет программы составил $163 миллиона. 12 авиакомпаний участвовали в конкурсе на создание гиперзвукового самолета, и четыре моторостроительные компании получили задание разработать ракетные двигатели для него. Победителем конкурса стала компания "North American Aviation" (NAA), а в ноябре 1955 года был заключен контракт на производство трех ракетопланов X-15. Через год была выбрана компания "Reaction Motors Inc." (RMI) для разработки ракетного двигателя XLR-99.
Если конструкторы X-1, который преодолел звуковой барьер, использовали аэродинамическую концепцию пули, то для X-15 не требовались такие упрощения - накопленные данные позволяли более сложные расчеты и конструкцию.
Проект компании NAA предусматривал строительство ракетоплана со стреловидными крыльями. Длина X-15 составляла 15 метров, масса - около 7 тонн, а после заправки топливом (водно-спиртовая смесь и жидкий кислород), вес увеличивался до 16,5 тонн. Поскольку продолжительность работы двигателя не превышала двух минут, ракетоплан доставлялся на "стартовую" высоту в 15 километров с помощью бомбардировщика В-52. Два таких носителя (NB-52A и NB-52B) были модифицированы для подвески X-15 под правым крылом - между фюзеляжем и ближней парой двигателей. Предполагалось, что ракетоплан сможет достигнуть скорости 2 км/с и подняться на высоту в 76 километров. В действительности, X-15 сумел достичь гораздо большего.
Во время разработки X-15 у специалистов возникла проблема, связанная с тем, что различные части самолета одновременно находились в условиях крайне высоких и низких температур (от +650 до -185 °C). Только никелевые сплавы могли выдержать такие перепады. Технологи были вынуждены применять сварку в непривычных масштабах: если у обычного самолета того времени клепальная конструкция была основной, то у X-15 только треть производства приходилась на клепку, а остальная часть была сварной. Еще одной особенностью стала система управления полетом по баллистической траектории в безвоздушном пространстве, которая включала газовые сопла на перекиси водорода, установленные в носовой части ракетоплана и на концах крыла.
Для пилотов X-15 был разработан полностью герметизированный скафандр - легкий и без жестких соединений. Было проведено значительное исследование системы аварийного спасения: после рассмотрения различных вариантов, конструкторы остановились на открытом катапультном кресле с теплозащитной оболочкой поверх скафандра пилота. Разработка кресла успешно прошла испытания с использованием манекенов на высокоскоростных ракетных спусках, что показало эффективность катапультирования и аэродинамическую устойчивость кресла при сверхзвуковых скоростях.
Для проведения испытаний ракетоплана Х-15 был определен воздушный коридор протяженностью 780 км и шириной 80 км. Этот коридор проходил над безлюдными пустынями и горными районами между авиабазами Уэндовер в штате Юта и Эдвардс в штате Калифорния. Для старта ракетоплана, взлетающего с авиабазы Эдвардс, требовалось достигнуть высоты 13,7 км в зоне старта, которая определялась над одним из высохших озер Невады и Калифорнии. Точку старта с включенным двигателем выбирали в зависимости от поставленной задачи и расчетной дальности испытания. После отделения от носителя НБ-52, пилот ракетоплана запускал двигатель, который ускорял аппарат до необходимой скорости. В случае, если двигатель не мог быть запущен, выполнялась планируемая посадка на заранее выбранной ровной поверхности в районе отделения. При успешном запуске двигателя, Х-15 восходил по баллистической траектории в верхние слои атмосферы, а затем производил планирующую посадку на поверхность высохшего озера. Для контроля траектории ракетоплана на всем протяжении полета устанавливалось радиолокационное и телеметрическое оборудование.
Первый экземпляр Х-15 (X-15-1, №56-6670) был построен в середине октября 1958 года и доставлен на авиабазу Эдвардс. Процесс транспортировки готового аппарата сопровождался масштабной рекламной кампанией в средствах массовой информации. Программа испытаний Х-15 привлекла широкое общественное внимание, особенно в свете успехов Советского Союза в космической гонке. Многие американцы считали, что испытания ракетоплана станут достойным ответом на доминирование советской стороны. Второй экземпляр Х-15 (X-15-2, X-15A-2, №56-6671) был выпущен к апрелю 1959 года, а третий (X-15-3, №56-6672) - к июню 1961 года.
