North American X-15

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
X-15
X-15 in flight.jpg
Полёт X-15
Тип экспериментальный самолёт
Производитель см. производители
Первый полёт 8 июня 1959
Начало эксплуатации 17 сентября 1959
Конец эксплуатации декабрь 1970
Статус не эксплуатируется
Основные эксплуатанты ВВС США
НАСА
Единиц произведено 3

X-15 (рус. «Икс-15») — экспериментальный самолёт-ракетоплан США, оснащённый ракетными двигателями. Первый и в течение 40 лет единственный в истории пилотируемый гиперзвуковой летательный аппарат-самолёт, совершавший суборбитальные пилотируемые космические полёты. Основная задача проекта Х-15 — изучение принципиальной возможности создания пилотируемого суборбитального гиперзвукового бомбардировщика,[1] для чего требовалось изучение условий полета на гиперзвуковых скоростях и входа в атмосферу крылатых аппаратов, оценка новых конструкторских решений, теплозащитных покрытий, психофизиологических аспектов управления в верхних слоях атмосферы. Общая концепция проекта была утверждена в 1954 г. Заказчиками работ по проекту выступали Военно-воздушные и Военно-морские силы США совместно с Национальным аэрокосмическим агентством (НАСА).[2] В конкурсе на создание ракетоплана приняли участие четыре промышленные компании Bell Aircraft, McDonnell Douglas, Republic Aviation Company, North American Aviation, последняя в итоге стала победителем. Несмотря на внешнее сходство, X-15 официально именовали не самолётом, а «пилотируемым исследовательским аппаратом» (англ. manned research vehicle).[2]

История[править | править вики-текст]

Краткая сравнительная характеристика «Икс-15» и немецких ракет «Фау-2»[3]
Летательный аппарат Соединённые Штаты Америки X-15 Третий рейх V-2
Длина 15,24 м (50 ф) 14,3 м (47 ф)
Взлётная масса 14866 кг (32775 ф) 12852 кг (28334 ф)
Топливо (основа) Аммиак Этиловый спирт
Окислитель (основа) Жидкий кислород
Тяга 22680 кг (50000 ф) 26990 кг (59500 ф)
Максимальная скорость 6437 км/ч (4000 миль/ч)
Практический потолок >161 км (100 миль) 187 км (116 миль)
Полезная нагрузка 907 кг (2000 ф)
Макет немецкого ракетоплана времён Второй мировой войны «Зильберфогель»

Разработка и появление на вооружении Войск ПВО СССР первых зенитных ракетных комплексов и прогнозируемые перспективы дальнейшего их развития поставили высшее военно-политическое руководство США перед проблемой существенного усложнения нанесения бомбового удара по стратегическим объектам в СССР и соцстранах самолётами-носителями ядерного оружия из числа уже состоявших на вооружении Военно-воздушных сил США. Для преодоления возникшей преграды были подключены научно-исследовательские и опытно-конструкторские учреждения военно-промышленного комплекса США, которым была поставлена тактико-техническая задача разработки средств воздушного нападения, способных преодолеть систему противовоздушной обороны противника на стратегических направлениях и вокруг крупнейших административно-промышленных центров. Дальше работа пошла по трём направлениям: 1) создания средств радиоэлектронного противодействия и средств преодоления системы ПВО в виде постановщиков разного рода пассивных и активных помех, способных «ослепить» наземные средства радиолокационного обнаружения и скрыть американские воздушные армады от советских зенитчиков, 2) совершенствования беспилотных (ракетных) вооружений, в особенности межконтинентальных баллистических ракет и 3) разработки пилотируемых гиперзвуковых летательных аппаратов, способных производить прицельное бомбометание или заход на цель с высот, недосягаемых для советских средств ПВО, — родственным проектом был проект планирующего орбитального бомбардировщика X-20 компании «Боинг» и ряд других воздушно-космических самолётов, выводимых на околоземную орбиту при помощи ракетоносителей «Вэнгард» или аналогичных им, собственно говоря, лётные испытания X-15 задумывались как промежуточный этап указанного проекта[4]. Дополнительным стимулом к активизации работ был запуск 4 октября 1957 г. Советским Союзом первого искусственного спутника Земли, — который в перспективе мог использоваться в целях связи, разведки и целеуказания, — это событие напугало многих в США,[5] в результате чего перед структурами ВПК была поставлена дополнительная задача: создания средств борьбы против советских спутников (что повлияло на ход дальнейших работ по X-15). Как отмечает историк американской авиации и космонавтики Мишель Эванс, X-15 задумывался для противостояния возникшей «красной угрозе», — как американский ответ на советский военно-космический вызов[6].

