На первый взгляд можно подумать, что вышеописанные проекты крылатых ракет, сверхзвуковых самолетов-разведчиков и высотных бомбардировщиков не имеют прямого отношения к космическим программам. Однако это не так. Высокие скорости, способность подниматься в стратосферу, огромная грузоподъемность, обусловленная необходимостью нести на себе большие запасы топлива, делали «Бурю», «Буран», «Навахо», «Валькирию», «Черного дрозда» и «Сотку» столь же эффективными носителями для космических аппаратов, какими являлись тяжелые баллистические ракеты. Но в отличие от баллистических ракет они имели очевидное преимущество, не нуждаясь в необычайно сложных и дорогих стартовых комплексах, привязанных к конкретным территориальным зонам. Кроме того, в отличие от баллистических ракет, все эти аппараты можно было сделать «возвращаемыми» и использовать много раз.

Разумеется, потенциальные возможности межконтинентальных крылатых ракет и тяжелых сверхзвуковых самолетов не остались незамеченными конструкторами. В разное время предлагались разнообразные аэрокосмические комплексы на базе носителей от крылатых ракет до тяжелых бомбардировщиков. Казалось, необходимо сделать самую малость: разработать надежный космоплан, который мог бы выходить на низкую или высокую околоземную орбиту, стартуя в нужный момент с этого носителя.

Такие космопланы могли стать основой новой космической программы или даже новой космонавтики, в корне изменив представления о том, как должен выглядеть космический корабль. Однако ничего подобного в нашей истории не произошло…

Почему? Ниже мы попробуем ответить и на этот вопрос.

Америка по праву гордится своей авиацией. И это правильно, ведь тут есть чем гордиться.

На счету американцев не только первый полет крылатого аппарата тяжелее воздуха (братья Райт, 17 октября 1903 года), но и целый венок мировых авиационных рекордов: по скорости, по дальности беспосадочного полета, по грузоподъемности, по высоте. Отдельные из этих рекордов оспариваются, другие со временем перестали быть рекордами. Но любовь американцев к своей авиации непреходяща, летчики в этой стране всегда были на положении национальных героев, а ВВС вкупе с авиацией ВМФ считались и считаются до сих пор основой военной мощи США, инструментом по преобразованию мира в пользу американских налогоплательщиков.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что когда во время Второй мировой войны разведка из Европы стала докладывать о появлении у нацистов новых истребителей — реактивного «Ме-262» и ракетного «Ме-163», — в Министерстве обороны США забеспокоились и приняли соответствующие меры.

В декабре 1943 года на совместном заседании представители ВВС, ВМС и промышленности США наметили программу исследования высоких скоростей полета с перспективой их использования для военных целей. Поскольку промышленность в то время была перегружена массовым производством боевых самолетов, лишь фирма «Белл» («Bell Aircraft Corp.») согласилась взяться за эту программу. 30 ноября 1944 года с ней было подписано соглашение о строительстве опытного самолета с жидкостным ракетным двигателем «М-Икс-524» (первоначальное обозначение «МХ-524», затем «МХ-1», «XS-1» и последнее — «Х-1»).

Основные технические параметры машины были сформулированы специалистами Национального консультативного совета по аэронавтике НАКА, а строительство финансировалось военно-воздушными силами. В конце 1944 года группа инженеров под руководством конструктора Вудса приступила к проектированию «Х-1».

В январе 1946 года образец гиперзвукового ракетоплана был построен. Первые его испытания были направлены на отработку аэродинамических характеристик планера и осуществлялись следующим образом. Не оснащенный двигателем опытный планер «Х-1» на скорости 240 км/ч отделялся от носителя, которым служил бомбардировщик «В-29», затем планировал и приземлялся на аэродром.

Однако уже 9 декабря 1946 года испытатель Чальмерс Гудлин поднял в воздух второй экземпляр «Х-1» с ракетным двигателем, к двадцатому полету достигнув скорости, близкой к звуковой. Еще через год летчик Чарльз Егер впервые на «Х-1» превысил скорость звука.

До января 1949 года было совершено еще около 80 полетов.

Последний был выполнен при самостоятельном старте с земли с половинным запасом топлива. Всего компания «Белл» изготовила три самолета «Х-1», последний из которых в 1951 году потерпел катастрофу и разбился, первый был передан в музей в 1949 году, а второй был модернизирован и получил наименование «Икс-IE» («Х-1Е»).

Самолет «Х-1» представлял собой среднеплан (длина — 9,45 метра, высота — 3,26 метра, взлетная масса г- 6354 килограмма), построенный по классической схеме, с прямым трапециевидным крылом (размах — 8,54 метра), оснащенным закрылками и элеронами. Обшивка крыла выполнялась из дюралевых листов толщиной 12,7 миллиметра в околофюзеляжных частях и приблизительно 3,2 миллиметра на концах.

Оперение — классической схемы, с рулями высоты и направления, причем стабилизатор закреплен шарнирно и оснащен серводвигателем с винтовым домкратом, обеспечивающим изменение угла установки стабилизатора в полете.

Так как самолет рассчитывался на максимальную скорость около 2720 км/ч, то основное внимание было уделено аэродинамическому проектированию фюзеляжа.

В рамках предварительных исследований проводился анализ траекторий баллистических моделей и возникающих при их движении ударных волн. Эти исследования проводились с использованием фотоснимков, полученных при испытаниях на баллистических трассах, которые дополнялись испытаниями соответствующих моделей в аэродинамической трубе. В результате было установлено, что наилучшей для корпуса сверхзвукового самолета является форма, подобная форме снаряда. Из этих соображений кабина пилота была полностью вписана в геометрический контур фюзеляжа с использованием для этого неразъемного фонаря и расположенной с правой стороны дверцы кабины. Частые аварии и катастрофы вынудили конструкторов использовать типовой фонарь кабины с неподвижной передней и откидной остальной частью.

Трехстоечное шасси с одинарными колесами полностью убиралось в фюзеляж. Планер самолета был рассчитан на перегрузки от +18 до -10 g.

Все ракетопланы «Х-1» были снабжены четырехкамерными жидкостными ракетными двигателями «XLR-11-RM-5» производства компании «Риэкшн моторз» («Reaction Motor Inc») с тягой 2722 килограмма Система управления двигателем позволяла включать в работу любое число камер (от одной до всех четырех), каждая из которых развивала максимальную тягу в 680,5 килограмма. Топливо (спирт и жидкий кислород) находилось в баках, размещенных соответственно за узлами крепления крыла и перед ним.

В проекте предусматривалось, что топливо будет подаваться к двигателю с помощью насосов, однако в самолете «Х-1» была применена вытеснительная система подачи, поскольку насос с необходимыми характеристиками своевременно разработать не удалось. Вытеснительная система состояла из 12 сферических баллонов с азотом, что значительно увеличило собственную массу самолета. В целях уменьшения взлетной массы количество топлива ограничили до 2310 килограммов, что повлекло за собой сокращение времени работы двигателя с планировавшихся 10 до 2,5 минут.

В конце 1951 года начались работы по созданию ракетоплана «Икс-1А» («Х-1 А»), представляющего собой усовершенствованный вариант третьего образца самолета «Х-1», который предназначался для исследований при более высоких сверхзвуковых скоростях полета.

Для того чтобы увеличить скорость ракетоплана, конструкторам пришлось увеличить запас топлива на 2680 килограммов и продлить время работы двигательной установки при максимальной тяге до 4,2 минуты. Конструктивно это привело к удлинению фюзеляжа на 1,4 метра, что позволило разместить дополнительные топливные баки.

В целях повышения безопасности на период проведения испытаний самолета жидкий кислород заменили раствором перекиси водорода Летные испытания «Х-1А» были начаты в апреле 1953 года. 12 декабря пилот Егер достиг на нем максимальной скорости 2655 км/ч (М = 2,5) на высоте свыше 21 километра, а летом 1954 года — максимальной высоты 27450 метров.

Летом 1955 года ракетоплан «Х-1А» взорвался спустя 17 секунд после его отделения от самолета-носителя «В-29».

Второй экземпляр «Х-1А», приспособленный для проведения исследований аэродинамического нагрева, получил обозначение «Икс-1Б» («Х-1В»). Исследования проводились с 1954 по 1958 год, после чего машина была переоборудована для оценки эффективности системы трехосного струйного (реактивного) управления.

Кроме вышеназванных пяти ракетопланов, был построен также опытный образец модификации «Икс-1Д» («X-1D») (программа «Х-1С» была аннулирована до завершения разработки соответствующего варианта самолета), который взорвался 22 августа 1951 года в момент отделения от носителя «В-50».

Проведя первую серию испытаний ракетопланов «Х-1», фирма «Белл» совместно с НАКА и ВВС начали проектирование нового ракетного самолета «Икс-2» («Х-2») для исследований аэро и термодинамических явлений на скорости в 3 Маха. Предполагалось, что постепенно, по мере модернизации, «Х-2» сможет достигнуть высоты в 60 километров.

Первый опытный образец «Х-2» был построен в 1952 году. Он представлял собой моноплан классической схемы (длина — 13,4 метра, высота — 4,13 метра, взлетная масса — 13 000 килограммов) с низкорасположенным стреловидным крылом (размах — 9,76 метра, угол стреловидности — 40°), имеющим острую переднюю кромку.

Крыло оснащено носовыми щитками, расположенными приблизительно на 2/5 длины передней кромки, а также обычными элеронами, снабженными триммерами. Стабилизатор — стреловидный, управляемый, а киль — прямой, с рулем направления.

Фюзеляж в центральной части имел форму, близкую к цилиндрической, а передняя и хвостовая части — конусообразную. На верхней и нижней поверхностях фюзеляжа находились два больших продольных обтекателя, которые закрывали проводку и оборудование системы управления, а также выпускаемую во время приземления лыжу. Крыло, оперение и фюзеляж были выполнены из нержавеющей стали.

Предназначение ракетоплана для полетов на больших скоростях и высотах потребовало разработки безотказного и безопасного способа катапультирования пилота в случае аварии.

В своем выборе конструкторы остановились на варианте отделения всей кабины от самолета. Кабина имела теплоизоляционное покрытие и стационарное переднее остекление, состоящее из двух стекол. Стекла не только сохраняли свои свойства до температуры 540 °C, но и поглощали инфракрасные лучи.

На «Х-2» использовался восьмикамерный ракетный двигатель «XLR-25CW» фирмы «Кертисс-Райт» («CurtissWright») с максимальной тягой 7250 килограммов. Двигатель был оснащен насосами для подачи топлива (этиловый спирт и жидкий кислород), а также оборудованием для запуска, выключения и регулирования тяги во время полета. Емкость топливных баков обеспечивала работу двигателя в течении 2,3–6 минут.

Сначала, как и заведено, в июне 1952 года было выполнено несколько планирующих полетов «Х-2» со специально приспособленного для этой цели бомбардировщика «В-50» и облет с работающим двигателем. Однако вторая попытка полета с запуском двигателя привела к катастрофе. 12 мая 1953 года во время заправки топливных баков опытного ракетоплана в воздухе, когда «Х-2» находился еще в бомбоотсеке носителя, произошел взрыв, самолет вспыхнул и сгорел в воздухе. Погибли пилот Скип Зиглер и два члена экипажа «В-50», подготавливавшие «Х-2» к самостоятельному полету.

Второй экземпляр ракетоплана построили лишь в 1955 году, а его облет с работающим двигателем состоялся в ноябре.

Позже, 25 июля 1956 года, пилот Айвен Кинчело на «Х-2» достиг рекордной скорости в горизонтальном полете — 3360 км/ч, а 7 сентября 1956 года — рекордной высоты в 38 430 метров.

Второй опытный образец постигла участь первого. Всего лишь через 20 дней после рекордного полета произошла катастрофа, а пилот Милбурн Апт погиб. Причины катастрофы выяснить так и не удалось.

Эксперименты с ракетопланами «Х-1» и «Х-2» были необходимы прежде всего для того, чтобы опытным путем выяснить, как будет вести себя летательный аппарат, сделанный по самолетной схеме, на скоростях, в несколько раз превышающих звуковую. Об использовании ракетопланов в качестве орбитальных самолетов пока никто не говорил. Однако идея, активно обсуждавшаяся в 30-е годы в Советской России и Германии, наконец-то привлекла внимание и в Америке.

«Пионером» здесь выступил китаец Цзян Сюсэнь, профессор Калифорнийского технологического института, занимавшийся аэродинамикой высокоскоростных летательных аппаратов. В 1949 году, обобщив данные о перспективных исследованиях в этой области, полученные из завоеванной Германии, он предложил собственный проект крылатой пассажирской ракеты.

Согласно проекту китайского ученого, ракета на десять пассажиров длиной 24 метра со стартовым весом в 50 тонн должна иметь почти вертикальный старт. Через 150 секунд, на высоте 160 километров, намечалась «отсечка» двигателя.

Вершина «невозмущенного эллипса», то есть наивысшего участка траектории полета, лежала бы на высоте 480 километров над уровнем моря на расстоянии по горизонтали, вдвое превышающем эту высоту. Крылатая ракета входила бы в плотные слои атмосферы через 15 минут после старта, покрыв расстояние по горизонту в 1920 километров.

Цзян Сюсэнь считал, что аэродинамическое равновесие для крылатой ракеты при данной скорости наступит на высоте 43 километров, после чего она начнет планирование, которое даст возможность пролететь еще 2880 километров.

Посадочная скорость в результате будет составлять всего лишь 240 км/ч, что позволит произвести нормальную посадку.

Например, весь полет такой крылатой ракеты от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса будет продолжаться не более 45 минут, что позволит ей прибыть в Лос-Анджелес на несколько часов раньше своего старта — по местному времени, разумеется.

Предложение Сюсэня было детально проанализировано сотрудником полигона Уайт Сандс Гарри Стайном в его докладе, прочитанном на 11-м ежегодном конгрессе «Американского ракетного общества», проходившем в Нью-Йорке с 26 по 29 ноября 1956 года. За истекшее время проект был доработан и претерпел некоторые изменения.