Следует отметить, что именно в это время, 1 октября 1958 года, NACA была преобразована в более мощную организацию - Национальное управление по аэронавтике и космосу (NASA). Все программы разработки Х-15 были переданы в состав NASA. Таким образом, авиационный проект стал космическим, а пилоты-испытатели получили статус астронавтов. Однако, даже до этого они готовились, как будущие астронавты. Всего в программе испытаний Х-15 принимало участие двенадцать пилотов: Скотт Кроссфилд, Джозеф Уалкер, Роберт Уайт, Форрест Петерсен, Джон Маккей, Роберт Рашуорт, Нейл Армстронг, Джозеф Энгл, Уильям Найт, Уильям Дейн, Майкл Адамс и Милтон Томпсон. Многие из них успешно работали и в других программам. Все эти люди были не только очаровательными, но и обладали непоколебимой целеустремленностью.
В процессе подготовки будущие пилоты Х-15 должны были успешно завершить две тысячи полетов на тренажере, пройти испытания в условиях центрифуги, термокамер и барокамер, а также протестировать кратковременную невесомость в специально оборудованном транспортном самолете.
Первый свободный полет Х-15-1 произошел 8 июня 1959 года. Под командованием Скотта Кроссфилда ракетоплан отстыковался от носителя на скорости 840 км/ч. Ракетный двигатель не был активирован, тем не менее, даже в таких условиях управление самолетом было сложным, и произошло несколько неожиданных разворотов. Но благодаря искусству проверяющего пилота ему удалось сохранить основное управление и через пять минут после отделения Кроссфилд успешно приземлился на дне высохшего озера, которое находилось на территории авиабазы Эдвардс.
Учет выявленных проблем и внесение необходимых изменений в систему управления позволили инженерам сделать последующие испытания более уверенными. Второй свободный полет, осуществленный 17 сентября на Х-15-2, был отмечен включением двигателя, который развил скорость 667 м/с – превысив в два раза скорость звука.
Первый этап испытаний, проведенный в период с 1959 по 1962 годы, позволил добиться поставленных целей проекта. Была достигнута скорость около 2000 м/с и высота 75,2 км, а также собрано значительное количество научной информации о тепловых процессах и сверхзвуковой аэродинамике.
Однако, было не обошлось без несчастных случаев. Во время третьего полета Х-15-2, 5 ноября 1959 года, одна из камер двигателя взорвалась, и Скотт Кроссфилд был вынужден совершить аварийную посадку на дно высохшего озера. В результате пострадало хвостовое оперение, и ракетоплан потребовал три месяца для восстановления.
Также возникли проблемы с нерасчетными тепловыми напряжениями при полетах на максимальную скорость. Лопались внешние панели остекления кабины у Роберта Уайта на той же машине 11 октября и 9 ноября 1961 года. Деформация обшивки происходила из-за взаимодействия горячих вихрей на передней кромке крыла.
Подобные проблемы возникали и в дальнейшем, но, используя полученный опыт, другие пилоты отрабатывали нештатные ситуации на тренажёре.
Всё выше и выше
В 1962 году «Норт Америкэн Авиэйшн» получила заказ на доработку некоторых бортовых систем ракетоплана для решения новых задач, а Комитет Икс-15 подготовил программу второго этапа испытаний на период с 1963 по 1967 год. Помимо сбора научной информации, она предусматривал достижение скорости в семь звуковых (2320 м/с), высоты 80 км, а также изучение теплозащитных материалов и запуск с борта Х-15 небольшого искусственного спутника Земли.
С целью решения этих задач изменили схему полёта: ракетный двигатель запускался сразу после отделения от носителя и разгонял ракетоплан до скорости около 1600 м/с; затем наступал период невесомости, когда самолёт по инерции двигался к верхней точке траектории; после этого ракетоплан возвращался в атмосферу, а пилот должен был удерживать его строго по заданному курсу планирования.
Новый уровень высоты 76 км был достигнут Джозефом Уолкером 30 апреля 1962 года на Х-15-1. Поскольку это был не предел, исследователи составили дополнительную программу, которая предусматривала «прыжки» ракетопланов до границы космического пространства.