В основу проекта легли наработки немецких ракетостроителей конца 1930-х — начала 1940-х гг. (периода Второй мировой войны), прибывшие в США вместе со всей проектной документацией и крупнейшими немецкими учёными-ракетчиками и инженерно-техническими работниками в рамках операции «Скрепка», в особенности — проект «Зильберфогель» (гиперзвукового реактивного бомбардировщика, который должен был использоваться «Люфтваффе» в нанесении ракетно-бомбовых ударов по целям в Северной Америке), разработанный Ойгеном Зенгером совместно с Иреной Бредт[en] и прекращённый в 1942 г. (хотя, в данном случае, американцам достались только документы, самому же конструктору удалось переехать во Францию для работ над французской ракетной программой). После капитуляции Германии (одним из условий которой было в том числе передача англо-американской стороне наработок немецкой ракетной программы), проектная документация была перевезена в Исследовательскую лабораторию аэронавтики[en] НАСА в Лэнгли, штат Виргиния, где ими занимались инженеры НАСА Джон Беккер и Хартли Суле. Впоследствии, Беккер напишет в своих воспоминаниях о работе над проектом:[7]

До того как нам на глаза попали бумаги Зенгера и Бредт, мы думали, что гиперзвуковой полёт под силу только [беспилотным] ракетам. Идея пилотируемого ракетного полёта на гиперзвуковых скоростях, на сверхдальние расстояния была для нас нова и увлекательна. Чрезвычайно детальный анализ многих аспектов данного замысла [проделанный этими двумя немецкими учёными] придал реальную основу данной идее. Эти работы обеспечили тот фундамент, на котором возник аванпроект «Икс-15».

Во многих отношениях, самолёт был подобен немецкой баллистической ракете периода войны — «Фау-2». В частности, по своим массо-габаритным характеристикам и некоторым лётно-техническим характеристикам (таким как тяга двигателя) два указанных реактивных летательных аппарата были практически идентичны[8].

Ключевые персоналии[править | править вики-текст]

Схема самолёта.

За ход работ по проекту от компании «Норт Америкен Авиэйшн» отвечали следующие лица:

  • Главный инженер — Чарльз Фелтц;[9]
  • Помощники главного инженера — Раун Робинсон и Бад Беннер;[10]
  • Начальник лётных испытаний — Кью Си Харви;[11]
  • Инженер по лётным испытаниям — Сэм Рихтер;[10]
  • Главврач проекта — Тобиас Фридман;[12]
  • Старший группы лётно-подъёмного состава — Дюк Литтлтон;[13]
  • Старший пилот-испытатель
от исполнителя работ — Скотт Кросфилд[en] (НАА);[14]
от заказчика работ — Роберт Уайт (ВВС)[15] / Джозеф Уокер (НАСА).[16][17]
  • Второй пилот
от исполнителя работ — Элвин Уайт[en] (НАА);[15]

Задействованные структуры[править | править вики-текст]

Всего, в разработке и производстве ракетопланов X-15 было задействовано свыше трёхсот компаний[10], за разработку и производство наиболее важных узлов и агрегатов отвечали следующие структуры:

Алгоритм полёта[править | править вики-текст]

В наиболее обобщённом плане, алгоритм полёта был таков: Старт (отцепка) с самолёта-носителя, набор высоты, выход за пределы земной атмосферы на околоземную орбиту, подъём до максимальной точки возвышения (практического потолка), спуск до границ земной атмосферы, вхождение в атмосферу и прохождение её верхних слоёв, планирование, снижение, посадка[24].

Самолёт стартовал по технологии воздушного старта из-под крыла стратегического бомбардировщика «Б-52» (подвешивался под крылом, на внешней подвески), отцепка от носителя производилась на высоте порядка 15 км, приземлялся самостоятельно на авиабазе, расположенной на дне высохшего солёного озера. Общее время полёта от момента отделения от носителя до приземления составляло порядка 15 минут. Всего по программе Х-15 было выполнено 199 полётов.

Лётно-технические характеристики[править | править вики-текст]

Images.png Внешние изображения
Изображения
Image-silk.png Устройство самолёта
  • Высота полёта — до 107 км,
  • Скорость — до 6,72 М

Полёты[править | править вики-текст]

Первые полёты начались в 1959 г.[15] Управление полётами осуществлялось из специально оборудованного центра на территории авиабазы «Эдвардс».[3] В наземном обслуживании и подготовке аппаратов к полётам участвовало около ста человек лётно-подъёмного состава[25].