Полезная нагрузка, включая пилота, приборы, систему охлаждения, кислородную аппаратуру и прочее, была доведена до 660 килограммов (против 2 тонн у Цзяна Сюсэня).

Корпус самой ракеты весил по новому проекту 9320 килограммов, топливо — 13 600 килограммов (жидкий кислород) и 5900 килограммов (бензин), сжатый газ — 225 килограммов.

Таким образом, стартовый вес ракеты удалось снизить до 29,5 тонны.

Тяга, развиваемая ракетным двигателем, должна была составить 54 тонны; при этом предполагалось, что стартовое ускорение будет увеличиваться от 1,83 g до 5,45 g в момент «отсечки» двигателя. Если бы ракетный корабль поднимался почти вертикально в течение всего периода работы двигателя, то есть 90 секунд, то максимальная высота подъема была бы равна 90 километрам. Независимо от того, стартует ли корабль почти вертикально или наклонно, на определенном участке пассажиры должны были бы испытывать состояние невесомости в течение примерно шести минут.

Много думали о создании ракетного пассажирского корабля для путешествий на большие расстояния и такие специалисты, как директор Пенемюнде Вальтер Дорнбергер и его бывший подчиненный Крафт Эрике. По окончании войны эти двое были вывезены в США и вошли в штат фирмы «Белл». Там они разработали проект ракетного аппарата, подобного бомбардировщику-«антиподу» Зенгера, и в начале 1952 года даже съездили во Францию, тщетно пытаясь убедить Эйгена Зенгера прибыть в Соединенные Штаты, чтобы присоединиться к фирме «Белл».

Ранние проекты Дорнбергера и Эрике представляли собой варианты бомбардировщика Зенгера-Бредт, однако прямые крылья с клиновидным профилем вскоре уступили дельтовидному в плане крылу.

Результатом работы Дорнбергера и Эрике стал двухступенчатый ракетный корабль. Обе ступени представляли собой соединенные параллельно друг с другом пилотируемые ракеты с дельтовидными крыльями; причем пассажиры должны были размещаться во второй ступени. Схема полета ракетного корабля Дорнбергера выглядела следующим образом. При старте одновременно включаются все ракетные установки — пять в нижней ступени и три в верхней. Три двигателя верхней ступени первое время питаются топливом из баков нижней ступени, таким образом дополнительная тяга достигается без увеличения стартового веса. Отделение ступеней происходит через 130 секунд после старта: нижняя ступень совершает посадку, а верхняя — продолжает полет. Наибольшее ускорение (3,5 g) корабль испытывает при достижении максимальной скорости — 3,75 км/с, однако все пассажиры должны выдерживать его даже без предварительной тренировки.

В условиях невесомости для удобства пассажиров один двигатель продолжает работать на полную мощность для того, чтобы обеспечить ускорение в 0,25 g. Максимальная высота полета составляет 44 километра, а продолжительность — 75 минут.

Этот проект привлек внимание руководителей фирмы «Белл». В апреле 1952 года на основе разработок по ракетному кораблю Дорнбергера они предложили командованию ВВС построить пилотируемую «ракету-бомбардировщик», названную «БоМи» («BoMi» — сокращение от «Bomber-Missile»).

«БоМи» представлял собой практически точное воспроизведение двухступенчатой крылатой ракеты Дорнбергера-Эрике, но с учетом военного применения. Первая ступень (стартовый ускоритель) имела длину почти 36,6 метра и размах крыла 18,3 метра и несла экипаж из двух человек. Вторая ступень (планирующая ракета) была 18,3 метра в длину с крылом 10,7 метра в размахе, несла одного пилота и полезную нагрузку — ядерную боеголовку массой 1814 килограммов.

Стартовый вес аппарата «БоМи», включая боевую нагрузку, составлял 362 880 килограммов.

В качестве топлива для обеих ступеней планировалось использовать несимметричный диметилгидразин и четырехокись азота (N204).

Руководство фирмы «Белл» уверяло командование ВВС, что в случае принятия проекта американская армия через несколько лет получит суборбитальный ядерный носитель с дальностью полета 4800 километров, способный развивать скорость около 4 Махов на высоте 30,5 километра. Был также предложен орбитальный вариант «БоМи», включавший стартовую ступень длиной 44 метра и вторую ступень длиной 22,78 метра с полезной нагрузкой 6350 килограммов.

В отсеке полезной нагрузки должны были помещаться две ядерные бомбы. Компоненты ракетного топлива для орбитального варианта были заменены на жидкий кислород и жидкий водород.

Эскизный проект «БоМи» фирма «Белл» подготовила 10 апреля 1953 года, однако в результате анализа было выявлено несколько серьезных просчетов. Наиболее серьезные вопросы вызывала система охлаждения; кроме того, показатели аэродинамического совершенства, указанные фирмой «Белл», были откровенно завышены.

Тем не менее 1 апреля 1954 года ВВС заключили с фирмой «Белл» контракт на проведение исследований системы оружия «М-Икс-2276» («МХ-2276»), основанной на концепции ракетоплана. Ракетоплан «МХ-2276» должен был обеспечить разведку и бомбометание над вражеской территорией, имея максимальную скорость 6,6 км/с на высоте 79 километров и дальность действия — 17000 километров.

Официальный срок контракта истек в мае 1955 года, но компания «Белл» продолжила исследования на собственные средства и к декабрю выпустила документацию на различные варианты двухступенчатой ракеты «БоМи» и ракетоплана «МХ-2276».

Параллельно командование ВВС потребовало от компании «БОИНГ» включить в программу исследований по совершенствованию бомбардировщика «В-58» («Project MX-2145») тему ракетопланов. Проведя соответствующие расчеты, инженеры «Боинга» доказали, что будет гораздо проще и выгоднее разработать аппарат, который в ходе выполнения боевого задания может облететь Землю по орбите, вместо того чтобы возвращаться после атаки назад. При этом они отмечали трудности в проектировании конструкции, которая могла бы выдерживать высокий нагрев и напряжения в конструкции, ожидаемые при таком полете, но рекомендовали продолжить исследования из-за большого военного потенциала рассматриваемой системы.

4 января 1955 года военно-воздушные силы объявили конкурс на создание самолета-разведчика с дальностью полета 4800 километров на высоте более 30,5 километра. Проект получил название «Система 118П» («118Р»). В конкурсе приняли участие несколько авиационных компаний, но контракт получила фирма «Белл».

Новое предложение «Белл» было по сути следующим шагом в развитии проекта «БоМи». Теперь двухступенчатая ракета должна была поднимать ракетоплан на высоту 50,3 километра, разгоняя его до скорости в 15 Махов!

Предложением компании «Белл» предусматривалось разбиение работ по проекту «118П» на три стадии. На первой стадии проектировался аппарат с дальностью действия 8000 километров, на второй — с дальностью 16 000 километров, на третьей стадии разрабатывался аппарат с «глобальной» дальностью, подразумевающей орбитальный полет.

Таким образом, усилия по «БоМи» и системе «118П» были объединены, и в марте 1956 года компания «Белл» заполучила контракт стоимостью 1,2 миллиона долларов на разработку проекта высотного ракетоплана-разведчика «459Л» («459L»), известного ныне как проект «Брасс Белл» («Brass Bell»). Новая разведывательная система должна была поступить на вооружение ВВС в третьем квартале 1959 года. В конечном виде летательный аппарат «Брасс Белл» выглядел так. Пилотируемый ракетоплан с разведывательной аппаратурой должен был запускаться на высоту 51,8 километра с помощью двухступенчатой баллистической ракеты «Атлас»; при этом максимальная скорость ракетоплана составила бы 5,4 км/с. Ожидалось получение дальности 10 000 километров.

Инженеры «Белл» утверждали, что путем добавления еще одной разгонной ступени дальность полета их нового ракетоплана может быть увеличена до 18 500 километров с максимальной скоростью полета 6,7 км/с, хотя по факту эта возможность рассматривались лишь теоретически.

При том, что система «118П» заказывалась как перспективный разведчик, командование ВВС не исключало возможности использовать ее в качестве бомбардировщика. Еще в декабре 1955 года представители военно-воздушных сил обратились к ведущим авиационным фирмам с просьбой провести анализ и определить техническое задание к эскизному проекту пилотируемого гиперзвукового бомбардировщика.

Шесть компаний, включая «Боинг», «Конвейр», «Норт Америкен», «Рипаблик», «Дуглас» и «Макдоннелл», ответили на этот запрос и предприняли соответствующие действия. 12 июня 1956 года ими были выпущены предложения по проекту «SR-126», получивший впоследствии название «РоБо» («RoBo»). Три подрядчика — «Конвейр», «Дуглас» и «Норт Америкен» — получили средства на исследования по этой теме общей суммой 860 тысяч долларов. Цель исследований состояла в том, чтобы определить перспективы создания большой гиперзвуковой бомбардировочной системы.

Одной из возможных конструкций, которая рассматривалась в рамках этой программы, как раз и была конструкция ракетоплана с баллистическим ускорителем, подобная «BoМи» и «Брасс Белл».

В поддержку проектов «РоБо» и «Брасс Белл» ВВС инициализировали программу исследований, названную «Программа изучения гиперзвукового оружия» — «Хьювардс» («HYWARDS»).

Решаемые в ее рамках задачи были впервые сформулированы в требованиях к перспективному самолету «SR-131», выпущенных в ноябре 1956 года. Впоследствии программа «Хьювардс» получила непосредственное воплощение в проекте «Система 455Л» («455L»). Основным назначением программы было получение научно-исследовательских данных по аэродинамике и техническим проблемам, связанным с высокоскоростным (до 15 Махов) полетом в атмосфере и планирующим возвращением из космоса. Аппарат «Хьювардс» также должен был служить в качестве летающей лаборатории при разработке систем, которые будут использованы в конструкции будущих ракетопланов.

Для аппарата «Хьювардс» были отобраны четыре двигателя: первый, конструкции фирмы «Белл», работал на экзотическим топливе фтор-аммиак, развивая тягу 16000 килограммов; второй, тягой 25175 килограммов, был взят от баллистической ракеты «Атлас»; третий, тягой 27216 килограммов, был взят от баллистической ракеты «Титан»; четвертый двигатель «XLR-99», развивающий тягу 25 855 килограммов, использовался на орбитальном самолете «Х-15».

Ожидалось, что один из этих двигателей сможет разогнать «Хьювардс» до скорости 3,7 км/с и поднять на высоту 110 километров.

На первом этапе испытаний экспериментальный аппарат должен был стартовать с воздушного носителя; для более поздних опытов предполагался вертикальный старт с использованием модифицированной баллистической ракеты.

Две научные группы НАКА, одна в Исследовательском центре имени Лэнгли (Хэмптон, штат Вирджиния) и другая в Исследовательском центре имени Эймса (Моффетфилд. штат Калифорния), проводили изучение возможных конфигураций аппарата «Хьювардс». Группу в Лэнгли возглавлял Джон Бекер, который отвечал за аэродинамику экспериментального самолета «Х-15». Последний отчет Лэнгли, выпущенный 17 января 1957 года, содержал описание такой конструкции «Хьювардс», которая позволила бы выйти на проектную скорость в 18 Махов!

Расчетный анализ нагрева этой конструкции при ее подъеме на орбитальную высоту показал, что оптимальным является вариант планера, имеющий вынесенный вперед фюзеляж с плоским «днищем» и дельтовидное крыло. При этой форме удалось минимизировать потребное количество теплозащиты вне зависимости от ее типа. Эта конфигурация значительно отличалась от ранних проектов фирмы «Белл», в которых использовалось более традиционное среднее расположение крыла, что, разумеется, сказалось на дальнейших разработках компании.

Исследовательская группа из Аэронавигационной лаборатории центра имени Эймса разработала свой вариант аппарата «Хьювардс», являвшегося по сути модификацией созданной здесь ранее модели скоростного планера под скорость 10 Махов. Однако дальность полета этого аппарата была ниже, чем у ракетоплана центра Лэнгли: 3200 против 5100 километров. Чтобы достигнуть высокого аэродинамического качества, сотрудники лаборатории Эймса использовали преимущества подъемной силы, создаваемой за счет интерференции, когда область давления от фюзеляжа распространяется на крыло. К сожалению, при этом весь фюзеляж располагался в области «горячего потока» и требовал дополнительного охлаждения.

Итоги исследовательских программ «РоБо» и «Хьювардс» были подведены в июне 1957 года. На основе полученных данных, результатов расчетов и эскизных проектов командование военно-воздушных сил констатировало, что концепция ракетоплана вполне жизнеспособна и такие летательные аппараты могут быть использованы в качестве системы оружия.

Оставалось еще много нерешенных проблем в части двигательных установок (к тому времени еще не имелось надежных мощных носителей); не была разработана подходящая система жизнеобеспечения пилота. Однако высказывалась надежда, что прототип военного ракетоплана может совершить первый полет в 1965 году, а полностью готовая система типа «РоБо» могла бы появиться к 1974 году.

Интересно, что в марте 1960 года конструкторы фирмы «Белл» вновь вернулись к проекту гиперзвуковой пассажирской транспортной системы, основанной на работах Дорнбергера и Эрике. Ожидалось, что система могла быть введена в действие в середине 1980-х годов. Теперь ее первая ступень представляла собой не крылатую ракету, а обычный самолет с дельтовидным крылом, оснащенный шестью мощными воздушно-реактивными двигателями. Эти двигатели должны были функционировать в трех режимах: как обычный турбореактивный двигатель (до высоты 15,25 километра), как комбинированный турбопрямоточный двигатель и, в конечном счете, как чисто прямоточный двигатель (на высоте 36,6 километра при скорости 5,2 Маха). При достижении максимально возможной высоты и скорости запускался двигатель второй ступени. Она представляла собой суборбитальный воздушно-космический аппарат, который разгонялся по рельсовым направляющим, проложенным в верхней части первой ступени. При этом воздушно-космический аппарат имел бы максимальную высоту полета 64 километра и скорость примерно 6,7 км/с. Вспомогательные турбореактивные двигатели позволяли маневрировать перед посадкой, которая могла быть выполнена в любом аэропорту. При всей привлекательности проекта он «умер» прежде, чем началась какая-либо серьезная конструкторская работа.

