В 1950—1960-х годах в США в рамках программы «Х» (так американцы обозначают свои экспериментальные аппараты, предназначенные для отработки перспективных технологий, которые в дальнейшем используются в авиации и космонавтике) велось изучение возможности создания машин, способных летать с огромными скоростями на невиданных до той поры высотах. Для решения этой задачи специалистами компании «Норт Америкэн» был сконструирован ракетный самолет, получивший обозначение Х-15 и ставший одним из самых ярких достижений технической мысли первых лет космической эры, по большому счету и всего ХХ века.
ЗАГАДОЧНЫЕ «ИКСЫ»
Программа строительства экспериментальных самолетов с жидкостными ракетными двигателями (серия «X») начала осуществляться в США в 1944 году. Толчком к созданию таких аппаратов послужили сведения об аналогичных разработках в нацистской Германии. До сих пор ходят слухи о том, что в годы Второй мировой войны немецким авиастроителям удалось сделать самолеты, которые летали быстрее скорости звука. Правда, подтверждений этому найти не удалось. Но в середине 1940-х годов именно эти сведения использовали те, кто мечтал о новом качественном скачке в авиации.
Первый контракт на строительство опытного самолета с невиданными в то время летными характеристиками получила 30 ноября 1944 года компания «Белл эйркрафт». По документам эта машина проходила под индексом МХ-524. Потом ее переименовали в МХ-1, затем в XS-1 и, наконец, она получила то обозначение, которое и вошло в историю авиации и космонавтики – Х-1.
Основные технические параметры самолета были сформулированы специалистами Национального консультативного совета по аэронавтике (НАКА), предшественника Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Финансирование проекта осуществлялось из средств Военно-воздушных сил США. В конце 1944 года под руководством конструктора Вудса началось проектирование аппарата.
Основной целью программы Х-1 являлось достижение сверхзвуковой скорости. Первый образец гиперзвукового самолета был готов к январю 1946 года. Вскоре начались и его летные испытания.
Программу испытательных полетов реализовывали в несколько этапов. На первом отрабатывались летные характеристики планера. Не оснащенный двигателем Х-1 на скорости 240 километров в час сбрасывали с бомбардировщика В-29. Далее аппарат планировал и приземлялся на аэродроме.
На втором этапе испытаний Х-1 поднимался в воздух при помощи собственного ракетного двигателя XLR-11 тягой 2,7 тонны. Первый такой полет осуществил 9 декабря 1946 года летчик Чальмерс Гудлин. К двадцатому полету удалось вплотную приблизиться к скорости звука, а 14 октября 1947 года Х-1, пилотируемый Чарлзом Эгером, впервые в мире превысил скорость звука.
После этого были осуществлены десятки полетов. Многие из них происходили на скоростях, превышающих звуковую.
В 1951 году программа Х-1 вступила в новую фазу – начались работы по созданию ракетоплана Х-1А, представлявшего собой усовершенствованный вариант Х-1, который предназначался для исследований с еще большими скоростями. Для этого конструкторам пришлось увеличить запас топлива на 2 680 килограммов и продлить время работы двигательной установки при максимальной тяге до 4,2 минуты. Конструктивно это привело к удлинению фюзеляжа на 1,4 метра. В целях повышения безопасности на период испытаний самолета жидкий кислород заменили раствором перекиси водорода.
Летные испытания Х-1А были начаты в апреле 1953 года. Во время 10-го полета (12 декабря 1953 года) аппарат, пилотируемый Чарлзом Эгером, достиг скорости 2,3 Маха. Планировалось развить еще большую скорость, но сделать это не удалось из-за проблем с двигателем. И все равно это было наивысшее достижение того времени.
На Х-1А удалось установить и рекорд высоты. 26 августа 1954 года пилоту Артуру Мюррею удалось подняться над поверхностью Земли на 27 тысяч 584 метра.
Всего в рамках программы Х-1 было построено шесть машин. Однако три были потеряны в результате летных происшествий.
22 августа 1951 года при заправке самолета X-1D топливом, когда он еще находился в бомбовом отсеке самолета-носителя В-50, произошел взрыв двигателя. Взрывной волной аппарат был выброшен за борт и упал на землю, превратившись в груду искореженного металла. Находившийся поблизости летчик-испытатель Фрэнк Эверест, к счастью, не пострадал. 9 ноября того же года аналогичная авария произошла при заправке топливом самолета Х-1 №3. Аппарат был выброшен за борт и разбился. Летчик-испытатель Джозеф Кэннон получил ранения.