Предполётные мероприятия[править | править вики-текст]

Обратный отсчёт начинался за двадцать часов до взлёта самолёта-носителя с наземного аэродрома, тогда же начинались работы по стыковке реактивного летательного аппарата к крылу самолёта-носителя, заправка осуществлялась за пять часов до взлёта[25]. Личный отсчёт пилота начинался за час перед вылетом. Для удобства последнего был предусмотрен персональный трейлер с различными удобствами и системой вентиляции, привозивший пилота прямо к самолёту перед вылетом и увозивший обратно по прилёту[26]. Перед вылетом пилот одевал ВКС стоимостью $18 тыс., под который медицинским персоналом монтировались различные приборы и датчики биометрических данных (пульса, температуры тела, давления кровеносных сосудов, частоты дыхания и т. д.). Затем следовала проверка и подгонка нательного снаряжения и аппаратуры, после чего пилот поднимался в кабину. За время от взлёта самолёта-носителя до отцепки реактивного летательного аппарата от крыла пилот выполнял свыше пятидесяти контрольных мероприятий, имевших целью обеспечить строжайшее соблюдение техники безопасности, в частности, проверку нормальной работы системы радиосвязи и других систем жизнеобеспечения и обеспечения полёта. После минутного предупреждения от пилота самолёта-носителя, пилот рапортовал о своей готовности к старту (данная информация была предназначена прежде всего руководителю полётами на земле). После отстыковки, пилот приступал к выполнению текущей лётной программы[27].

Рекордные полёты[править | править вики-текст]

Рекордным полётом, совершённым по программе Х-15, стал полёт пилота Джо Уокера 22 августа 1963 года.

Данные по этому полёту:

  • Полная масса заправленного самолёта: 15195 кг
  • Масса израсходованного топлива: 6577 кг
  • Масса после посадки: 6260 кг
  • Максимальная достигнутая высота: 107,96 км
  • Дальность полёта: 543,4 км
  • Продолжительность активного участка полёта: 85,8 сек
  • Число Маха: 5,58
  • Носитель: бомбардировщик NB-52A

В полёте достигнут неофициальный рекорд высоты, продержавшийся с 1963 до 2004. Максимальная скорость — 7274 км/ч. Максимальная высота — 107,96 км. Рекорд установлен самолётом X-15 #3, номер 56-6672. Профиль этого полёта выглядел приблизительно следующим образом: После отделения от самолёта-носителя жидкостный ракетный двигатель X-15 включился на 85 секунд. К моменту выключения двигателя ускорение составило порядка 4 G (39 м/с²). В апогее траектории аппарат вышел за пределы атмосферы, невесомость продолжалась около 4 минут. В течение этого времени пилот провёл запланированные исследования, сориентировал (с помощью струйных газовых рулей) аппарат для входа в атмосферу. При возвращении в атмосферу внешняя обшивка аппарата местами нагревалась до 650 °C. Перегрузки на участке возвращения в атмосферу достигли 5 G в течение 20 секунд. Общее время полёта от момента отделения от носителя до приземления составило 12 минут.

На высоту свыше 50 миль[править | править вики-текст]

В таблице представлены полеты на самолёте X-15 на высоту более 50 миль (ок. 80,5 км)[28].

Дата полёта Пилот Номер полёта Номер самолёта Номер полёта самолёта Максимальная скорость (км/ч) Высота (м)
17.07.1962 Роберт Уайт (Robert Michael White) 62 3 7 6 167 95 936
17.01.1963 Джозеф Уокер (Joseph A. Walker) 77 3 14 5 918 82 814
27.06.1963 Роберт Рэшуорт (Robert A. Rushworth) 87 3 20 5 512 86 868
19.07.1963 Джозеф Уокер (Joseph A. Walker) 90 3 21 5 971 106 009
22.08.1963 Джозеф Уокер (Joseph A. Walker) 91 3 22 6 106 107 960
29.06.1965 Джо Энгл (Joseph H. Engle) 138 3 44 5 523 85 527
10.08.1965 Джо Энгл (Joseph H. Engle) 145(143) 3 46 5 713 82 601
28.09.1965 Джон Маккей (John B. McKay) 150 3 49 6 006 90 099
14.10.1965 Джо Энгл (Joseph H. Engle) 153 1 61 5 720 81 229
01.11.1966 Уильям Дейна (William H. Dana) 174 3 56 6 035 93 543
17.10.1967 Уильям Найт (William J. Knight) 190 3 64 6 206 85 496
15.11.1967 Майкл Адамс (Michael J. Adams) 191 3 65 5 745 81 077
21.08.1968 Уильям Дейна (William H. Dana) 197 1 79 5 541 81 534

В США все эти полёты, а в мире (ФАИ) — те из них, в которых была превышена граница космоса в 100 км признаны суборбитальными пилотируемыми космическими полётами, а их участники — астронавтами.