Программе создания самолета, способного превысить скорость звука в пять и более раз, был дан серьезный толчок 23 декабря 1954 года, когда представители ВВС, ВМС и НАКА подписали Меморандум о сотрудничестве, согласно которому создавался трехсторонний рабочий орган, получивший название «Комитет Х-15» и координировавший все работы по этой программе.

На НАКА возлагались функции контроля за реализацией проекта в целом. ВВС брали на себя изготовление самолета и его приемные испытания на заводе-изготовителе. Затем самолет передавался НАКА, которая проводила программу исследований, с привлечением как своих пилотов, так и пилотов ВВС и ВМС.

Среди двенадцати американских авиакомпаний был объявлен конкурс на создание гиперзвукового самолета, четыре моторостроительные фирмы получили предложение разработать проект ракетного двигателя для него.

Победителем конкурса стала авиационная фирма «Норт Америкен». В ноябре 1955 года с ней был заключен контракт на производство трех самолетов «Икс-15» («Х-15», «NA-240»), а с компанией «Риэкшн Моторз Инк». («Reaction Motors Inc.») в сентябре 1956 года — на производство двигателя «XLR-99».

Проект, представленный «Норт Америкен», предусматривал строительство самолета длиной 15 метров с крыльями стреловидной формы и с размахом — 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 в 27 тонн. Так как продолжительность работы ракетного двигателя не должна была превышать двух минут, на высоту в 15 километров его собирались доставлять с помощью специально переоборудованного для этих целей бомбардировщика «В-52», а затем должно было происходить разделение ракетоплана и самолета-носителя. Два бомбардировщика «В-52» («Boeing B-52A») были модифицированы для подвески ракетоплана под правой консолью крыла, между фюзеляжем и ближней к нему парой двигателей. При этом они получили обозначения «NВ-52А» и «NB-52B». Посадка производилась на скольжении. С использованием ракетоплана «Х-15» предполагалось достигнуть скорости полета около 6 Махов и высоты в 76 километров.

Строительству и облету опытного образца предшествовали не только обычные аэродинамические и прочностные испытания, но также исследования аэродинамического нагрева (исследования проводились на моделях, выполненных в масштабе 1:15, в диапазоне чисел Маха от 0,6 до 7,0) и специальная подготовка пилотов. Будущие пилоты «Х-15» должны были выполнить 2000 «полетов» на тренажере, пройти испытания на центрифуге, в условиях высоких и низких температур окружающей среды, малых давлений и в состоянии невесомости (испытания в условиях невесомости проводились на пикирующем транспортном самолете).

Первый ракетоплан «Х-15» был построен в середине октября 1958 года и с завода доставлен на авиабазу Эдвардс в штате Калифорния. Перевозка самолета сопровождалась большой помпой с привлечением средств массовой информации.

Программа «Х-15» привлекла общественное внимание, особенно после того, как Советский Союз выиграл «гонку» за первый спутник, и многим американцам казалось, что полеты «космического» самолета станут достойным ответом русским.

Второй экземпляр «Х-15» был готов к апрелю 1959 года, а третий — к июню 1961 года.

Первый испытательный полет состоялся 8 июня 1959 года.

Ракетоплан, пилотируемый летчиком-испытателем фирмы «Норт Америкен» Скоттом Кроссфилдом, отделился от самолета-носителя и начал свободный полет. Двигатель во время этого полета не включался, однако даже при этом самолет плохо слушался пилота и совершил несколько совершенно неожиданных разворотов. Лишь мастерство испытателя позволило ему сохранить управление машиной и через пять минут после отделения совершить благополучную посадку на дне высохшего соленого озера, находящегося на территории авиабазы Эдвардс.

Инженеры корпорации «Норт Америкен» учли проблемы первого полета, внеся изменения в систему управления самолета, что сделало дальнейшие испытания более безопасными.

Следующий полет состоялся 17 сентября 1959 года, и впервые производилось включение ракетного двигателя.

Правда, штатный двигатель «XLR-99» к тому времени еще не был готов и полет совершался с использованием двигателей «XLR-11», которые ранее использовались на самолетах «Х-1». Однако даже использование этого двигателя позволило достигнуть скорости свыше 2000 км/ч. Именно с этого момента начинаются интенсивные испытательные полеты самолета «Х-15».

В своем классическом варианте, фигурировавшем под обозначением «Икс-15А» («Х-15А»), представлял собой среднеплан с прямым трапециевидным крылом. Крыло выполнено без кручения, а угол его поперечной установки равен нулю. Единственными подвижными поверхностями крыла являлись закрылки. Система управления — комбинированного типа (реактивно-аэродинамическая). Аэродинамическими исполнительными элементами служили управляемый дифференциальный стабилизатор и управляемые кили (основной и подфюзеляжный). Каждый киль имел неподвижную (околофюзеляжную) и поворотную (концевую) секции. Подфюзеляжный киль был выполнен разъемным.

Его поворотная секция устанавливалась после подвески «Х-15» под самолетом-носителем и отбрасывалась перед посадкой. Неподвижные секции килей оканчивались четырехстворчатыми тормозными щитками большой эффективности.

Система аэродинамического управления дополнялась реактивным управлением, обеспечивающим требуемые летные характеристики самолета при полетах на высоте свыше 36 километров. Система реактивного управления работала на газообразных продуктах разложения перекиси водорода и была оснащена соплами, расположенными в концевых сечениях крыла (четыре сопла управления креном) и в передней части фюзеляжа (два сопла управления по тангажу и два управления по курсу).

Управление аэродинамической и реактивной системами осуществлялось независимо: аэродинамической — с помощью обычной ручки управления и педалей, а реактивной — двумя расположенными по бокам кабины рычагами.

Носовая часть фюзеляжа ракетоплана была выполнена в виде конуса с овальным сечением; в ней размещалась кабина пилота с монолитным эллиптическим фонарем, открывавшимся вверх-назад. Кабина была оснащена катапультируемым сиденьем с двумя стабилизирующими поверхностями и выдвижным экраном, предохраняющим пилота от воздействия большого динамического давления. Пилот выполнял полет в высотном скафандре, изготовленном из пятислойной ткани, покрытой алюминиевой краской. При аварии на больших высотах весь самолет до момента входа в плотные слои атмосферы защищал летчика, играя роль спасательной капсулы. При входе в плотные слои пилот должен был совершить обычное катапультирование.

Носовая часть фюзеляжа второго опытного образца сначала имела заостренный передний обтекатель с удлиняющей иглой. В 1960 году в результате проведенной модификации всем самолетам были приданы «тупые носы», более оправданные при полетах с большими скоростями.

Центральная и хвостовая части фюзеляжа (круглого сечения) были снабжены двумя боковыми гаргротами Цилиндрическая часть занята отсеком оборудования (за кабиной), баком окислителя, баком системы реактивного управления, баком горючего и двигателем. В боковых гаргротах находилась проводка, некоторые элементы оборудования и ниши уборки главных стоек шасси.

Шасси — трехстоечное, убираемое вперед. Передняя стойка — со спаренными колесами, главные — со стальными лыжами, заменяемыми после пяти-шести посадок. Для перемещения по аэродрому задняя часть фюзеляжа устанавливалась на специальной тележке.

Контрольно-измерительная аппаратура ракетоплана (массой около 600 килограммов) насчитывала 650 датчиков температуры, 104 датчика аэродинамических сил и 140 датчиков давления, показания приборов посредством телеметрии передавались на землю. Для обеспечения работоспособности конструкции в условиях аэродинамического нагрева планер был выполнен из нержавеющей стали, сплавов никеля, титана и других жаропрочных материалов. Наибольшее применение нашел сплав инконель-Х, сохраняющий свои прочностные характеристики до температуры 590 °C. Из него были выполнены обшивка, лонжероны крыла и переборки внутри баков, а также толстые носки крыла и оперения. Для лучшего отвода тепла с поверхности самолет был покрашен специальной черной силиконовой краской.

Конструкция самолета была рассчитана на семикратные перегрузки, однако выполнение маневров в атмосфере допускалось с перегрузкой не более 4 g.

Всю программу испытаний самолета «Х-15» можно хронологически разделить на три этапа.

Первый продолжался с 1959 по 1962 год. Уже тогда удалось решить все задачи, которые ставили перед собой организаторы проекта. Была достигнута скорость 6 Махов, высота 75190 метров над поверхностью Земли, 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. Случались и аварии. 5 ноября 1959 года, во время третьего полета второго опытного образца, в одной из камер двигателя произошел взрыв. Скотт Кроссфилд совершил вынужденную посадку на дно высохшего соляного озера. При этом было повреждено хвостовое оперение, и ракетоплан вышел из строя на три месяца. Подобные неисправности происходили и в будущем, но, используя полученный опыт, другие пилоты отрабатывали данную нештатную ситуацию на тренажере.

В 1962 году компания «Норт Америкен» получила заказ на доработку некоторых бортовых систем самолета для решения новых задач, а Комитет Х-15 начал разрабатывать новую программу испытаний. Следующий этап, который рассчитывался на период с 1963 по 1967 год, кроме новых научных исследований, предусматривал попытку достижения скорости в 7 Махов, достижение высоты полета более 80 километров, покрытие самолета специальными теплозащитными материалами, запуск с борта «Х-15» небольшого искусственного спутника Земли.

Новый уровень высоты (76 километров) был достигнут уже 30 апреля 1962 года во время 52-го испытательного полета.

Но так как это был не предел, исследователи составили дополнительную программу, которая предусматривала совершение еще более высотных полетов. Таких полетов состоялось 13. Во время них ракетопланы выходили на высоты более 80 километров, а это уже практически космическое пространство.

С другой стороны, время, проведенное пилотами в космосе, исчислялось всего лишь десятками секунд.

Примечательно, что и тут американские пропагандисты не упустили своего. Когда 17 июля 1962 года «Х-15» впервые забрался на высоту более 80 километров (если быть совсем точным, 95940 метров), число орбитальных пилотируемых космических полетов исчислялось единицами (два в Советском Союзе и четыре в США, два из которых были суборбитальными). И вполне естественно, что американцы за счет полетов на «Х-15» пытались обогнать СССР по числу космонавтов. В самих Соединенных Штатах конец спорам о статусе пилотов «Х-15» положило командование ВВС, официально приравнявшее их к астронавтам. Однако вне США эти полеты никто так и не признал космическими.

За 9 лет испытаний «Х-15» пилотировали 12 летчиков.

Благодаря полетам на «Х-15» они стали довольно известными людьми и участие в программе открыло перед всеми ними блестящие перспективы. Среди них был и Нейл Армстронг — человек, который первым ступил на Луну. Стал астронавтом и Джо Энгл, совершивший два полета на «Спейс Шаттле».

Но вернемся к ракетоплану. В ходе реконструкции второго опытного образца, он был оснащен двумя дополнительными топливными баками, фюзеляж удлинили на 0,74 метров, и на нем была произведена термозащитная обработка поверхности. Модернизированный самолет получил новое обозначение — «Икс-15А-2» («Х-15А-2»). Первый (планирующий) полет на нем был совершен 28 июня 1964 года.

В хвостовой части под фюзеляжем вместо снятой поворотной части нижнего вертикального оперения мог устанавливаться небольшой гиперзвуковой прямоточный воздушнореактивный двигатель фирмы «Марквардт», с которым даже выполнялись полеты. Однако он так и не был испытан в воздухе. 18 ноября 1966 года на «Х-15А-2» была достигнута рекордная скорость — 6840 км/ч (1,9 км/с). 3 октября 1967 года ракетоплан преодолел рубеж в 7273 км/ч (2,02 км/с, 6,72 Маха). До настоящего времени в авиации этот рубеж не превзойден, хотя Международная авиационная федерация (ФАИ) его и не зарегистрировала — «Х-15» взлетал не самостоятельно, а сбрасывался с самолета-носителя.

Форсированный ракетный двигатель «XLR-99», проработавший 141 секунду, позволил 22 августа 1963 года достигнуть и рекордной высоты — 107,9 километров.

Второй этап программы «Х-15» закончился трагически. 15 ноября 1967 года в ходе полета третьего опытного образца погиб пилот Майкл Адаме. Почему произошла эта 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 реальности. Когда ракетоплан уже терпел бедствие, пилот по-прежнему получал информацию о нормальной работе всех систем.

Газеты, которые после подробного освещения первых полетов 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, но в 1968 году судьба программы была поставлена на карту. Именно тогда начался и тут же закончился третий этап испытаний ракетоплана. Было совершено еще 8 полетов, но рекордные результаты превзойти не удалось.

Да такой цели и не ставилось. Руководители программы старались не рисковать, все еще надеясь на благоприятный исход. Однако финансирование на 1969 год не было выделено, и пришлось объявить о завершении программы. Всего состоялось 199 полетов.

В последние годы существования программы «Х-15» в специальной американской литературе обсуждалась концепция составной аэрокосмической системы на основе этого ракетоплана.

Было понятно, что энергетические возможности «Х-15» не позволяют ему самостоятельно выйти на орбиту.

Эксперты указывали, что для выведения «Х-15» на орбиту необходима система из четырех «последовательно возрастающих» ракетопланов со стартовым весом в 14 200 тонн!

При этом первая ступень без полезной нагрузки должна весить 12780 тонн, вторая — 1278 тонн, третья — 127,8 тонн и, наконец, четвертая — 12,78 тонны, а с полезной нагрузкой — 14,2 тонны, то есть столько, сколько весит «Х-15» с пилотом и научным оборудованием на борту. На орбите в таком случае ракетоплан должен оказаться совсем без топлива.

Общий груз, выведенный на орбиту такой системой, составит всего лишь 0,4 % от стартового веса.

Разумеется, на деле все это должно было выглядеть совсем не так. В качестве иллюстрации реальной аэрокосмической системы эксперты обычно рассматривают двухступенчатый вариант «В-52 плюс Х-15».

Как уже было сказано выше, отделение «Х-15» от носителя происходит на высоте 12–13 километров при скорости около 800 км/ч. Это максимум, что может дать практически существующая первая ступень со стартовым весом почти 230 тонн, оснащенная воздушно-реактивными двигателями.