Точно так же погиб и Х-1А. Случилось это 8 августа 1955 года. В том инциденте заправка двигателя была проведена, но отделить аппарат от самолета-носителя не успели. Летчик-испытатель Джозеф Уокер покинул кабину Х-1А и перешел на борт бомбардировщика. А испытательный аппарат пришлось сбросить вниз.
Оставшиеся экземпляры самолетов серии Х-1 после окончания программы были переданы в распоряжение музеев. Самый первый экземпляр – X-1 №1 – можно увидеть в Вашингтоне, в Национальном музее аэронавтики и космонавтики.
Успехи, которых американцам удалось достигнуть во время реализации программы Х-1, привели в дальнейшем к появлению новых программ, которые проходили под индексом «X». Так в 1952 году был построен Х-2 для исследований аэро- и термодинамических явлений на скоростях, в три раза превышающих скорость звука. Потом появились Х-3, Х-4 и так далее.
Но вершиной программы «Х» следует все-таки признать ракетоплан Х-15, которому удалось добраться до границы атмосферы и космоса.
«КОМИТЕТ Х-15»
Идея построить летательный аппарат, способный превысить скорость звука в пять и более раз, появилась в 1951 году в недрах НАКА. Однако руководство этого учреждения, в принципе понимая важность проблемы, не проявляло особого рвения в реализации проекта. Это было и дорого, и технически сложно, и неизвестно чем могло кончиться. Однако отдельные сотрудники совета по собственной инициативе проводили исследования возможности создания летательных аппаратов подобного типа.
Новый импульс программа получила в 1953 году, когда этой же проблемой озадачились авиация и флот США. Там начались серьезные проработки вопроса о возможности создания самолета, который в наибольшей степени отвечал быстро растущим потребностям Вооруженных сил. Естественно, и ВВС, и ВМС рассматривали самолет, который предстояло создать в рамках программы Х-15, в первую очередь, как боевую машину. Научные исследования стояли на втором плане, но, надо отдать должное американским военным, они прекрасно понимали, что, не решив чисто научные проблемы, они не получат боевую машину.
Но уже в следующем году армейские круги осознали, что в одиночку им этот проект не поднять, ни с научной, ни с финансовой точек зрения. Результатом этого осмысления стал меморандум о сотрудничестве между ВВС, ВМС и Советом по аэронавтике, подписанный 23 декабря 1954 года, которым был создан трехсторонний рабочий орган, получивший название «Комитет Х-15». Ему предстояло координировать все работы по этой программе.
На Совет по аэронавтике возлагались функции контроля за реализацией проекта в целом. Военно-воздушные силы брали на себя обязательства по изготовлению самолета и проведению его приемных испытаний на заводе-изготовителе. Затем самолет передавался ученым, которые проводили программу исследований, с привлечением как своих пилотов, так и пилотов из Военно-воздушных и Военно-морских сил. Как впоследствии указывали участники проекта, «Комитет Х-15» имел, в большей степени, психологическое и политическое, нежели какое-то практическое значение. Правда, это очень помогало в получении бюджетных денег. Когда следовала ссылка на трехсторонний комитет, как правило, конгресс тут же выделял необходимые средства.
Именно с момента подписания меморандума можно говорить о рождении ракетного самолета Х-15. Пусть пока только на бумаге, но это означало уже многое. Среди американских компаний был объявлен конкурс, по итогам которого корпорация «Норт Америкэн» получила подряд на строительство трех экземпляров самолета. Проект, представленный этой компанией, предусматривал строительство самолета длиной 15 метров с крыльями стреловидной формы с размахом всего-навсего 6,5 метра. Крылья предполагались относительно тонкими и небольшими по площади. Вес самолета составлял около 7 тонн, а после заправки топливом увеличивался до 16,5 тонны.
На самолет предполагалось установить жидкостный ракетный двигатель с тягой 27 тонн. Так как продолжительность работы ракетного двигателя составляла всего 80—120 секунд, предполагалось, что на высоту 15 километров аппарат будет доставляться с помощью специально переоборудованного для этих целей бомбардировщика В-52, а затем будет происходить разделение самолета-носителя и ракетного самолета. Дальнейший полет должен был происходить с использованием ракетного двигателя. Посадка производилась на скольжении.
На Х-15 предполагалось достигнуть скорости около шести скоростей звука (6 Махов, более шести тысяч километров в час) и высоты не менее 76 километров.