Интересный факт: в группе пилотов Х-15 с ноября 1960 по июль 1962 был легендарный в будущем Нил Армстронг, совершивший на этих же самолётах № 1 и № 3 суммарно семь полётов, но в данную таблицу он не входит, поскольку так и не достиг рубежа высоты в 50 миль, максимально поднявшись в шестом полёте на 39,3 мили (63,2 км). Разочаровавшись в ракетопланах, он покидает проект, чтобы в сентябре, выдержав отборочный конкурс, стать астронавтом НАСА 2-го набора[29].

Предпоследний указанный в таблице полёт (за номером 191) закончился трагически. Пилот Майкл Адамс[30], преодолев, наконец, в своём седьмом полёте желанный рубеж высоты, погиб при возвращении, когда по неустановленным причинам его самолёт внезапно стал неуправляемым и разрушился в воздухе при скорости 5М на высоте 18,9 км. Это сыграло немалую роль в закрытии проекта. Адамс посмертно был удостоен звания астронавта. Его имя — одно из 24, начертанных на сооружённом в 1991 году «Космическом зеркале»[31].

Выше линии Кармана Х-15 поднял только Уокер, причём дважды. Как ни странно, имя Джозефа Уокера отсутствует на «Космическом зеркале», хотя там есть имя Адамса, поднявшего машину всего на 81 км (такой полёт ниже 100 км не считается суборбитальным по стандартам ФАИ, в отличие от полётов Уокера на 106 и 107,9 км). На «Космическом зеркале» есть имена астронавтов, не совершавших ни орбитальных, ни суборбитальных полётов и разбившихся на тренировочных самолётах, а Уокера — единственного пилота, реально поднимавшего Х-15 в космос — нет, хотя он погиб в авиакатастрофе в 1966 году, раньше Адамса.

Дальнейшее развитие задела[править | править вики-текст]

Помимо упомянутого выше X-20, шли работы над проектом «Меркурий», рассматривались перспективы осуществления проекта X-15B — увеличенной в размерах модифицированной модели X-15 с двухместной кабиной (для пилота и наблюдателя), выводимая на орбиту ракетоносителем «Сатурн», которая должна была развивать орбитальную скорость около 28970 км/ч (18000 миль/ч) на высоте около 3220 км (2000 миль).[27]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Hull, Seabrook. Aerophysics  (англ.) // Missiles and Rockets : Magazine of World Astronautics. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., December, 1956. — Vol.1 — No.3 — P.73.
  2. 1 2 Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 79.
  3. 1 2 Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 77.
  4. Karr, Erica M. ‘Father’ of Dyna-Soar Awaits AF Decision.  (англ.) // Missiles and Rockets : Magazine of World Astronautics. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., May 25, 1959. — Vol.5 — No.18 — P.29.
  5. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 15.
  6. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 402.
  7. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 9.
  8. Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 79-80.
  9. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 13.
  10. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Karr, Erica M. Scouting the Fringe of Space: 5 manned research vehicle rehearses for first flight.  (англ.) // Missiles and Rockets : Magazine of World Astronautics. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., June 1, 1959. — Vol.5 — No.22 — P.31-36.
  11. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 21.
  12. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 85.
  13. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 61.
  14. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 45.
  15. 1 2 3 Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 264.
  16. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 280.
  17. Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 368.
  18. Solid Fuels are simple—but!  (англ.) // Missiles and Rockets : Magazine of World Astronautics. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., October 19, 1959. — Vol.5 — No.43 — P.25.
  19. Coughlin, William J. NASA Aims to Push X-15 Past Mach 3.  (англ.) // Missiles and Rockets : The Missile/Space Weekly. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., April 4, 1960. — Vol.6 — No.14 — P.14.
  20. Getting, Hal. APU’s— the Muscles for Missiles.  (англ.) // Missiles and Rockets : Magazine of World Astronautics. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., August 17, 1959. — Vol.5 — No.34 — P.32.
  21. Bowmar Leads Precision Gear Field.  (англ.) // Missiles and Rockets : Magazine of World Astronautics. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., August 24, 1959. — Vol.5 — No.35 — P.21.
  22. Westerholm, Roland J. More about the missile week.  (англ.) // Missiles and Rockets : Magazine of World Astronautics. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., May 25, 1959. — Vol.5 — No.21 — P.46.
  23. Westerholm, Roland J. Ceramic Coatings Beat Heat.  (англ.) // Missiles and Rockets : Magazine of World Astronautics. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, Inc., November 23, 1959. — Vol.5 — No.48 — P.43.
  24. Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 78.
  25. 1 2 Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 266.
  26. Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 266-268.
  27. 1 2 Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 268.
  28. «Новости космонавтики» Т.15 № 10 (273) 2005
  29. Armstrong, Neil Alden
  30. Общий список астронавтов США
  31. Мемориал астронавтов на мысе Канаверал

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]