Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

4 января 1955 года ВВС выдвинули требования к гиперзвуковому аппарату разведки с дальностью полета 48000 км на высоте более 30 км. WADC приняли эти требования и использовали их, чтобы установить рабочие требования к Системе 118P. Несколько подрядчиков вскоре выразили некоторый интерес к Системе, включая фирму «Белл», которая получила контракт, заключенный 21 сентября 1955 года, чтобы исследовать применение технологий, разрабатываемых для BoMi, к Системе 118P.

Проект компании «Белл» включал двухступенчатую ракету, которая разгоняла планер на высоту 50,3 км при скорости, соответствующей М=15. Это предложение компании «Белл» предусматривало разбиение работ по проекту Системы 118P на три стадии. Первая фаза рассматривала аппарат с дальностью полета 8000 км, второй – дальностью 16000 км, и в последней фазе разрабатывался аппарат с глобальной (орбитальной) дальностью. Это предложение было принято ВВС, и детальное предложение, касающееся этих требований, было представлено компанией «Белл» 1 декабря 1955 года.

Усилия по ВоМi и Системе 118Р были объединены 20 марта 1956 года, и ВВС присудили компании «Белл» контракт стоимостью 746 тысяч долларов (позже увеличенной до 1,2 миллионов долларов) на Систему Разведки 459L, также известной как проект «Brass Bell»(Медный колокольчик). Это было прямым ответом на общие требования к эксплуатации системы, которые были выданы 12 мая 1955 года. Это требование определило новую пилотируемую высотную платформу для разведки, которая должна была поступить на вооружение ВВС в третьем квартале 1959 года.

В течение ноября 1956 года ВВС запросили НАКА сделать обзор продолжающихся исследований ракетоплана компаний «Белл» и «Боинг», и директор НАКА Хью Драйден сформировал управляющий комитет в рамках своей организации, чтобы оценить усилия и рекомендовать подходы к исследованиям гиперзвукового и орбитального полета.

В декабре 1956 года был предложен аппарат «Brass Bell», предусматривающий его запуск с помощью двухступенчатой МБР «Атлас» до скорости 19000 км/час на высоту 52 км. Ожидалось получение дальности 10000 км. Инженеры компании «Белл» рассуждали, что путем добавления еще одной ступени дальность полета «Brass Bell» может быть увеличена до 18400 км с максимальной скоростью полета 24000 км/час, хотя фактически эта возможность рассматривались лишь в немногих исследованиях.

В то время как ВВС были заняты оценкой большинства работ компании «Белл» по увеличению дальности разрабатываемой по концепции «Ракетоплан» разведывательной системы, они не отказывались от применения концепции к бомбардировочной платформе. 19 декабря 1955 года ВВС попросили, чтобы аэрокосмическая промышленность провела анализ и определила задачи к эскизному проекту пилотируемого гиперзвукового бомбардировщика. Шесть компаний, включая «Боинг», «Конвэр», «Дуглас», «Макдоннел», «Норт Америкэн авиэйшн» и «Рипаблик», ответили на запрос и предприняли компанию финансируемых исследований. 12 июня 1956 года были выпущены требования для формального исследования ракетного бомбардировщика, названного логически RoBo; три подрядчика – «Конвэр», «Дуглас» и «Норт Америкэн авиэйшн» – получили средства на исследования общей суммой 860 тысяч долларов, которые были проведены в декабре 1956 года.

Цель исследований состояла в том, чтобы определить выполнимость большой пилотируемой гиперзвуковой бомбардировочной системы, и одной из технологий, которые исследовались – ракетоплан, подобный BoMi и «Brass Bell». Ожидаемая полезная нагрузка такого бомбардировщика варьировалась от 680 до 11340 кг. В качестве вторичной задачи аппарату была определена возможность проведения разведывательных операций. Подрядчики продолжили исследовать концепцию за счет собственных средств, и к концу 1957 года все стороны израсходовали в сумме 3,.2 миллиона долларов.

В поддержку проектов RoBo и «Brass Bell» ВВС инициализировал программу исследования, названную Система Изучения Гиперзвукового Оружия ( HYWARDS). Программа была формализована в требованиях, выпущенных ARDC 6 ноября 1956 года, и HYWARDS получила непосредственное обозначение: Система 455L. Назначением программы было получение научно-исследовательских данных по аэродинамике, конструкции, человеческом факторе и других проблемах, связанных с высокоскоростным (М=15) полетом в атмосфере и возвращением из космоса. Аппарат HYWARDS должен был также служить в качестве испытательного стенда при разработке подсистем, которые будут использованы в будущих системах типа ракетоплана.

Для аппарата типа HYWARDS были отобраны четыре наиболее подходящих двигателя: первый, разработки «Белл», работал на экзотическим топливе фтор-аммиак, развивая тягу 15876 кг; второй, тягой 25175 кг – маршевый двигатель МБР «Атлас»; затем двигатель МБР «Титан» тягой 27216 кг; четвертый двигатель – XLR-99, развивающий тягу 25855 кг, используемый на самолете X-15. Ожидалось, что один из этих двигателей сможет разогнать HYWARDS до скорости 13000 км/час и поднять на высоту 110 км. При первых полетах аппарат должен был запускаться в воздухе подобно X-15, а во время более поздних полетов предполагался вертикальный запуск, используя соответственно модифицированную МБР в качестве стартового ускорителя. Теоретически, если это требовалось, пилотируемый аппарат позже мог быть модифицирован для достижения орбитальной скорости.

Две различных группы NASA, одна из лаборатории имени Лэнгли и другая из лаборатории имени Эймса, проводили исследования возможных конфигураций аппарата HYWARDS. Группу Лэнгли возглавлял Джон Бекер, который в значительной степени отвечал за форму исследовательского аппарата X-15. Последний отчет Лэнгли, выпущенный 17 января 1957 года, содержал удивительное открытие, состоящее в том, что проектная скорость HYWARDS могла быть увеличена до М=18.

Анализ указывал, что это была скорость, на которой аппараты типа «плокодонки» приближаются к своим максимальным температурным условиям, так как быстрый подъем на высоту, необходимую для полета на скоростях М>18, вызывал снижение теплообмена (скоростей нагрева), а теплообмен в космосе сам по себе был незначителен. Анализ нагрева показал основные преимущества конфигурации, имеющей плоскую нижнюю поверхность и дельтовидное крыло, с фюзеляжем, размещенным в относительно прохладной верхней области, огражденной крылом. Эта конфигурация с плоским дном имела наименьшую возможную критическую область нагрева для данной нагрузки на крыло. Таким образом, фактически необходимое количество теплозащиты уменьшалось. В этом отношении, конфигурация значительно отличалась от более ранних проектов фирмы «Белл», которые использовали среднее расположение крыла. Впервые было доказано, что аэродинамические конструктивные решения могли значительно уменьшить нагрев и нагрузки на конструкцию, связанные с гиперзвуковым полетом. Эта идея имела значительное воздействие на конструкцию аппарата «Дайна-Сор».