В примере гипотетической ракетной системы из четырех ступеней, аналогичных ракетоплану «Х-15», завышены веса ступеней. В том числе второй ступени — 127,8 тонны. А вот оказывается, если взять эту ступень уже готовую с воздушнореактивными двигателями, то она будет весить почти в два раза больше и прирост скорости обеспечит в десять раз меньше, да притом еще только в наиболее выгодном для авиационных аппаратов диапазоне скоростей и высот. Прибавим к скорости 220 м/сек, обеспечиваемой первой ступенью системы «В-52 плюс Х-15», собственную характеристическую скорость второй ступени, то есть «Х-15», равную примерно 2300 м/с. Что окажется? Общий скоростной потенциал этого прообраза двухступенчатой воздушно-космической системы составит примерно 2500 м/с. Отсюда можно прийти к выводу, что наличие первой ступени в виде дозвукового самолета мало что дает для разгона космического аппарата.

Следовательно, рассуждают эксперты, дозвуковую ступень нужно заменить сверхзвуковой. Так появляется предложение использовать вместо системы «В-52 плюс Х-15» систему «ХВ-70 плюс Х-15». Здесь роль первой ступени вместо дозвукового бомбардировщика «В-52» играет экспериментальный сверхзвуковой самолет «ХВ-70 Валькирия», а второй ступени — модернизированный ракетоплан «Х-15».

Стартовый вес самолета «ХВ-70» примерно такой же, как и «В-52» (около 220 тонн), максимальная скорость — около 3300 км/ч, достижимая высота — около 20 километров. Казалось бы, эта первая ступень для воздушно-космической системы значительно лучше, чем дозвуковой самолет. Однако проведенный американскими специалистами анализ показал, что после подвески на «Валькирию» ракетоплана «Х-15» носитель «ХВ-70» не сможет развивать скорость, соответствующую 3 Махам. Даже без наружных подвесок (то есть при «чистой» аэродинамической конфигурации) на числах Маха, близких к трем, некоторые элементы конструкции «Валькирии» находятся под напряжениями, близкими к предельно допустимым. Прочности самолета может не хватить для того, чтобы нести на большой скорости наружную подвеску.

По мнению отдельных американских специалистов, есть основания полагать, что после подвески ракетоплана «Х-15» под самолет «Х-Би-70» последний вообще не смог бы летать со сверхзвуковыми скоростями…

В октябре 1957 года, менее чем через неделю после того, как советские ракетчики вывели на орбиту первый искусственный спутник Земли, состоялось совещание представителей НАСА и ВВС США, созванное исключительно для обсуждения последствий этого события. В ходе совещания были рассмотрены материалы по «космическим» проектам ВВС. Особое внимание участники уделили крылатым аппаратам, как средству для полета человека в космос.

В результате пришли к решению объединить проекты «Brass Bell», «RoBo» и «HYWARDS» в единую программу разработки, насчитывающую три стадии и названную «Дайна-Сор» («Dyna-Soar», от «Dynamic Soaring» — «Разгон и Планирование»). В основу новой разработки была положена концепция бомбардировщика-«антипода» Эйгена Зенгера. 21 декабря 1957 года командование ВВС выпустило «Директиву 464Л» («464L») о начале первого этапа в разработке системы «Дайна-Сор» — создании небольшого одноместного гиперзвукового ракетоплана.

Главная задача первого этапа состояла в том, чтобы построить экспериментальный летательный аппарат для получения данных о режимах полета, значительно превышающих режимы ракетоплана «Х-15». Ожидалось, что будущий аппарат сможет развивать скорость до 5,5 км/с и достигнет высоты более 50 километров, используя стартовый ускоритель, отобранный для «Хьювардс». На этом же этапе планировалось оценить перспективы военного применения системы «Дайна-Сор».

Вторая стадия предусматривала достижение тех же целей, что и более ранняя программа «Брасс Белл». Двухступенчатый стартовый ускоритель разгонял бы аппарат до скорости 6,7 км/с на высоте 106,8 километра, после чего ракетоплан должен был планировать на дальность 9250 километров.

При этом система должна была уметь производить высококачественное фотографирование и радиолокационную разведку, а в случае необходимости и бомбардировку.

Аппарат, который собирались построить на третьем, заключительном, этапе, должен был решать задачи, предусмотренные для сверхвысотного бомбардировщика «РоБо», способного выходить на околоземную орбиту.

В главе 6 я рассказывал о закрытой конференции, устроенной командованием ВВС на исходе января 1958 года. На этой конференции производился отбор проекта, который мог бы обеспечить скорейший запуск обитаемой капсулы в космическое пространство («Project 7969», «Man in Space Soonest»).

Поскольку мы уже обсуждали предложенные на той конференции проекты, я не буду вновь возвращаться к ним. Замечу только, что те из них, которые представляли собой вариации на тему «орбитального самолета», рассматривались еще и в рамках конкурса, объявленного по программе «Дайна-Сор».

К марту 1958 года выделились два основных подхода к решению задач первого этапа новой программы. Первая концепция получила название «Сателлоид».

Сателлоид представляет собой искусственный спутник Земли, снабженный ракетными двигателями. Идея осуществления полета сателлоида состоит в следующем. Составная ракета имеет в качестве последней ступени самолет. С помощью ракеты-носителя самолет доставляется на высоту 200–300 километров, где разгоняется до первой космической скорости — 8 км/с. Так как на этих высотах еще имеется воздух, то для того, чтобы сателлоид не сошел с орбиты, он снабжается небольшим ЖРД с очень незначительной тягой (порядка нескольких килограммов).

Три авиационные фирмы выбрали концепцию «сателлоида» для своих проектов. Компания «Рипаблик» предлагала планер с дельтовидным крылом массой 7258 килограммов, разгоняемый с помощью трехступенчатого твердотопливного ускорителя и способный нести на борту одну большую ракету класса «Космос-Земля». Фирма «Локхид» представила проект ракетоплана аналогичной конструкции массой 2268 килограммов, однако предложенная в качестве носителя МБР «Атлас» не давала аппарату возможности достичь орбитальной высоты, а значит, и глобальной дальности полета.

Фирма «Норт Америкен», как мы помним, отстаивала проект «Х-15В» — орбитальный двухместный ракетоплан с невозвращаемой ракетой-носителем на ЖРД.

Вторая концепция была основана на схеме высотного полета Эйгена Зенгера, когда ракетоплан «забрасывается» на сравнительно небольшую высоту (порядка 90 километров) и летит по нисходящей траектории («затухающая синусоида»), рикошетируя, отталкиваясь от плотных слоев атмосферы.

Эту схему полета предпочли другие шесть авиафирм, участвовавших в конкурсе. Фирма «Конвейр» предложила планер с дельтовидным крылом массой 5126 килограммов, снабженный воздушно-реактивными двигателями посадки.

Проект фирмы «Дуглас» представлял собой планер весом 5897 килограммов со стреловидным крылом, стартующий с помощью трех модифицированных ступеней баллистических ракет «Минитмен», работающих параллельно. Фирма «Макдоннелл» предложила аналогичный проект, но выбрала в качестве носителя модифицированную МБР «Атлас».

Фирма «Нортроп» предложила планер массой 6441 килограмма, запускаемый «гибридным» ускорителем, использующим твердое горючее и жидкий окислитель. Группа «Белл-Мартин» разработала планер массой 6033 килограмма с дельтовидным крылом и экипажем из двух человек; в качестве ракеты-носителя собирались использовать модифицированную МБР «Титан». Фирмы «Боинг» и «Воут» («Vought») предложили совместный проект небольшого планера весом 2948 килограммов с дельтовидным крылом со стартовым ускорителем на базе связки МБР «Минитмен». 14 ноября 1958 года ВВС и НАСА заключили соглашение, очерчивающее границы участия Аэрокосмического агентства в программе «Дайна-Сор». При этом ВВС брали на себя финансирование и руководство программой, а НАСА отвечало только за научно-технические исследования и консультации.

В результате был сформирован межведомственный Технический совет, которому и предстояло сделать окончательный выбор в пользу того или иного проекта.

Из всех авиационных фирм, участвовавших в конкурсе, только группы «Белл-Мартин» и «Боинг-Воут» предприняли попытку разработать действительно орбитальный космический аппарат, в то время как другие подрядчики предусматривали создание некоего гиперзвукового исследовательского аппарата, который мог быть со временем доведен до стадии орбитального самолета.

В конечном итоге все проекты создания «промежуточного» гиперзвукового ракетоплана были отвергнуты, а финансирование на продолжение проектных работ получили только группы «Белл-Мартин» и «Боинг-Воут».

Поскольку ожидалось сокращение бюджетных ассигнований, Технический совет по программе «Дайна-Сор» выпустил новый план работ, состоявший из двух этапов вместо трех, принятых ранее.

На первом этапе фирмы, победившие в конкурсе, должны были представить конечный проект орбитального летательного аппарата, оценив при этом его аэродинамические характеристики, необходимость присутствия на борту пилота и перспективы размещения военного снаряжения.

Новые технические требования, предъявленные к орбитальному самолету «Дайна-Сор», теперь выглядели так.

Это должен быть пилотируемый планер с большой стреловидностью крыла по передней кромке. Масса планера — от 3000 до 6000 килограммов, скорость — не менее 7,6 км/с на высоте 90 километров. В качестве стартового ускорителя планировалось использовать связку твердотопливных баллистических ракет «Минитмен».

Второй этап программы должен был начаться не позднее января 1962 года с аэродинамических испытаний прототипа аппарата, сбрасываемого с самолета-носителя. В июле того же года планировалось осуществить первые суборбитальные запуски, а к осени 1963 года — первый орбитальный полет.

«Доводка» систем вооружения «Дайна-Сор» шла параллельно с разработкой самого аппарата. Планировалось, что боевая модификация орбитального самолета «Дайна-Сор 2» («Dyna-Soar II»), способная вести военные действия, появится уже к концу 1967 года. Командование ВВС собиралось использовать этот аппарат для разведки, для выполнения бомбардировочных миссий, а также как часть системы противовоздушной и противокосмической обороны. Вооружение «Дайна-Сор 2» должно было включать управляемые ракеты класса «космос-космос», «космос-воздух» и «космос-Земля» и обычные бомбы. 23 апреля 1959 года Управление по научным исследованиям Министерства обороны потребовало внести изменения в программу «Дайна-Сор». Снова был поднят вопрос о создании гиперзвукового ракетоплана, рассчитанного на скорости до 6,7 км/с. Никаких новых стартовых ускорителей разрабатывать не предполагалось. Вместо этого ракетоплан должен был быть запущен с помощью существующих носителей, принадлежащих ВВС или НАСА. Понятно, что подобные «метания» никак не способствовали планомерному развитию программы, что в конечном итоге и привело к ее закрытию.

29 октября 1959 года был выпущен еще один вариант технического задания к системе «Дайна-Сор», а межведомственный Технический совет вернулся к старому рабочему плану, состоящему из трех этапов. Однако теперь на первом этапе фирма-производитель должна была изготовить прототип пилотируемого планера массой от 3000 до 4200 килограммов, который сразу же собирались запустить в суборбитальный полет с помощью модифицированной МБР «Титан I». На втором этапе предполагалось достигнуть орбитальных высот и скоростей, отработать маневрирование на орбите и проведение военных операций. На третьем этапе планировалось создать полномасштабную и полнофункциональную орбитальную боевую систему, использующую носитель «Титан III».

Согласно новому (или плохо забытому старому) плану, одобренному 2 ноября 1959 года, первое из 19 испытаний со сбросом прототипа с самолета-носителя собирались провести в апреле 1962 года. На июль 1963 намечался первый суборбитальный запуск.

Восемь пилотируемых суборбитальных полетов были запланированы на вторую половину 1964 года. Первый пилотируемый орбитальный полет, который должен был «ознаменовать» собой начало второго этапа, мог состояться в августе 1965 года со стартового комплекса № 40 на мысе Канаверал, принадлежащего ВВС. 9 ноября 1959 года группа «Боинг-Воут» была объявлена победителем конкурса на проект «Дайна-Сор» (участие фирмы «Vought» в конечном счете свелось лишь к разработке и изготовлению высокотемпературного носового обтекателя; впоследствии эта фирма делала аналогичную работу для проекта космического корабля «Спейс Шаттл»). Фирма «Мартин» получила контракт на разработку варианта носителя «Титан», приспособленного для запуска орбитального самолета. 27 апреля 1960 года военно-воздушные силы официально заказали десять аппаратов «Дайна-Сор» («Система 620А») и присвоили им серийные номера ВВС от 61-2374 до 61-2383.

Программа закупок запрашивала поставку двух аппаратов в течение 1965 года, четырех — в 1966 году и двух — в 1967 году.

Два корпуса ракетоплана должны были использоваться для статических испытаний и беспилотных испытаний со сбросом с самолета-носителя. 6 декабря 1960 года было объявлено о заключении дополнительных контрактов: одного с фирмой «Хонейвелл» («Honeywell») — на разработку основных бортовых систем и одного с фирмой «РКА» («RCA») — на разработку систем связи и передачи данных.

В 1959 году летчиками-испытателями Джеком Маккеем и Нейлом Армстронгом был выполнен ряд полетов по программе «Дайна-Сор» на истребителях «JF-102A» и «F-5D» для отработки маневрирования и посадки.

Этап разработки и проектирования аппарата «Дайна-Сор» занял почти два года. Конструкторы перебрали несметное число компоновочных решений. Был учрежден специальный комитет, известный как «Группа Альфа» (по названию фазы программы — «Альфа»), предназначенный для сравнения технических данных и проектов, касающихся узлов и систем орбитального аппарата «Дайна-Сор».

