North American X-15
X-15 — экспериментальный ракетоплан фирмы North American Aviation, США. На нём совершены первые гиперзвуковые и суборбитальные космические полёты человека. Завершал лётные исследования достижения предельных скоростей в программах X. Непосредственная задача проекта X-15 — исследования для проекта пилотируемого суборбитального гиперзвукового бомбардировщика[1] X-20 Dyna Soar. Изучение полета крылатого аппарата на гиперзвуковых скоростях, на границе и вне атмосферы. Оценка теплозащиты, ручного управления в верхних слоях атмосферы, управляемой посадки. Концепция проекта утверждена ВВС США в 1954 году по предложению НАСА[2]. В соревновании проектов за контракт участвовали четыре компании:
- Republic Aviation Company,
- North American Aviation (в 1967 году слияние с Rockwell, в 1996 — с Boeing) — получила заказ ВВС.
| X-15 | |
|---|---|
 Полёт X-15 | |
| Тип | экспериментальный самолёт |
| Производитель | см. производители |
| Первый полёт | 8 июня 1959 года |
| Начало эксплуатации | 17 сентября 1959 года |
| Конец эксплуатации | декабрь 1970 года |
| Статус | не эксплуатируется |
| Эксплуатанты |
ВВС США НАСА |
| Единиц произведено | 3 |
 Медиафайлы на Викискладе | |
X-15 официально именовали «пилотируемым исследовательским аппаратом» (англ. manned research vehicle).[2] Программа лётных испытаний преждевременно свёрнута в октябре 1968, вскоре после катастрофы наиболее доработанного третьего X-15.
Исследования стали основой уже гражданской научной программы НАСА Space Transportation System (STS, «Космический Челнок»). Ровно тогда же, в октябре 1968.
История
Прогнозы развития сил ракетно-ядерного вооружения СССР и его союзников, их противовоздушной обороны поставили военно-политическое руководство США перед проблемой возможного нанесения ядерного удара по стратегическим объектам в соцстранах. Была поставлена задача разработки межконтинентальных средств доставки ядерного оружия, способных преодолеть систему противовоздушной обороны будущего. Для этого предполагалось создание беспилотных (ракетных) вооружений (межконтинентальных баллистических и крылатых ракет) и пилотируемых гиперзвуковых летательных аппаратов, способных прицельно применить ядерное оружие с высот, недосягаемых для перспективных средств ПВО СССР. Лётные испытания X-15 задумывались как этап пилотируемого проекта[3]. Запуск 4 октября 1957 г. Советским Союзом первого искусственного спутника Земли подтвердил важность задачи и привёл к дополнительной задаче: противоспутниковое оружие. 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[4].
| Сравнение X-15 и немецкой ракеты V-2[5] | ||
|---|---|---|
| X-15 | V-2 | |
| Длина, м | 15,24 | 14,3 |
| Масса, кг | 14866 | 12852 |
| Топливо | Аммиак | Этанол |
| Окислитель | Жидкий кислород | |
| Тяга, кгс | 22680 | 26990 |
| Скорость, км/ч | 7300 | |
| Потолок, км | >100 | 187 |
| Нагрузка, кг | 900 | |
По массе и размерам и некоторым лётно-техническим характеристикам самолёт подобен немецкой баллистической ракете периода войны — «Фау-2» (V-2). Даже тяга обоих летательных аппаратов оказалась близкой, хотя двигатели разные.[6]
Ответственные за программу X-15 сотрудники North American Aviation
- Главный инженер программы — Чарльз Фелтц[7]
- Помощники главного инженера — Раун Робинсон и Бад Беннер[8]
- Начальник лётных испытаний — Кью Си Харви[9]
- Инженер по лётным испытаниям — Сэм Рихтер[8]
- Главный врач программы — Тобиас Фридман[10]
- Начальник лётно-подъёмного состава — Дюк Литтлтон[11]
- Лётчик-испытатель компании — Элвин Уайт[12]
Компании исполнители
В разработке и производстве X-15 участвовали более трёхсот компаний.[8] Некоторые из них:
- Техническое руководство проектом, системная инженерия — North American Aviation, Inc., Колумбус, Огайо;
- Реактивная двигательная установка — Thiokol Chemical Corp., Бристоль, Пенсильвания;[13]
- Ракетный двигатель XLR-99 с модификациями — Thiokol Chemical Corp., Reaction Motors, Inc., Денвилл, Нью-Джерси;[14]
- Вспомогательная силовая установка — General Electric Co., Rocket Engine Section, Эвендейл, Огайо;[15]
- Жидкостная азотная система охлаждения, система герметизации и наддува кабины, система контроля давления и температуры — Garrett Corp., AiResearch Manufacturing Co., Лос-Анджелес, Калифорния;[8]
- Бортовая аппаратура и приборы — Lear, Inc., Instrument Division, Гранд-Рапидс, Мичиган;[8]
- Бортовое навигационное оборудование — Bowmar Instrument Corp., Форт-Уэйн, Индиана;[16]
- Электронная приборная система — Sperry Rand Corp., Sperry Gyroscope Co., Гарден-Сити, Нью-Йорк;[8]
- Аппаратура заатмосферного контроля — Bell Aircraft Corp., Avionics Division, Буффало, Нью-Йорк;[8]
- Бортовой радиолокационный маяк-ответчик — Lockheed Aircraft Corp., Stavid Engineering, Inc., Плейнфилд, Нью-Джерси;[17]
- Стойкое керамическое термопокрытие марки Rokide — Norton Co., Refractories Division, Вустер, Массачусетс;[18]
- Жаропрочный никелево-хромовый сплав для поверхностей корпуса марки Inconel X — International Nickel Co., Нью-Йорк;[8]
- Высотно-компенсирующий костюм пилота — David Clark Company, Inc., Вустер, Массачусетс.[8]
Ход полёта
Отцепка от самолёта-носителя, набор скорости и высоты, отключение двигателя, полёт по инерции за пределы плотной земной атмосферы, достижение динамического потолка, баллистический спуск, вход в атмосферу, выход из пикирования, снижение, посадка.[19]
Лётчик выполнял воздушный старт с внешней подвески под крылом стратегического бомбардировщика B-52 на высоте около 15 км. Приземлялся на дне высохшего солёного озера. Общее время полёта после отделения от носителя около 15 минут. Совершено 199 полётов. Высота полётов до 107 км, скорость до М=6,72.