ПОЛЕТЫ «ЧУДО-МАШИНЫ»
Первый экземпляр ракетного самолета был построен в середине октября 1958 года и с завода-изготовителя доставлен на авиабазу «Эдвардс» в штате Калифорния. Перевозка самолета сопровождалась большой помпой и вниманием средств массовой информации. В отличие от той секретности, в которой создавался и испытывался в 1947 году самолет Х-1, программа Х-15 была настоящим дорогостоящим театральным представлением. Она привлекла большое общественное внимание, особенно после того как Советский Союз выиграл гонку за первый спутник, а соревнование за первый полет человека в космос еще только начиналось.
Второй экземпляр самолета Х-15 был готов к апрелю 1959 года, а третий – к июню 1961-го.
Первый испытательный полет «чудо-машины» состоялся 8 июня 1959 года. Самолет, который пилотировал Скотт Кроусфилд, был отсоединен от самолета-носителя В-52 и начал свободный полет. Двигатель во время этого полета не включался, но даже при этом самолет плохо слушался пилота и совершил несколько совершенно неожиданных разворотов. Лишь мастерство позволило Кроусфилду удержать машину и совершить благополучную посадку.
Инженеры корпорации «Норт Америкэн» достаточно быстро изменили систему управления самолета, что сделало полеты более безопасными. Следующий полет состоялся 17 сентября 1959 года. Впервые было произведено включение собственного двигателя аппарата. Правда, штатный двигатель XLR-99 к тому времени еще не был готов, и полет совершался с использованием двигателя XLR-11, который применялся на самолетах Х-1. Однако даже это позволило достигнуть скорости свыше 2 000 километров в час. Именно с этого момента начинаются интенсивные испытательные полеты самолета Х-15.
Всю программу этих испытаний можно хронологически разделить на три этапа.
Первый продолжался с 1959 по 1962 год. Уже тогда удалось решить все задачи, которые ставились перед проектом в целом. Была достигнута скорость более 6 Махов, максимальная высота полета составила 75 километров 190 метров. Также удалось получить большой объем научной информации по тепловым процессам и аэродинамике. В частности, исследователи установили поразительное соответствие между аэродинамическими процессами, полученными при моделировании и в условиях реального полета.
Из других зримых и понятных результатов, которые удалось получить, можно отметить, например, установление того факта, что увеличение скорости самолета с 3 до 6 Махов приводит к увеличению температуры поверхности самолета в 8 раз. Физиологи установили, что нормальным для пилотов Х-15 является частота сокращений сердечной мышцы (пульс) от 145 до 180.
Однако технические проблемы периодически портили настроение изготовителям и испытателям. К счастью, это обходилось без серьезных последствий и не приводило к задержке программы испытаний. Помехи для реализации программы исследований приносила и погода. Бывало, что над авиабазой «Эдвардс», откуда стартовали самолеты-носители, стояла прекрасная погода, но на большой высоте была облачность, и полеты переносились на другие сроки. Однако экспериментаторы медленно, но верно двигались вперед.
Уже первый этап испытаний позволил выполнить, в основном, все задачи, которые ставились изначально. Но потенциал самолета позволял сделать еще очень и очень многое. Корпорация «Норт Америкэн» получила заказ на доработку некоторых бортовых систем самолета, чтобы решить задачи, сформулированные Комитетом Х-15 «по ходу».
Следующий этап, который был рассчитан на период с 1963 по 1967 год, кроме новых научных исследований, предусматривал попытку достижения скорости в 7 Махов, высоту полета более 80 километров, покрытие самолета специальными теплозащитными материалами, а также запуск с борта Х-15 небольшого искусственного спутника Земли.
БРАВЫЕ РЕБЯТА НА РАКЕТНЫХ САМОЛЕТАХ
Давайте немного отвлечемся от технических подробностей проекта и поговорим о пилотах, которые летали на Х-15. За девять лет испытаний их было всего двенадцать. Один из них — Скотт Кроусфилд — представлял корпорацию «Норт Америкэн», другой — Форрест Петерсен — – ВМС США, пятеро — Роберт Уайт, Роберт Расуорт, Джо Энгл, Уильям Найт, Майкл Адамс – ВВС США. Еще пятеро — Джозеф Уокер, Джон МакКуэй, Нейл Армстронг, Милтон Томпсон, Ульям Дэйн – аэрокосмическое ведомство США.
Благодаря полетам на Х-15 они стали известными людьми, участие в программе открыло перед многими из них блестящие перспективы. Так, Нейл Армстронг в 1962 году был зачислен в отряд астронавтов НАСА и стал первым человеком, ступившим на лунную поверхность. Стал астронавтом и Джо Энгл. Дважды он летал на кораблях многоразового использования.