Аппарат, который в конечном счете появился на свет, имел куда большее сходство с проектом, предложенным когда-то группой «Белл-Мартин», чем тот, который обещали построить победители конкурса из группы «Боинг-Воут». Он состоял из дельтовидного крыла (размах крыла — 6,22 метра, площадь — 32,05 м2) с двумя концевыми шайбами вертикальных стабилизаторов и из фюзеляжа (длина — 10,77 метра, базовый диаметр — 1,6 метра) со слегка приподнятой и закругленной на конце носовой частью. Он был изготовлен большей частью из экзотического сплава «Rene-41», а снизу покрыт тепловым экраном из молибдена. Испытания установили, что экран обеспечивает защиту для аппарата массой около 4500 килограммов до температуры нагрева в 1500 °C.

Передние кромки крыла должны были закрываться сегментами из сплава молибдена, которые могли выдерживать температуры до 1650 °C. Отдельные места аппарата, которые при входе в атмосферу нагревались до 2000 °C или выше, могли быть защищены армированным графитом и циркониевым полусферическим колпаком в носовой части фюзеляжа.

Планер имел «пустую» массу 4912 килограммов, а при полной комплектации — 5167 килограммов.

В начале 1960 года ВВС объявили о проведении ряда испытаний по отработке процесса входа в атмосферу с использованием многоразового носового конуса «RVX-2» (Прототип «RVX-1» был первым носовым конусом межконтинентальной баллистической ракеты с абляционной защитой). Экспериментальный аппарат «RVX-2» планировалось запустить при помощи МБР «Атлас» со скоростью около 22 Махов для изучения состояния критического нагрева и аэродинамики. К сожалению, позднее полеты «RVX-2» были отменены из-за очередных сокращений финансирования.

Претерпела изменения и вся программа «Дайна-Сор».

Новый план разработки, выпущенный 1 апреля 1960 года, был теперь направлен к достижению четырех основных целей: определение зон максимального нагрева на корпусе аппарата во время входа в атмосферу, исследование маневренности во время входа в атмосферу, демонстрация методов обычной горизонтальной посадки, оценка способности человека успешно работать в течение длительного гиперзвукового полета.

Согласно наново составленному графику, начиная с июля 1963 года, необходимо было выполнить 20 воздушных запусков прототипа на скоростях до 2 Махов с использованием ракетного двигателя «XLR-11». Впоследствии, когда была создана тормозная двигательная установка, выяснилось, что ее модифицированный вариант может легко заменить «XLR-11».

Второй этап программы теперь был разделен на два «шага»: на «Шаг 2А», предназначенный для сбора данных относительно маневрирования с орбитальными скоростями и работы военных подсистем, и на «Шаг 2Б», целью которого было создание «промежуточной» действующей системы, способной к выполнению орбитальной разведки и инспекции спутников.

Цель третьего этапа осталась без изменений. Программа должна была завершиться в конце 1971 года созданием полнофункциональной боевой системы «ДайнаМОВС» («Dyna-MOWS» от «Manned Orbital Weapons System» — «Пилотируемая орбитальная система оружия»).

Казалось бы, все шаги и этапы программы «Дайна-сор» определены, а роли расписаны, но межведомственная конкуренция и амбиции отдельных участников не давали ей принять окончательную форму.

Так, 19 мая 1961 года Управление космических систем ВВС объявило собственную программу создания пилотируемого космического корабля «Сайнт-2» («SAINT II» от «Satellite Inspector» — «Спутник-Инспектор»). «Сайнт-2» являлся развитием проекта «Сайнт-1» («SAINT I» — беспилотная орбитальная система, способная идентифицировать и уничтожать вражеские спутники), отмененного в середине 1961 года, и представлял собой двухместный аппарат с грузовым отсеком и двигателем маневрирования, позволяющим осуществить посадку в заранее определенном месте.

«Сайнт-2» должен был запускаться на орбиту при помощи ракеты-носителя «Титан II», снабженной дополнительной разгонной ступенью, названной «Shariot» («Колесница») и работающей на высокоэнергетическом топливе «жидкий фтор-гидразин». В рамках этой «альтернативной» программы были запланированы 12 орбитальных испытательных полетов: первый беспилотный должен был состояться в начале 1964 года, а первый пилотируемый — в конце того же года Должностные лица из Управления космических систем назвали несколько причин, по которым ракетоплан «Дайна-Сор» не мог выполнять военные задачи, предназначенные для «Сайнт-2». Во-первых, у аппарата «Дайна-Сор» имелись серьезные ограничения по полезному грузу; во-вторых, он не был способен работать на высоких околоземных орбитах; в-третьих, скорость входа аппарата «Дайна-Сор» в атмосферу не могла быть значительно увеличена из-за температурных ограничений материала. Невзирая на все эти интриги и пертурбации, к лету 1961 года фирма «Боинг» достигла значительных успехов в создании начального варианта аппарата «Дайна-Сор». Продвигались исследования формы в аэродинамических трубах, шли испытания материалов и подсистем. Полноразмерный макет был готов и представлен заказчику 11 сентября 1961 года Поскольку масса планера «Дайна-Сор» в ходе его доработки несколько увеличивалась, ракету-носитель «Титан II» было решено сразу заменить «Титаном III», а в конце концов — «Титаном IIIСи» («Titan IIIC») или ракетой-носителем «Сатурн IB» («Saturn IB»).

Типичный орбитальный одновитковый полет «ДайнаСор» выглядел следующим образом. «Дайна-Сор» стартует с помощью «Титан-ШСи» со стартового комплекса № 40 на мысе Канаверал, через 9,7 минуты после запуска выходит на низкую орбиту высотой 97,6 километра на скорости 7,5 км/с. После этого он выполняет полет на дальность приблизительно 19 000 километров, начиная возврат на Землю на дальности 21 000 километров. Возвращение в атмосферу проходит при скорости 7,15 км/с. Аппарат совершает поездку на авиабазе Эдварде через 107 минут после запуска, приближаясь к взлетно-посадочной полосе при скорости 400 км/ч. Сама посадка происходит при скорости 280 км/ч, при этом пробег не должен превышать 840 метров.

Во время работы макетной комиссии ВВС направили фирме «Боинг» требование об оснащении аппарата системами для полета еще и по многовитковой орбите. Это означало, что на «Дайна-Сор» придется разместить более сложную систему наведения, а также тормозную двигательную установку для схода с орбиты.

Специалисты фирмы разработали два различных варианта такой установки. В соответствии с первым двигатель малой тяги устанавливался в переходнике в хвостовой части планера.

По другой — к ракете-носителю «Титан III» присоединялась новая (четвертая) ступень с двигателями тягой 7258 килограммов; эта четвертая ступень могла использоваться для точного выведения на орбиту, а затем оставаться присоединенной к планеру и включаться повторно, чтобы обеспечить сход с орбиты. Этот последний вариант и был впоследствии отобран для рабочих вариантов системы «Дайна-Сор».

Планер «Дайна-Сор» управлялся стандартными рулевыми педалями и боковой ручкой управления. Пилот располагался в кресле, которое могло катапультироваться с помощью аварийного твердотопливного двигателя. Кабина экипажа оснащалась боковыми окнами и ветровым стеклом, которые были защищены при входе в атмосферу теплозащитным экраном, сбрасываемым перед самой посадкой. Полезный груз массой до 454 килограммов можно было разместить в отсеке емкостью 2,13 м3, находящемся сразу за кабиной пилота. Шасси состояло из трех убираемых стоек с адаптируемыми полозьями. Посадка могла быть совершена на поверхности высохших соляных озер, по образцу ракетоплана «Х-15».

7 октября 1961 года должностные лица программы «Дайна-Сор» обнародовали план еще одной реструктуризации программы, на сей раз включив в нее разработку прототипа для полета на высоких околоземных орбитах. В рамках этого плана разработчики отказывались от «суборбитальных» испытаний, а число воздушных пусков уменьшалось до пятнадцати. Первый беспилотный орбитальный полет должен был состояться в ноябре 1964 года, и первый пилотируемый орбитальный полет — в мае 1965 года. Следующие пять пилотируемых полетов должны были стать многовитковыми.

Еще девять полетов планировалось провести с демонстрацией военного потенциала системы при выполнении инспекционных и разведывательных операций на орбите. Вся программа летных испытаний должна была завершиться в декабре 1967 года, затраты на нее должны были составить 921 миллион долларов.

Тогда же, в октябре 1961 года, «альтернативная» программа орбитального корабля «Сайнт-2» подверглась жестокой критике со стороны командования ВВС. Разработчикам было указано, что их проект слишком фантастичен для данной стадии развития пилотируемой космонавтики. В результате было даже запрещено использовать когда-либо обозначение «SAINT», ставшее синонимом «бездумного прожекта». 23 февраля 1962 года министр обороны Макнамара одобрил последнюю реструктуризацию программы «Дайна-Сор». После перебора различных вариантов названия (включая «XJN-1» и «XMS-1», что означало «Экспериментальный пилотируемый космический корабль») прототипу системы «Дайна-Сор» было присвоено обозначение «Икс-20» («Х-20»).

В это время у «Дайна-Сор» появился новый конкурент — проект военного космического корабля «Блю-Джемини» («Blue-Gemini»), разрабатываемый конструкторами НАСА. 18 января 1963 года Макнамара приказал провести сравнительные исследования проектов «Х-20» и «Джемини» с тем чтобы определить, какой из этих аппаратов имеет больший военный потенциал. Главным преимуществом корабля «Джемини» была его значительно большая грузоподъемность и возможность размещения экипажа из двух человек. 26 марта 1963 года фирма «Боинг» получила 358 миллионов долларов в рамках дополнительного контракта для продолжения разработки, производства и испытаний «Х-20», хотя к этому времени уже циркулировали слухи о близящейся отмене программы. Контракт включал переделку бомбардировщика «Б-52Си» («В-52С») для осуществления воздушных пусков прототипа и модификацию стартового комплекса № 40 на мысе Канаверал для запусков РН «Титан IIIСи» с планером «Дайна-Сор». Эти работы так и не были завершены.

Военная программа летных испытаний, определенная ВВС для «Дайна-Сор» на этом этапе разработки, включала шесть полетов прототипа «Х-20А», четыре полета для испытания разведывательного оборудования и два «рабочих» полета аппарата для демонстрации возможностей «инспектирования» спутников, подразумевающей как технический осмотр своих собственных сателлитов, так и захват вражеских.

Кроме этого, было завершено исследование по использованию аппарата Х-20В, который создавался чисто для пpoведения противоспутниковых операций.

Согласно расчетам, на выполнение всей программы подготовки «Дайна-Сор» к эксплуатации, состоящей из 50 (!) полетов, бюджет ВВС должен был выделить 1,2 миллиарда долларов в течение 1965–1972 финансовых годов. Испытания варианта космического корабля «Х-20Х» с экипажем из двух человек, создаваемого для проведения инспекции спутников на высоких орбитах (до 1600 километров), нуждались в дополнительном финансировании в размере 350 миллионов долларов.

Хотя военные цели программы «Дайна-Сор» были окончательно определены, убедить Вашингтон в том, что программа все еще необходима, было затруднительно. Военные задачи в космосе могли быть решены быстрее и с большей экономией в рамках программы «Джемини».

Например, небольшие изменения в устанавливаемом оборудовании и профиле полета при затратах только в 16,1 миллиона долларов могли позволить испытать военные подсистемы на борту корабля «Джемини» во время длительного полета продолжительностью в 14 суток.

ВВС продолжали доказывать, что нужно развивать обе программы. Однако когда заместитель министра обороны Гарольд Браун предложил создать постоянно действующую военную космическую станцию, обслуживаемую модифицированными капсулами «Джемини», это стало последним и самым страшным ударом по «Х-20». 10 декабре 1963 года министр обороны Макнамара отменил финансирование программы «Дайна-Сор» в пользу программы создания орбитальной станции «МОЛ» («MOL» от «Manned Orbiting Laboratory» — «Пилотируемая Орбитальная Лаборатория»).

Так закончилась первая серьезная попытка построить пилотируемый орбитальный космический корабль многократного использования на основе аэрокосмической схемы.

На программу «Дайна-Сор» было истрачено 410 миллионов долларов.

В настоящее время модель орбитального ракетоплана «Х-20» демонстрируется в музее ВВС в Дейтоне (штат Огайо).

Бесславный финал программы «Дайна-Сор» не охладил энтузиазма тех американских конструкторов, которые связывали будущее космонавтики с развитием авиации. С начала 1960-х годов всякая уважающая себя западная авиационная фирма выступила с проектом (или целой группой проектов) аэрокосмических аппаратов различного назначения: от военных ракетопланов до пассажирских сателлоидов.

В сентябре 1962 года фирма «Нортроп» («Northrop») начала испытания экспериментального планера «М-2/Ф-1» («M-2/F-1»), который должен был стать прототипом воздушнокосмического самолета.

Этот планер был изготовлен из листов фанеры из красного дерева толщиной 2,4 миллиметра. Шпангоуты толщиной 3,18 миллиметра также изготавливались из красного дерева, подкрепленного елью. Для наружной обшивки использовался дакрон, покрытый специальным лаком. Внутренняя конструкция и шасси были выполнены из сварных стальных труб. Передняя и задние стойки шасси были взяты от «Цессны 150» («Cessena 150»).

На летательном аппарате «M-2/F-1» использовалась обычная система управления планера. Для управления по тангажу применялись закрылки и наружные элевоны. Управление по крену осуществлялось за счет дифференциального управления элевонами. Для управления по курсу служили рули направления.

Вертикальные стабилизаторы, рули и элевоны изготавливались из алюминиевых листов толщиной 0,4 миллиметра. Закрылки сварены из алюминиевых труб и покрыты дакроном.

В кабине «М-2» устанавливалось модифицированное катапультируемое сиденье «Т-37», которое вместе с парашютом весило 45 килограммов. Кабину закрывал плексигласовый колпак, применяемый на планерах и обеспечивающий пилоту обзор вперед и в стороны. Буксировочный крюк был расположен на стойке переднего шасси ниже корпуса.

Кроме того, на «M-2/F-1» устанавливались маленькие твердотопливные двигатели тягой от 104 до 114 килограммов с временем действия 10 секунд.