Полёты начались в 1959 году.[12] Специально центр управления полётами оборудован на авиабазе «Эдвардс».[5] В наземном обслуживании аппаратов участвовало около ста человек лётно-подъёмного состава.[20]
Подготовка полёта
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[20]. 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 прилёте[21]. Перед вылетом пилот надевал ВКК 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 отделения 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.[22]
Рекордные полёты
Рекордным полётом, совершённым по программе Х-15, стал полёт пилота Джозефа 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 для самолёта, продержавшийся с 1963 до 2004[23]. Максимальная скорость — 7274 км/ч. Максимальная высота — 107,96 км. Рекорд установлен самолётом X-15 #3, номер 56-6672.
Профиль большинства полётов 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.
Полёты на высоту более 80 км (50 миль), считавшиеся космическими
В таблице представлены полеты на самолёте X-15 на высоту более 50 миль (ок. 80,5 км).[24] Такие полёты считаются в США космическими, а люди, преодолевшие эту высоту, — астронавтами.
| Дата | Лётчик-астронавт | №
полёта |
№
самолёта |
№ полёта
самолёта |
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 |
Ставший впоследствии первым человеком на Луне Нил Армстронг тоже был лётчиком Х-15 с ноября 1960 по июль 1962 года. Он совершил на самолётах № 1 и 3 семь полётов, но в таблицу его полёты не входят. Самый высокий его полёт на 39,3 мили (63,2 км). Он покинул проект, чтобы в сентябре 1962 года пройти отбор в астронавты НАСА второго набора.[25]
Полёт № 191 закончился катастрофой.[26] Майкл Адамс, достигнув в своём седьмом полёте желанную высоту, погиб, когда по неустановленным причинам полёт на скорости M=5 и высоте 18,9 км стал неуправляемым и самолёт разрушился. Это сыграло немалую роль в закрытии проекта. Его имя — одно из 24 начертанных на сооружённом в 1991 году «Космическом зеркале»[27].
Выше линии Кармана (высота границы космоса по правилам FAI) Х-15 поднял только Уокер, причём дважды. Имя Джозефа Уокера отсутствует на «Космическом зеркале», хотя он погиб в авиакатастрофе в 1966 году, раньше Адамса. Но там есть имена лётчиков из набора астронавтов, не совершавших космических полётов, а разбившихся на тренировочном самолёте во время подготовки.
Развитие проекта
Помимо X-20, рассматривался проект X-15B — увеличенный X-15 с двухместной кабиной (лётчик с наблюдателем), доставляемый на орбиту ракетой-носителем Saturn I. Он развивал бы орбитальную скорость (около 29000 км/ч) на высоте до 3220 км.[22]
См. также
- Гиперзвуковой летательный аппарат
- Суборбитальный космический полёт
- X-20 Dyna Soar
- SpaceShipOne
- «Барьер неизвестности» (фантастический фильм о советском ракетоплане «Циклон», примерном аналоге X-15)
- Silbervogel
Примечания
- 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.
- Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 79.
- 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.
- Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 402.
- Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 77.
- Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 79-80.
- Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 13.
- 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.
- Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 21.
- Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 85.
- Evans, The X-15 Rocket Plane, 2013, p. 61.
- Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 264.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 78.
- Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 266.
- Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 266-268.
- Stimson, The X-15 Points into Space, 1960, p. 268.
- SpaceShipOne
- «Новости космонавтики» Т.15 № 10 (273) 2005
- Armstrong, Neil Alden
- Общий список астронавтов США
- Мемориал астронавтов на мысе Канаверал
Литература
- Лукашевич В. П., Афанасьев А. Б. Космические крылья — М.: ЛенТа Странствий, 2009, 496с.- ил.
- Гл. 5 Гиперзвуковой ракетоплан Х-15 (с.83-104)
- Evans, Michelle L. The X-15 Rocket Plane: Flying the First Wings Into Space. (англ.) — Lincoln and London: University of Nebraska Press, 2013. — 488 p. — (Outward odyssey : a people’s history of spaceflight) — ISBN 978-0-8032-2840-5
- Stimson, Thomas E. The X-15 Points into Space. (англ.) // Popular Mechanics — Chicago. Ill.: Popular Mechanics Company, May 1960. — Vol.113 — No.5 — 272 p.
- David, Heather. X-15 Moves Nearer Space Flight: Powerplant has yet to be ‘given its head’. (англ.) // Missiles and Rockets : The Missile & Space Weekly. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, November 28, 1960. — Vol. 7 — No. 22 — P. 19-19.