Через отряд астронавтов НАСА прошли и некоторые другие участники полетов на Х-15. По различным пилотируемым программам проходили подготовку Майкл Адамс, Уильям Найт, Милтон Томпсон, Джон МакКуэй. И пусть они не совершили космические полеты, но к космосу все-таки прикоснулись.
Однако участие в программе, приобретенная известность не смогли оградить летчиков от болезней и трагических случайностей. От этого не застрахован ни один из испытателей новой техники.
8 июня 1966 года в авиационной катастрофе погиб Джозеф Уокер, совершивший самый высотный полет по программе Х-15. 15 ноября 1967 года в катастрофе третьего экземпляра самолета Х-15 погиб Майкл Адамс. Получил серьезные травмы во время одной из аварий Х-15 и 27 апреля 1975 года в возрасте 53 лет умер Джон Маккей.
Эти люди заслужили того, чтобы о них помнили. Как помнят обо всех первопроходцах, шагнувших в неизвестное.
НА ГРАНИЦЕ АТМОСФЕРЫ И КОСМОСА
Технические новинки, которые были применены в несколько модифицированных самолетах Х-15, позволили существенно увеличить скорость. Полеты на скоростях свыше 5 000 километров в час стали обычными.
3 октября 1967 года эта планка рекорда достигла рубежа в 7 273 километра в час. И сегодня этот рекорд непревзойден. Иногда пишут, что он продержался до 1981 года, когда первый «Шаттл» во время входа в земную атмосферу двигался с еще большей скоростью. Но это все-таки разные вещи. Корабль многоразового использования двигался в атмосфере, возвращаясь из космического полета и используя атмосферу, чтобы погасить космическую скорость. Х-15, напротив, стремился разогнаться.
Теперь о высоте. Форсированный ракетный двигатель XLR-99, проработавший 141 секунду, позволил 22 августа 1963 года Джозефу Уокеру достигнуть высоты 107 900 метров. Это был самый настоящий суборбитальный полет в космос. Следующий подобный полет был осуществлен только 41 (!) год спустя.
И еще один «космический» аспект программы Х-15. Как уже было сказано, одной из ее первоначальных задач было достижение высоты приблизительно 76 километров. Это удалось сделать уже 30 апреля 1962 года во время 52-го испытательного полета. Но так как это был не предел для Х-15, исследователи составили дополнительную программу, заставляя машину забираться все выше и выше. В ряде полетов удавалось поднимать Х-15 выше планки в 80 километров. Таких полетов было тринадцать.
Второй этап программы Х-15 закончился трагедией, которая поставила крест на проекте в целом. Как я уже упоминал, 15 ноября 1967 года в катастрофе третьего экземпляра Х-15 погиб Майкл Адамс. Почему произошла катастрофа, неизвестно до сих пор. Вся телеметрическая информация погибла вместе с самолетом. Известно только, что еще при наборе высоты вышли из строя приборы и то, что видел пилот на индикаторах, не соответствовало действительности. Когда самолет уже терпел бедствие, пилот по-прежнему получал на приборах информацию о том, что все идет нормально. Осознавал ли Адамс трагизм ситуации, предпринимал ли он усилия по спасению самолета, пытался ли катапультироваться – все это неизвестно. Самолет разбился, пилот погиб.
Гибель Адамса предрешила судьбу Х-15. В 1968 году начинается и тут же заканчивается третий этап испытаний аппарата. Было совершено еще восемь полетов, но результаты предыдущих испытаний превзойти не удалось. Да и цели такой уже не ставилось. Руководители программы старались не рисковать, все еще надеясь на благоприятный для себя исход дискуссий с конгрессом о продолжении финансирования проекта. Однако надежды не оправдались. Денег больше не дали, и программу закрыли.
ИТОГИ
Всего состоялось 199 полетов, каждый из которых заслуживает отдельного рассказа. Те поразительные результаты, которые были получены, использовались впоследствии при создания новых самолетов и во многих космических программах. Примененные для покрытия Х-15 новые материалы, которые снижали нагрев поверхности самолета, впоследствии доработанные, были применены при создании кораблей системы «Спейс Шаттл» и используются до сих пор.
Еще одним результатом программы Х-15 стала очередная в серии «X» программа Х-20 («Дайна Сор»). Это был чисто военный проект.
Однако, на мой взгляд, тот потенциал, который имела программа, не был до конца реализован. Вероятно потому, что Х-15 намного опередил свое время. И с этим ничего не поделаешь.
Александр Железняков