Чтобы подтвердить результаты полученных расчетов на основе аэродинамических продувок моделей и оценить влияние реальной конструкции летательного аппарата на его характеристики, натурный планер «M-2/F-2» был испытан в большой аэродинамической трубе Исследовательского центра имени Эймса. Перед началом летных испытаний исследователи провели серию наземных буксировок с целью проверки управляемости аппарата и устойчивости движения по земле. По мере накопления пилотом опыта управления планером увеличивалась скорость буксировки вплоть до отрыва от поверхности земли. Скорость отрыва составила 138,7 км/ч. Во время этих испытаний в буксировочный трос вставлялось динамометрическое звено, позволявшее измерить натяжение троса и получить данные о величине силы лобового сопротивления. Перед первым настоящим полетом было проведено около 60 буксировочных испытаний.

В качестве самолетов-буксировщиков испытывались самолеты «К-47» («С-47») и «Стирман» («Stearman»). Вертикальная скорость подъема у самолета «Стирман» оказалась недостаточной, поэтому выбор остановили на «С-47».

Известно, что из-за низкой удельной нагрузки на крыло самолета-буксировщика буксируемый летательный аппарат может попасть в его турбулентный след и стать неуправляемым.

Было проведено несколько буксировок с использованием планеров, которые позволили оценить ускорения при взлете, наиболее выгодное положение летательного аппарата при буксировке, длину буксировочного троса, с тем чтобы свести влияние турбулентного следа самолета-буксировщика к минимуму. Эти испытания показали, что расположение буксируемого летательного аппарата выше самолета-буксировщика и применение буксировочного троса длиной 300 метров сводит эти нежелательные эффекты к минимуму.

Перед первым полетом «M-2/F-1» было проведено четыре запуска твердотопливных ракетных двигателей (два статических и два динамических), укрепленных на его конструкции, для демонстрации конструкционной жесткости и влияния работающих двигателей на управляемость и устойчивость летательного аппарата. Первый динамический запуск был проведен во время наземной буксировки с поднятым передним колесом при скорости 110 км/ч. Пилот не отметил возмущений ни в плоскости тангажа, ни в плоскости рыскания. Второе испытание двигателей было проведено уже после освобождения буксировочного троса, когда летательный аппарат находился на высоте около 3 метров над поверхностью Земли и имел скорость 175 км/ч. При этом эксперименте также не наблюдалось вредных эффектов. Наоборот, пилот заметил некоторое улучшение устойчивости полета летательного аппарата.

Летные испытания проводились на авиабазе Эдвардс (штат Калифорния). Взлет осуществлялся со дна высохшего озера, а сам полет выполнялся по кругу с таким расчетом, чтобы летательный аппарат мог сесть на это дно в случае обрыва троса при наборе высоты. Отсоединение летательных аппаратов от самолета-буксировщика осуществлялось на высоте 3000–3900 метров, откуда совершалось свободное планирование.

Последние 600 метров высоты использовались пилотом для маневрирования при подготовке к посадке.

Летательный аппарат «M-2/F-1» имел на своем борту измерительную систему, позволяющую получить полную информацию о его устойчивости и характеристиках движения.

Весной 1964 года руководство НАСА приняло решение см необходимости продолжения работ по созданию летательных аппаратов с несущим корпусом для изучения их поведения на сверхзвуковых скоростях. В апреле были отобраны два проекта, предложенные фирмой «Нортроп». Первый представлял собой улучшенный вариант планера «М-2» — «М-2/Ф-2» («M-2/F-2»), дооснащенный ракетным двигателем.

Другим проектом стал «ХЛ-10» («HL-10»), разработанный в Исследовательском центре имени Лэнгли.

На аппарате «M-2/F-2» весом 2,5 тонны устанавливался ракетный двигатель «XLR-11» (такой же, что и на ракетоплане «Х-1») тягой 2700 килограммов, работающий на этиловом спирте с жидким кислородом. Ракетоплан буксировался самолетом «В-52» и сбрасывался на высоте 14 километров.

Управление «M-2/F-2» осуществлялось аэродинамическими рулями, расположенными в хвостовой части; продольное управление — элевонами, поперечное — дифференциальным отклонением поверхностей. Путевое управление осуществлялось расщепляющимися рулями, которые могли быть использованы и в качестве воздушных тормозов.

Первый испытательный полет «M-2/F-2» состоялся 2 июля 1966 года Отделившись от самолета-носителя на скорости около 500 км/ч, аппарат совершил четырехминутный планирующий полет, сделал два разворота на 90° и произвел горизонтальную посадку на скорости около 300 км/ч.

Максимальная скорость, достигнутая при этом полете, составила 727 км/ч.

В 1966–1967 годах на «M-2/F-2» было выполнено еще 14 испытательных полетов и началась подготовка к следующему этапу — летным испытаниям с ракетным двигателем.

Двигатель должен был позволить аппарату «M-2/F-2» набирать самостоятельно высоту около 24 400 метров и развивать скорость до 2200 км/ч.

Однако 10 мая 1967 года во время своего шестнадцатого полета аппарат «M-2/F-2» потерпел катастрофу при посадке; пилот при этом серьезно пострадал. Специалистам фирмы «Нортроп» пришлось делать новый аппарат, который получил обозначение «М-2/Ф-3» («M-2/F-3»).

Экспериментальный аппарат «M-2/F-3» имел следующие характеристики: полная длина — 6,8 метра, максимальный диаметр — 2,9 метра, полная масса — 3600 килограммов, масса топлива — 1300 килограммов, тяга ракетного двигателя — 2700 килограммов, компоненты ракетного топлива — жидкий кислород и спирт.

Полеты нового ракетоплана начались в июле 1970 года и закончились 21 декабря 1972 года, когда программа была закрыта. Всего «M-2/F-2» совершил 43 полета, в том числе с включенным ракетным двигателем. В ходе испытаний удалось достичь скорости в 1,6 Маха и высоты в 21 800 километров.

Полученные результаты впоследствии были использованы при разработке концепции космоплана «Х-30» («Х-30»).

Вторым проектом фирмы «Нортроп», получившим одобрение НАСА, стал космический корабль горизонтальной посадки «ХЛ-10» («HL-10»). Внешне этот аппарат очень походил на «M-2/F-2» и имел следующие характеристики: длина — 6,75 метра, максимальный диаметр — 4,6 метра, максимальный вес (с баками водяного балласта) — 4082 килограмма, вес топлива — 1300 килограммов.

На «HL-10» устанавливался ракетный двигатель «XLR-11».

Однако первые испытания аппарата проводились с выключенным двигателем, полет осуществлялся за счет планирования после отделения от самолета-носителя.

Первый полет аппарата «HL-10» состоялся 22 декабря 1966 года, последний (тридцать седьмой) — 17 июля 1970 года.

В ходе испытаний удалось достичь скорости 1,86 Маха и высоты 27 700 метров.

Летом 1970 года программа испытаний «HL-10» была объявлена закрытой в связи с сокращением финансирования.

Тем не менее сегодня отдельные исследователи высказывают осторожное предположение, что этот проект был передан группе «Сканк Уоркс», и в 1972 году состоялось еще два экспериментальных полета, в ходе которых воздушно-космический аппарат «HL-10» выводился на орбиту ракетойносителем «Титан-3Б/Аджена-Д» («Titan 3B/Agena D»).

В августе 1964 года ВВС объявили о начале программы «Старт» («START» от «Spacecraft Technology and Advanced Reentry Program»). Эта программа была призвана объединить все существующие проекты планирующих аэрокосмических аппаратов.

Она целиком вобрала в себя результаты, полученные по программам ракетопланов «Х-15» и «Х-20», а также ряд работ по исследованиям входа головных частей баллистических ракет в плотные слои атмосферы.

Вскоре среди участников программы выделилась фирма «Мартин», разрабатывавшая проект космического челнока «СВ-5» («SV-5»), который планировалось использовать для перевозки экипажей и грузов по трассе Земля — Орбитальная станция — Земля.

Космический корабль «SV-5» имел стреловидную «лодкообразную» форму и тупой нос почти сферического сечения.

Кривизна верхней поверхности значительно больше, чем нижней. Три вертикальных стабилизатора имели рули направления.

Управление тангажем осуществлялось элевонами, которые были дифференциально связаны для управления маневром с креном.

На режимах входа в атмосферу, где аэродинамических рулей недостаточно, использовались реактивные сопла. Предполагалось, что неравномерное разрушение абляционной защиты будет сильно сказываться на работе рулей управления.

По экономическим соображениям первые суборбитальные полеты планировалось осуществить на кораблях «SV-5» небольших размеров весом от 200 до 900 килограммов, без системы спасения. Одновременно с гиперзвуковыми испытаниями моделей было решено проводить летные испытания большого пилотируемого корабля «SV-5» на устойчивость и управляемость на дозвуковых режимах и на отработку посадки.

Первый летный эксперимент с беспилотной моделью «SV-5D» весом 405 килограммов (называемой также «Prime» — «Прима») был осуществлен 21 декабря 1966 года и закончился неудачей. Аппарат, запущенный по суборбитальной баллистической траектории с помощью ракеты-носителя «Атлас», после входа в атмосферу упал в океан, и спасти его не удалось.

Второй запуск, 5 марта 1967 года, также оказался неудачным.

Только при третьем запуске, 19 апреля 1967 года, экспериментаторы заполучили свою обгоревшую модель.

Помимо беспилотного аппарата, фирма «Мартин» разработала еще два варианта воздушно-космического самолета: учебный «SV-5J» с воздушно-реактивным двигателем и пилотируемый «SV-5P» для орбитального полета. В конце 1967 года программа «Старт» претерпела серьезные изменения и соответственно поменялись обозначения разрабатываемых аппаратов. Так, «SV-5D» стал называться «Икс-23» («Х-23»), a «SV-5P» — «Икс-24» («Х-24»).

В конечном виде экспериментальный аппарат «Х-24А» имел следующие характеристики: полная длина — 7,5 метра, максимальный диаметр — 4,2 метра, полная масса — 5192 килограмма, масса топлива — 2480 килограммов, тяга двигателя — 3845 килограммов, компоненты ракетного топлива — жидкий кислород и спирт, время работы двигателя — 225 секунд.

Летные испытания «Х-24А» продлились с 17 апреля 1969 года по 4 июня 1971 года, всего состоялось 28 полетов.

При этом экспериментальный аппарат сбрасывался с самолетаносителя «В-52». В ходе летных испытаний «Х-24А» достиг максимальной скорости в 1,6 Маха и максимальной высоты в 21 800 метров.

По результатам этих испытаний был построен экспериментальный воздушно-космический аппарат «Х-24Б» («Х-24В»), который позволил бы выйти на большие скорости и высоты с целью дальнейшего совершенствования аэродинамики и компоновки планера Характеристики «Х-24Б» были таковы: полная длина — 11,4 метра, максимальный диаметр — 5,8 метра, полная масса — 6258 килограмма, масса топлива — 2480 килограммов, тяга двигателя — 4444 килограмма, время работы двигателя — 225 секунд.

Во время летных испытаний, продолжавшихся с 1 августа 1973 года по 26 ноября 1975 года (64 полета в атмосфере, старт — с самолета-носителя «В-52») была достигнута скорость в 1,76 Маха и высота в 22400 метров.

Программа испытаний не была доведена до конца, поскольку как раз в то время была инициирована программа космического корабля многоразового использования «Спейс Шаттл» и проект двухступенчатой аэрокосмической системы с вертикальным стартом «Х-24 плюс Титан III», который обсуждался на этом этапе, пришлось отложить.

В результате были остановлены не только летные испытания «Х-24В», но и работы над двумя экспериментальными воздушно-космическими аппаратами «Икс-24Си» («Х-24С»), один из которых собирались снабдить парой прямоточных воздушно-реактивных двигателей, а другой — жидкостным ракетным двигателем «XLR-99», оставшимся в наследство от ракетоплана «Х-15». Конструкторы фирмы «Мартин» рассчитывали провести цикл испытаний этих аппаратов, включавший более чем 200 полетов, и достичь скоростей порядка 8 Махов. Однако 200 миллионов долларов, затребованные ими, так и не были никогда выделены.

Впрочем, некоторые историки считают, что работы над новыми образцами «Х-24» никто не прекращал и они продолжались еще некоторое время в режиме повышенной секретности — так называемый «черный проект».

Проекты самолетов-снарядов, разрабатываемые в конце 50-х годов, пробудили у американских конструкторов интерес к гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателям.

Не иссяк этот интерес и в более позднее время. Практически же он выразился в стремлении ВВС США получить правительственные ассигнования на так называемый проект «Скрамджет» («Scramjet»), представляющий собой гиперзвуковой летательный аппарат с ПВРД, у которого горение топлива осуществляется в сверхзвуковом потоке.

По данным, опубликованным в американской печати, проект «Скрамджет» не получил какого-либо одного конкретного воплощения. Различные фирмы, отдельные группы исследователей и проектировщиков представляют его поразному.

Один из наиболее широко задуманных вариантов «Скрамджет» — экспериментальный воздушно-космический аппарат с гиперзвуковым ПВРД в качестве основной двигательной установки — был предложен в середине 1960-х годов служащими Управления авиационных систем на авиабазе Райт-Паттерсон (штат Огайо). По внешнему виду аппарат напоминает самолет, у него есть крылья, органы управления и так далее. Однако фюзеляжа в обычном понимании у этого самолета нет. Его заменяет гиперзвуковой ПВРД. Он состоит из двух сопряженных основаниями конусов входного и выходного устройства и мощной цилиндрической конструкции, образующей сверхзвуковую камеру сгорания прямоточного двигателя.

Согласно замыслу авторов проекта, «Скрамджет» поднимается на высоту 35 километров и разгоняется до скорости 5600 км/ч с помощью специального гиперзвукового самолетаносителя. Затем, после отделения от носителя, он должен с помощью собственного гиперзвукового ПВРД развить скорость до 24000 км/ч (6,7 км/с), постепенно набирая при этом высоту до 55 километров. Дальнейший набор высоты, разгон до первой космической скорости и выход на орбиту должны осуществляться с помощью небольшого ракетного двигателя.