Хотя время, проведённое в пике траектории, исчислялось всего лишь десятками секунд, пилотов, преодолевших этот условный барьер, сразу записывали в число людей, совершивших космический полёт. Дело в том, что когда 17 июля 1962 года Роберт Уайт на Х-15-3 впервые забрался на высоту более 80 км (если быть совсем точным — 95 940 м), количество космических полётов можно было пересчитать по пальцам, и вполне ожидаемо американцы пытались обойти СССР если не в качественном, то в количественном отношении. Впрочем, вне США «прыжки» Х-15 никто так и не признал космическими.
На новом этапе случались и чрезвычайные происшествия. Например, 10 января 1962 года Форрест Петерсен совершил аварийную посадку на озеро Мад, поскольку у Х-15-1 не включился двигатель. 9 ноября 1962 года по схожей причине там же пришлось приземлиться Джону Маккею, причём у его Х-15-2 подломилось шасси — ракетоплан перевернулся и частично разрушился. 20 апреля 1962 года ракетоплан Х-15-3 под управлением Нейла Армстронга при возвращении «отрикошетил» от плотных слоёв атмосферы и перелетел территорию базы Эдвардс на 30 км; пилот сумел развернуться и посадить машину в южной части сухого озера, совершив рекордный по длительности полёт на Х-15 — 12 минут 28 секунд.
Неоднократно отказывали вспомогательные силовые установки. Так, 29 июня 1967 года на Х-15-1 Уильяма Найта из-за такого сбоя отключилось всё бортовое оборудование — авария должна была закончиться потерей ракетоплана, если бы не виртуозное мастерство пилота, который смог благополучно его посадить. 3 октября того же года (при проверке характеристик обтекания новых элементов конструкции на скорости 1900 м/с) Х-15-2, пилотируемый Найтом, чуть не разрушился от аэродинамического нагрева. Позднее Милтон Томпсон писал по этому поводу:
«При наборе высоких скоростей физически ощущаешь, как нагревается корпус самолёта и его начинает трясти, потому что металл коробится, а иногда в кабине появляются клубы дыма. А ты сидишь и не знаешь, что происходит. Лётчикам-испытателям вроде бы не пристало говорить, что они боятся. Но я, скажем так, всё время нервничал».
Несмотря на проблемы, ракетопланы устанавливали один рекорд за другим. 22 августа 1963 года Джозеф Уолкер на Х-15-3 «взял» высоту 107,96 км. 3 октября 1967 года Уильям Найт преодолел на Х-15-2 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 не зарегистрировала, поскольку ракетопланы взлетали не самостоятельно, а сбрасывались с носителя.
Второй этап программы закончился трагически. 15 ноября 1967 года в ходе полёта Х-15-3 погиб пилот Майкл Адамс. Почему произошла катастрофа, в точности не установлено, так как вся телеметрическая информация погибла вместе с ракетопланом. Известно только, что ещё при наборе высоты сбоило оборудование, и то, что видел пилот на индикаторах, не соответствовало реальности. Газетчики, которые после подробного освещения первых полётов 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, в 1968 году судьба программы была поставлена на карту. Именно тогда начался и тут же закончился третий этап испытаний. Было совершено ещё восемь свободных полётов, но рекордные результаты предшественников превзойти не удалось.
12 декабря NВ-52 взлетел с аэродрома, готовясь отправить Х-15-1 в 200-й свободный полёт (по общему счёту), но проблемы с системой наведения заставили носитель вернуться на базу. Финансирование на 1969 год выделено не было, и руководству пришлось объявить о завершении программы.
Результаты испытаний Х-15 оказались в тени реализации проектов пилотируемых космических кораблей Mercury, Gemini и Apollo, не получив должного освещения в средствах массовой информации. Тем не менее, они очень многое дали американским конструкторам ракетной техники для разработки технологий, которые использовались в 70-х годах при проектировании системы Space Shuttle и различных гиперзвуковых аппаратов.
Участие в программе Х-15 открыло перед лётчиками-испытателями блестящие перспективы. Нейл Армстронг, пилотировавший ракетопланы Х-1 и Х-15, впоследствии летал на орбитальном корабле Gemini VIII, совершив первую в истории стыковку, а затем в качестве командира экспедиции Apollo 11 первым ступил на Луну. Стал астронавтом и Джозеф Энгл, участвовавший в миссиях шаттлов Columbia и Discovery.
Телеграмм канал Альтернативная История
👉 Подписывайтесь на канал Альтернативная история ! Каждый день — много интересного из истории реальной и той которой не было! 😉