Другой воздушно-космический аппарат под тем же названием разработали конструкторы авиационной фирмы «Рипаблик». По замыслу авторов, «Скрамджет» должен самостоятельно взлетать с аэродрома и разгоняться до 3 Махов с помощью турбореактивного двигателя. Затем он должен постепенно переходить на режим гиперзвукового ПВРД. Для этого специальные створки перекрывают каналы подвода воздуха и вывода газов реактивной струи турбореактивного двигателя.

В это же время жидкий водород начинает подаваться в сверхзвуковую камеру сгорания, в данном случае — под узкое кольцо, охватывающее корпус аппарата. В режиме гиперзвукового ПВРД аппарат должен развить скорость, соответствующую 12 Махам, совершая полет на заданную дальность.

По заказу ВВС США фирма «Марквардт» совместно с авиакомпанией «Локхид» разработали еще один вариант гиперзвукового аппарата «Скрамджет», представляющий собой снаряд, оснащенный четырьмя гиперзвуковыми ПВРД.

Основное назначение этого снаряда — полетные эксперименты и оценка характеристик гиперзвуковых ПВРД. Старт и разгон снаряда предполагалось осуществить с помощью стартового ракетного двигателя на твердом топливе «Кастор» («Castor»).

В начале 60-х наиболее перспективной ракетой-носителем в США считалась ракета «Сатурн» («Saturn»), разработкой и совершенствованием которой занимался Центр космических полетов имени Дж. Маршалла в Хантсвилле (штат Алабама), возглавляемый Вернером фон Брауном.

Именно специалистам этого центра руководство НАСА поручило провести исследование крылатой космической системы многоразового использования на базе модифицированного носителя «Сатурн», предназначенной для вывода на околоземную орбиту полезной нагрузки от 50 до 100 тонн.

Рассматривалась модификация системы «Сатурн-5» («Saturn C–V»), состоявшая в том, что к ступеням «S-IC» (длина — 42,1 метра, диаметр — 10,1 метра, масса — 2286 тонн, тяга — 3947 тонн) и «S-II» (длина — 24,8 метра, диаметр — 10,1 метра, масса — 490,8 тонны, тяга — 526,8 тонны) добавлялись крылья площадью 92,9 и 46,9 м2, обеспечивающие вход в атмосферу и спасение ступеней горизонтальным приземлением.

Турбореактивные двигатели, расположенные под крылом первой ступени, обеспечивают крейсерский полет на дозвуковой скорости к месту посадки. Посадку на Землю второй ступени предполагалось осуществить планирующим спуском по типу посадки ракетоплана «Х-15».

Каждая ступень должна была пилотироваться летчиком, хотя не исключался и вариант беспилотной посадки.

Полет осуществляется по следующей программе. Двигатели первой ступени прекращают работу через 2,5 минуты на расстоянии 83 километров от старта на высоте 61 километр при числе Маха, равном 8. Первая ступень после отделения от второй ступени, двигаясь по инерции, достигает высоты примерно 112 километров, а вторая ступень будет продолжать движение по заданной траектории.

Когда первая ступень опустится на высоту примерно 38 километров, летчик, управляя аэродинамическими рулями, изменит курс на 180°. Вход в атмосферу и торможение продолжатся около 11 минут; в это время первая ступень будет в 650 километрах от места старта. Полет к месту посадки осуществляется на турбореактивных двигателях. Примерно через час полета первая ступень совершит посадку при скорости 295–305 км/ч.

Для многократно используемой второй ступени при входе в атмосферу температура в критической точке полнота торможения потока может быть порядка 1100°. Для защиты конструкции от нагрева группа из Центра имени Дж. Маршалла рекомендовала материалы, наносимые пульверизацией или обмазкой и разработанные для покрытия космических кораблей «Джемини» («Gemini») и «Аполлон») («Apollo»). Аэродинамический нагрев первой ступени будет? значительно меньше; температура обшивки будет как у «Х-15» — от 260–540°.

Предполагалось, что летные характеристики многократно используемых крылатых ступеней системы «Сатурн» будут мало отличаться от аналогичных характеристик ракетоплана «Х-15».

Проанализировав различные варианты аэрокосмических транспортных систем, специалисты Центра имени Дж. Маршалла пришли к выводу, что разработка такой системы с тягой в 1360–2300 тонн может быть начата в 1968 году.

Один из проектов, предложенных Центром к реализации в рамках национальной космической программы, представлял собой двухступенчатый космический самолет многократного использования с параллельным расположением ступеней и горизонтальным стартом.

Каждая ступень этого самолета имеет треугольное крыло.

Обе ступени — возвращаемые и многократно используемые.

Вся система предназначалась для доставки в космическое пространство больших групп пассажиров, и планировалось, что она будет основным эксплуатационным элементом больших орбитальных станций.

Первая ступень, пилотируемая экипажем, снабжена либо комбинированной силовой установкой, состоящей из ракетных и турбореактивных двигателей, либо только ЖРД; может запускаться с Земли с использованием ракетной тележки или осуществляться обычный горизонтальный самолетный взлет. Если взлет осуществляется с ракетной тележки, первая ступень будет иметь лыжное шасси, рассчитанное на нагрузку от посадочного веса пустой первой ступени. Тяга первой ступени — 1360–1800 тонн.

Вторая ступень космической системы (собственно космический корабль) снабжена ЖРД суммарной тягой 454 тонны.

Космический корабль выходит на орбиту спутника Земли и доставляет на орбитальную космическую станцию от 12 до 14 пассажиров и грузы. Возвращение космического корабля на Землю осуществляется на режиме планирования.

Эта космическая система в уменьшенном варианте может быть использована в качестве пассажирского самолета гражданской авиации.

Исследования схемы велись НАСА в течение ряда лет при участии авиационных фирм «Норт Америкен» и «Локхид». Современные авторы отмечают, что основная проблема, которая стояла перед разработчиками этого проекта, заключалась в отсутствии уверенности, что именно такая схема является наиболее оптимальным дополнением к уже существовавшим ракетам-носителям.

Параллельно с работами над экспериментальными воздушно-космическими аппаратами «Х-23» и «Х-24» специалисты фирмы «Мартин» несколько лет вели проект двухступенчатой пилотируемой космической системы многократного использования «АР-14Б Астророкет» («AR-14B Astrorocket»), предназначенной для доставки на орбиту высотой 500 километров полезного груза весом 22,7 тонны.

Главные конструктивные параметры системы выбирались с учетом требований экономичности: при 400 полетах на орбиту космическая система «AR-14B» должна быть более экономичной, чем ракета-носитель разового действия, а при 5000 полетов на орбиту — более экономичной, чем любая другая космическая система многократного использования.

Поскольку сама по себе себестоимость «AR-14B» быладовольно высокой, систему делали многоцелевой и способной решать самый широкий спектр задач.

Чтобы максимально использовать имеющееся в наличии оборудование, аппарат «AR-14B» должен был взлетать вертикально с существующих стартовых площадок баллистических ракет и производить горизонтальную самолетную посадку на военные аэродромы. Посадочный вес при выработанном горючем должен был быть в пределах нормы для бетонированных аэродромов.

Проект «Astrorocket AR-14B» — двухступенчатая космическая система с параллельным соединением ступеней. Обе ступени пилотируются экипажем. Сборка производится при горизонтальном положении системы, затем аппарат буксируется на стартовую установку, ставится вертикально и заправляется топливом.

Первая ступень с плоской верхней поверхностью (длина — 49 метров, размах крыла — 23 метра, тяга — 1370 тонн) должна была поднять вторую ступень на высоту 65 километров и вернуться на базу, совершая вход в атмосферу, как ракетоплан «Х-15», и используя четыре турбореактивных двигателя для подхода к аэродрому и посадки.

Вторая ступень с плоской нижней поверхностью (длина — 40 метров, размах крыла — 22 метра) имела кабину, оборудованную для обеспечения жизни экипажа из трех человек в течение недели или более. После выполнения операций в космосе вторая ступень должна была входить в атмосферу по типу орбитального самолета «Дайна-Сор» и производила посадку, используя на малой высоте два турбореактивных двигателя.

Согласно расчетам специалистов фирмы «Мартин», при большой интенсивности космических полетов (если число полетов по трассе Земля-Орбита-Земля будет не менее 4000) расчетная эксплуатационная стоимость доставки груза на орбиту не должна была превысить 100 долларов за килограмм.

На тот же самый сектор рынка космических перевозок, который собиралась завоевать фирма «Мартин», претендовало еще несколько крупнейших авиационных корпораций США.

В 1964 году со своим проектом транспортного космического корабля многоразового использования «Астро» («Astro») выступила компания «Дуглас».

Проект предусматривал выполнение кораблем различных задач в космосе путем осуществления маневров на орбите.

Предполагалось обеспечить высокую надежность летательного аппарата в целом при небольшой стоимости ступеней, безопасное отделение кабины экипажа и грузового отсека в аварийных условиях, возможность посадки на существующие аэродромы США, подготовку к последующему полету в сравнительно небольшое время, а также простоту обслуживания и хорошие перспективы развития.

Обязательным считалось также обеспечение гибкости выполнения задачи без аэродинамических и конструктивных изменений системы.

Характеристики «Астро»: полная масса — около 370 тонн, полезный груз — 16,6 тонны, общая длина — 49,1 метра, длина первой ступени — 29,04 метра, длина орбитальной ступени — 20,74 метра, масса первой ступени при посадке — 32,5 тонны, второй — 14 тонн. Взлет вертикальный, максимальная высота — 550 километров.

Первая ступень — крылатый разгонный аппарат, вторая — крылатый космический корабль, пилотируемый экипажем.

Крылатый разгонный аппарат снабжен одним основным ЖРД «М-1» фирмы «Аэроджет» («Aerojet») и двумя ЖРД «J-2» фирмы «Рокетдайн» («Rocketdyne»), используемыми как верньерные во время работы основного двигателя. Кислородные баки наддуваются гелием, подогретым в теплообмен никах специальной системой. Водородные баки во время ра боты ЖРД наддуваются подогретым водородом, выходящим из двигателя. Двигатели разгонного аппарата работают непре рывно до выключения командой, и повторный запуск не производится.

Крылатый космический корабль (орбитальная ступень) в качестве основного двигателя имеет ЖРД «J-2» и два ЖРД RL-10 фирмы «Пратт энд Уитни» («Pratt and Whitney»). Эти двигатели должны были позволять осуществить повторный запуск при небольшом остатке топлива в баках, поэтому перед каждым повторным запуском для обеспечения нормальных условий при входе в насосы баки должны наддуваться.

Обе ступени аппарата выполнены геометрически подобными, имеют треугольное крыло с модифицированным симметричным профилем, обеспечивающим нулевую подъемную силу и нулевой кабрирующий момент во время разгона аппарата первой ступенью.

Ступени аппарата соединены между собой четырьмя взрывными болтами, пропущенными сквозь специальные фланцы лонжеронов.

Кабина экипажа и полезная нагрузка расположены в носовой части аппарата, чем обеспечивается хороший обзор и быстрое аварийное покидание корабля. Обшивка кабины многослойная, верхнее покрытие из молибдена охлаждается радиационно и не требует абляционной защитной обмазки.

Между верхним покрытием и стенкой кабины имеется слой изолирующего наполнителя, образующий два пространства: первое — между верхним покрытием и изолирующим слоем — продувается охлаждающим газом, во второе — между изолирующим слоем и стенкой кабины — впрыскивается вода, которая охлаждает стенку кабины за счет скрытой теплоты парообразования.

Согласно расчету при входе в атмосферу внутренняя стенка кабины будет иметь предельную температуру 5060° С, а верхнее покрытие — 1220 °C.

Чтобы обеспечить высокую частоту полетов на орбиту при малом количестве аппаратов, цикл наземной подготовки должен быть выбран оптимальным В рамках планируемой стоимости из расчета 240 полетов в год парк должен состоять из 12 разгонных и 24 орбитальных ступеней.

Цикл наземной подготовки каждой разгонной ступени, выполняющей 20 полетов в год, составит 18 суток.

Сборка ступеней космического корабля осуществляется в горизонтальном положении на прицепной транспортной) установке, имеющей подъемное устройство, источник энергии и пусковой стол. Корабль устанавливается соосно с выхлопной отклоняющей системой, затем комбинация «пусковой стол-летательный аппарат» поворачивается в положение для пуска.

Полет космического аппарата «Астро» мыслился его создателям следующим образом. Запуск предполагалось производить с мыса Канаверал в восточном направлении. Через семь секунд после взлета начинается гравитационный поворот, после окончания которого устанавливается угол атаки, соответствующий нулевой подъемной силе и сохраняющийся до выключения двигателей разгонной ступени. Непосредственно перед разделением запускаются двигатели «RL-10» и, когда тяга достигнет максимального значения, взрываются соединительные пироболты. До запуска двигателя «J-2» разгонная ступень должна начать разворот, чтобы уйти от струи.

Разделение происходит на высоте 82 километров на расстоянии 110 километров от места старта. На режиме планирования разгонная ступень может пройти 830 километров до аэродрома посадки; продолжительность полета при этом составит десять минут. Посадочная скорость на максимальной подъемной силе — 163 км/ч.

Космический корабль после отделения от разгонной ступени продолжает выход на орбиту по оптимальной траектории. После выполнения операций на орбите торможением он переводится на траекторию входа в атмосферу и посадки.

Движение по этой траектории происходит с одновременным поворотом аппарата относительно вектора скорости через крыло.

Траектория входа в атмосферу до перехода на режим равновесного планирования может быть разделена на три фазы: вход, переходный режим и режим постоянной высоты.

В фазе входа корабль ориентируется на максимальный тангаж. Угол входа в атмосферу выбирается в зависимости от допустимой температуры и расстояния до места посадки. Если на круговой орбите высотой 555 километров сообщить космическому кораблю тормозной импульс 106 м/с, корабль войдет в атмосферу на высоте 122 километров под углом — 3°. Далее корабль поворачивается относительно вертикальной оси на 180° носом по полету и устанавливается на угол атаки 45°, затем угол атаки меняется по определенному закону, чтобы в процессе выравнивания до высоты 70 километров подъемная сила оставалась постоянной.

На высоте 70 километров корабль поворачивается относительно вектора скорости, чтобы уменьшить вертикальную составляющую аэродинамической подъемной силы. Маневр по крену с одновременным разворотом и выходом корабля из плоскости орбиты продолжается до тех пор, пока угол наклона траектории полета не станет равным нулю. Высота, на которой заканчивается переходная фаза, зависит от допустимой температуры и потребной дальности. При таком маневрировании только на нижнюю поверхность корабля действует максимальный скоростной напор, поэтому эта поверхность проектируется на максимальный удельный тепловой поток. В фазе постоянной высоты полета угол атаки увеличивается с уменьшением скорости. Необходимая боковая дальность может быть получена маневром по крену, но постоянная высота при этом не сохраняется.

При скорости 4,6–6,7 км/с корабль выходит на траекторию равновесного планирования. С помощью управления углами атаки и крена уточняется расчет на посадку. В конце фазы равновесного планирования производится посадка с выключенным двигателем на выбранный аэродром.

Управляя с помощью аэродинамических сил параметрами траектории входа в атмосферу, можно осуществить посадку космического корабля в любом месте на площади 9100 X 3700 километров. Максимальная боковая дальность при угле крена 45° равна 3700 километрам.

Разработка и доводка системы «Астро» должна была проводиться в соответствии с программой, предусматривающей три этапа. На первом этапе фирма «Дуглас» планировала использовать один экспериментальный аппарат, пилотируемый двумя астронавтами и совершающий горизонтальный и вертикальный взлет. Аппарат совершал бы трансконтинентальные и трансокеанские перелеты, в ходе которых конструкторы собирались протестировать бортовые системы.

На втором этапе парк экспериментальных машин включал два одинаковых аппарата, прошедших «обкатку» ранее.

Теперь система могла бы осуществлять вертикальный взлет, при этом вторая ступень с экипажем из двух человек должна была выходить на орбиту высотой 540 километров с полезным грузом 910 килограммов.

На третьем, заключительном, этапе систему «Астро» планировалось испытывать в окончательном полномасштабном варианте.

Работы по созданию двухступенчатых космических кораблей многоразового использования также проводились совместно фирмами «Боинг» и «Локхид». В частности, были рассмотрены варианты двухступенчатых кораблей с параллельным расположением ступеней, которые исследовались при горизонтальном и вертикальном стартах с различными двигательными установками.

В ходе анализа возможных схем транспортного космического корабля будущего специалисты фирмы «Боинг» пришли к заключению, что многократно используемая система для запуска космических аппаратов будет представлять собой различные вариации самолетов, включая вертикально взлетающие, горизонтально взлетающие с воздушно-реактивными двигателями и пилотируемые самолеты-носители космических аппаратов. Стоимость такого самолета оценивалась в 1 миллиард долларов.

Специалисты «Боинга» утверждали, что первым шагом в развитии ракет-носителей разового действия могло бы стать создание крылатой ракеты-носителя (полная масса — 1700 тонн, полная длина — 82 метра, размах крыла — 43 метра), взлетающей вертикально со стартового стола. Горизонтально взлетающие носители, которые появятся позднее, будут иметь большие крылья и более тяжелое шасси, но зато они смогут возвратиться на базу и произвести аварийную посадку в случае неисправности.

Носитель с воздушно-реактивными двигателями будет близок к самолету по своей схеме и выполнению операций.

Так как двигателям носителей с ВРД необходим атмосферный кислород, они будут запускать полезную нагрузку (орбитальную ступень) с высоты в 30 километров (так называемый «воздушный старт»). Главное их преимущество по сравнению с баллистическими ракетами — маневренность, но они будут обладать и другими достоинствами высотных сверхзвуковых самолетов.

Конструкторы «Боинга» исследовали также возможность старта с ракетной тележки. Самолет, стартующий с ракетной тележки, будет иметь меньшие крылья, потребует меньше топлива и более простое и легкое шасси, все это упростит проблему входа в атмосферу.

В то же самое время совместно с «Боингом» фирма «Локхид» разрабатывала двухступенчатый космический самолет на 100 полетов со стартовым весом около 500 тонн, способный доставлять на низкую околоземную орбиту до 11 тонн полезной нагрузки, включающей 10 пассажиров, 3 тонны груза и экипаж из двух человек. По одному из проектов ступени располагались горизонтально, и самолет вначале разгонялся ракетной тележкой. После взлета с ракетной тележки «включалась» нижняя ступень. В конце разгона первая ступень отделялась и управляемая экипажем совершала планирующий спуск и горизонтальную посадку на аэродроме базы.

Вторая ступень с силовой установкой на ЖРД выводилась на заданную орбиту. После выполнения полета в космическом пространстве вторая ступень, управляемая экипажем, входила в атмосферу и совершала горизонтальную посадку на аэродроме. Для управления вектором тяги на концах крыльев обоих ступеней собирались установить ракетные двигатели.

Кроме того, фирма «Локхид» работала над увеличенным вариантом космического самолета, который должен был перевозить на околоземную орбиту от 50 до 100 пассажиров.

По контракту с ВВС США фирма «Канадайр» («Canadair») разработала космический корабль и провела изучение проблемы спасения экипажа на всех стадиях полета Земля-Орбита-Земля.

Предполагалось, что космический корабль весом 10,8 тонны с экипажем из двух человек будет запускаться на орбиты высотой от 370 до 36000 километров ракетой-носителем с ЖРД, форма аппарата была выбрана из соображений минимизации аэродинамического нагрева при входе в атмосферу.

Кабина разделена на два отсека. Передний отсек используется при выходе на орбиту и входе в атмосферу. В нем находится управление кораблем и аварийные системы, система связи, навигации, система аварийного спасения; объем отсека — 5 м3. Задний отсек разделен герметической перегородкой на две части. Передняя часть со свободным объемом 6,5 м3 используется экипажем для выполнения работы на орбите.

Задняя часть заполнена азотом для предотвращения пожара.

В ней расположены оборудование подачи криогенного топлива и система обеспечения жизнедеятельности экипажа.

Защитное покрытие для безопасного полета через радиационные пояса должно весить около 9 тонн. Во время прохождения через радиационные пояса и при солнечных вспышках экипаж должен находиться в защищенном отсеке.

К более поздним проектам двухступенчатых космических кораблей многократного использования можно отнести корабль «Траймес» («Trimes»), разработанный фирмой «Конвейр» в 1968 году по контракту с НАСА.

«Траймес» состоял из трех почти идентичных элементов.

На каждом из них размещался свой экипаж из двух человек.

Стартовая масса космического корабля — 518 тонн.

Основная силовая установка ступеней — ЖРД. Старт вертикальный при параллельном размещении ступеней. Две внешние ступени являются разгонными, а центральная — орбитальной.

При запуске все ракетные двигатели получают питание из топливных баков разгонных ступеней, которые после выработки топлива и достижения скорости 2440 м/с отделяются от орбитальной ступени и возвращаются на Землю.

Основными элементами конструкции ступеней являются цилиндрический отсек, два жидкостных ракетных двигателя, два турбовентиляторных двигателя и выдвижное крыло.

Вокруг цилиндрического отсека устанавливается обтекатель, обеспечивающий теплозащиту и аэродинамическую форму по типу летательных аппаратов с несущим корпусом.

В разгонных ступенях в цилиндрическом отсеке размещаются только топливные баки, а в орбитальной ступени помимо топливных баков меньшего объема, имеется секция длиной около 4 метров и диаметром 5 метров для перевозки грузов или 12 пассажиров.

В носовой части ступеней находится кабина экипажа, а хвостовая часть несет органы управления полетом.

Топливо в ЖРД подается вытеснительной системой; тяга двух ЖРД — 113 тонн.

Турбовентиляторные двигатели служат для дозвукового полета при возвращении на Землю. Скорость при заходе на посадку — около 280 км/ч. Указывалось, что для обеспечения захода на посадку при одном работающем двигателе масса ступени в это время должна быть не более 32 тонн.

Выдвижное крыло ступеней — переменной стреловидности.

Это вызвано необходимостью аэродинамической балансировки при дозвуковом полете. При полном выдвижении крыла на угол стреловидности 22° его размах составляет около 29 метров.

Предполагалось, что космический корабль рассмотренной схемы способен доставлять полезный груз массой 11,3 тонны на геоцентрическую орбиту с небольшим наклонением к экватору или 8,4 тонны — на полярную орбиту.

Стоимость одного запуска оценивалась в 300 тысяч долларов.

Считалось, что применение такого космического корабля позволит снизить стоимость выведения на орбиту 1 килограмма полезного груза с 1110 долларов для некоторых обычных ракет-носителей до 44 долларов. Общая стоимость работ по этой системе оценивалась в 1–2 миллиарда долларов.

По мнению специалистов фирмы «Конвейр», предложенная схема транспортного космического корабля обеспечивала гибкость использования его элементов. Так, возможности доставки на орбиту более тяжелого полезного груза достигается путем добавления разгонных ступеней или установкой на ступени дополнительных стандартных секций для увеличения объема топливных баков и грузового отсека. Однако такое увеличение массы должно компенсироваться соответствующим повышением характеристик двигателей.

Специалисты НАСА изучали не только сложные многоступенчатые схемы. И в 60-е годы еще сохранялась определенная инерция конструкторского мышления, взращенного на представлении о космическом корабле как о чем-то цельном и монолитном. В частности, довольно активно обсуждалась концепция «Астроплана» — одноступенчатого крылатого космического аппарата, предназначенного для доставки грузов на орбитальную космическую станцию.

Кроме того, предполагалось, что астроплан можно будет применять для грузовых и пассажирских перевозок в пределах земного шара на дальность порядка 10 000 километров.

Астроплан должен был иметь взлетный вес 4550 тонн, посадочный вес — 330 тонн, полезная нагрузка составляла 200 тонн.

Стреловидные крылья астроплана скомпонованы из топливных баков. Чтобы сделать конструкцию наиболее эффективной по нагрузке, кислород, составляющий 74 % взлетного веса, размещали в параллельных цилиндрических баках, расположенных перпендикулярно оси симметрии аппарата. К передней кромке баков крепилась полезная нагрузка, а на задней кромке устанавливались десять ЖРД тягой по 680 тонн каждый. Жидкий водород, составляющий 15 % взлетного веса, закачивали в коническо-цилиндрические баки, образующие стреловидные крылья. Аэродинамические рули устанавливали на концах крыльев и также использовали как топливные баки.

Все нагрузки во время разгона и возвращения воспринимаются конструкцией, имеющей криогенные температуры; при возвращении в атмосферу до высокой температуры нагревается только ненагруженный тепловой экран.

Водородные баки изготавливались из титана, а кислородные — из высокопрочной стали.

Траектория вывода астроплана на орбиту близка к траектории взлета баллистических ракет-носителей.

Незаправленный космический корабль доставляется за восемь часов до пуска на стартовую площадку и устанавливася вертикально на пусковой стол. После монтажа полезного груза, заправки топливом и окончательного контроля всех систем запускаются двигатели и астроплан освобождается от стопорного устройства.

В течение 365 секунд активного полета астроплан летит по траектории с нулевой подъемной силой, достигая на высоте 93 километров скорости, несколько превышающей круговую; максимальное ускорение на активном участке не превышает 3,5 g и регулируется дросселированием двигателей.

После выключения основных двигателей астроплан выходит на орбиту ожидания высотой 150–185 километров, на которой остается до тех пор, пока угол между ним и орбитальной космической станцией не будет оптимальным для выполнения маневра встречи. Маневр встречи и швартовки выполняется с помощью двигателей управления вектором тяги; эти же двигатели используются для торможения при входе в атмосферу.

С включением в соответствующей точке орбиты тормозных двигателей астроплан теряет высоту и возвращается в атмосферу под малым углом. Полет его замедляется, и при аэродинамическом управлении он планирует до стартовой площадки в пределах заданного «коридора» аэродинамического полета. После посадки астроплана проводятся его осмотр, обслуживание и подготовка к следующему запуску. В случае катастрофы экипаж должен спасаться в приданном астроплану космическом корабле типа «Джемини», а сам астроплан — уничтожаться системой ликвидации.

Идея создания космического корабля, обладающего хорошими аэродинамическими характеристиками при входе в атмосферу во всем диапазоне скоростей от космической до посадочной, привела к разработке космического аппарата с разделением ступеней в процессе входа в атмосферу. Космический корабль «Янус» («Janus») состоит из контейнера полуконической формы, внутри которого находится самолет с треугольным крылом.

После входа в плотные слои атмосферы и торможения до дозвуковой скорости на высоте 15 километров контейнер сбрасывается и приземляется на парашютах, а самолет производит посадку на аэродром.

Космический корабль «Янус» проектировался для двухнедельного полета по орбите вблизи Земли с экипажем из трех человек. Основные характеристики: длина — 8,2 метра, размах крыла — 4, 9 метра, полезный объем — 24 м3, вес самолета с экипажем и оборудованием — 1800 килограммов, общий вес корабля — 7250 килограммов.

Внутренний объем контейнера герметизирован и заполнен воздухом под давлением в 1 атмосферу. Сообщение между самолетом и контейнером осуществляется через люки в днище фюзеляжа. В средней части контейнера расположены жилые помещения для экипажа. Шлюзы на задней стенке контейнера обеспечивают вход и выход экипажа перед стартом корабля и в полете по орбите.

При выборе аэродинамической формы контейнера, для обеспечения аэродинамического качества, динамической устойчивости и балансировки пришлось отказаться от идеальной полуконической формы. Угол конуса контейнера — 24 градуса — был выбран из условия оптимального расположения центра тяжести, центра давления и обеспечения хорошей компоновки самолета в контейнере.

Для предотвращения перегрева фонаря кабины самолета при входе в атмосферу контейнер должен быть сбалансирован на положительные углы атаки. Балансировка осуществляется щитками, расположенными в хвостовой части контейнера.

Если расположить щитки в самой нижней части задней кромки, то при отклонении вниз возникает большой момент на пикирование и при небольших значениях аэродинамического качества приведет к выходу корабля на отрицательные углы атаки. Это можно исправить, придав носовой части контейнера форму санок, которая увеличивает аэродинамический момент на кабрирование.