Программа X-15

X-15 – одна из наиболее интересных программ экспериментальных самолетов, осуществлявшаяся в США в 50-60-х годах. Х-15 стал первым самолетом, которым смог пусть ненамного, но выйти за границу космоса. Установленный на нем 22 августа 1962 года неофициальный рекорд высоты (107 км 960 м) был превзойден только 4 октября 2004 года, то есть спустя 42 года. Рекорд же скорости для пилотируемых самолетов, установленный Уильямом Найтом на Х-15-2 3 октября 1963 года и составляющий 7 273 км/час не перекрыт до сих пор. Самолет Х-43А смог в марте 2004 года развить примерно 7 700 км/час, но это беспилотный аппарат.

Уильям Найт

Таким образом, даже по этим параметрам программа была необычной, даже для полной экзотическими аппаратами серии экспериментальных самолетов под литерой «Х».

Назвать дату, которую можно было бы считать началом программы Х-15 не так-то просто. Идея создания гиперзвуковых высотных самолетов появилась давно, еще до начала 2-й мировой войны. Но перейти от первых теоретических проектов, разработчиками которых большей частью являлись немецкие инженеры, к практике удалось только в 50-х годах. В 1947 году в исследовательском центре Лэнгли (Langley Research Center) была сформирована группа инженеров под руководством Джона В. Беккера (John V. Becker), занимавшаяся проблемами гиперзвуковых полетов. Помимо прочего, они разработали и создали первую в мире гиперзвуковую аэродинамическую трубу, которая использовалась позднее при создании Х-15. 8 января 1952 года Роберт Дж. Вудс (Robert J. Woods), создатель самолета P-39 «Aircobra» и X-1, рекомендовал аэродинамическому комитету НАКА (National Advisory Committee for Aeronautics - NACA) создать специальную рабочую группу, которая должна заниматься проблемами управления и стабилизации летательного аппарата при полетах на сверхбольших высотах и во время входа в атмосферу с гиперзвуковой скоростью. На состоявшемся 4–5 февраля 1954 года в Вашингтоне заседании комитета НАКА по экспериментальным самолетам было предложено начать работы по созданию «нового экспериментального самолета» для проведения исследований на гиперзвуковой скорости и больших высотах. Одновременно Уилльям Дж. Андервуд (William J. Underwood) координатор НАКА при Командовании ВВС США на базе ВВС Райт-Паттерсон (Patterson AFB) подтвердил заинтересованность военных в создании такого самолета. Исходя из этого, НАКА решило согласиться с предложениями комитета.

9 марта 1954 года заместитель директора НАКА Джон У.Кроули (John W. Crowley) распорядился начать в исследовательских центрах Лэнгли (Langley Research Center), Льюиса (Lewis Research Center), Эймса (Ames Research Center) и Драйдена (Dryden Flight Research Center) независимые работы по определению концепций создания нового самолета.

Летом 1954 были представлены разработанные предложения. За исключением инженеров центра Льюиса, которые предложили ограничиться исследованиями на моделях, остальные три центра предложили свои концепции пилотируемых самолетов:

• Специалисты Центра Драйдена предложили заняться совершенствованием самолета Х-1 фирмы Белл (Bell);

• Центр Эймса предложил создать самолет, способный развивать скорость до 5М с помощью прямоточного воздушно-реактивного двигателя;

• Рабочая группа Центра Лэнгли предложила двухступенчатую систему, в которой первой ступенью (самолетом–носителем) должен быть переоборудованный бомбардировщик Б-52 (NB-52), а второй ступенью – специально разработанный самолет, способный превысить скорость 6М и высоту 100 км.

В декабре 1954 года именно на основе этого предложения НАКА, ВВС и присоединившиеся к программе ВМС, объявили конкурс среди американских аэрокосмических корпораций на создание нового экспериментального самолета Х-15.

В 1955 году конкурс на создание такого самолета выиграла корпорация North American Aviation Inc, хотя интересные предложения были и у других участников конкурса. В частности, предложенный компаний Dornberger самолет должен был развивать скорость 8800 км/час и достигать высоты 170 км. Но выбор был сделан в пользу немного менее амбициозного, но более реального проекта North American, которая и получила заказ на изготовление трех машин в рамках реализации проекта ВВС (USAF Project MX-1226). В октябре 1958 году фирмой North American был изготовлен первый летный экземпляр. Всего же было изготовлено три летных экземпляра:Х-15-1, бортовой №56-6670, первый полет - 08.06.1959 года, список полетов Х-15-1.Х-15-2, бортовой №56-6671, первый полет - 17.09.1959 года, список полетов Х-15-2.Х-15-3, бортовой №56-6672, первый полет - 20.12.1961 года, список полетов Х-15-3.

Рис.1 Схема самолета Х-15 в варианте с одним двигателем.

Силовой установкой Х-15 являлся жидкостный двигатель XLR-99-RM1 тягой свыше 22.7 тс (окислитель - жидкий кислород, горючее - сжиженный аммиак). Но из-за неготовности двигателя в первых тридцати трех полетах самолетов (ЛА №1 – 21 полет, ЛА №2 – 12 полетов) использовалась комбинация их двух расположенных один над другим двигателей XLR-11-RM5 тягой по 6.8 тс каждый (окислитель - жидкий кислород, горючее - водоспиртовой раствор).

На представленных выше фотографиях хорошо видно различие между двумя вариантами. Надо отметить, самолет №3 c первого полета был оборудован XLR-99-RM1.

Полеты продолжались уже несколько лет, когда 9 сентября 1962 года во время 31 полета самолета Х-15 №2 произошла первая крупная авария. Слишком высокая скорость при приземлении вызвала чрезмерную нагрузку на шасси, заблокировав его, ЛА «вильнул» в сторону и опрокинулся. Находившийся за штурвалом Маккей откинул фонарь кабины еще до остановки самолета. При этом он повредил себе позвоночник, но вскоре смог вернуть себе летный статус.

Самолет X-15 №2 после аварийной посадки на озеро Mud Lake 9 ноября 1962 года.
Фотография Dryden Flight Research Center

Поврежденный ЛА был переоборудован, оснащен двумя дополнительными топливными баками, фюзеляж был удлинен на 0,74 м, и на нем была произведена термозащитная обработка поверхности. После этой доработки он получил наименование Х-15-А2 и предназначался для испытаний гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя.

Рис.2 Схема самолета после переоборудования. Серым цветом выделены отличия модели Х15А от Х15.

ГПВРД мог устанавливаться хвостовой части под фюзеляжем вместо снятой поворотной части нижнего вертикального оперения. Полеты без включения двигателя проводились неоднократно, но испытания в воздухе так и не были полностью проведены.

Переоборудованный X-15-А2 на летном поле центра Драйдена.

X-15-А2 под крылом бомбардировщика Б-52.
Хорошо виден установленный ГПВРД /Фотография Dryden Flight Research Center

Первый полет восстановленного самолета состоялся 25 июня 1964 года. А всего после переоборудования Х-15-А2 выполнил 22 полета, причем именно в последнем полете 3 октября 1967 года был установлен рекорд скорости - 7 273 км/час.

Пока шла занявшая почти два года модернизация второго самолета, программа продолжалась. Раз за разом пилоты поднимали самолеты Х-15-1 и Х-15-3 на разные высоты. Выполнялись различные эксперименты, как научные, такие как сбор микрометеоритов с помощью специальной ловушки, так и военные, например по визуальному обнаружению пусков баллистических ракет. Были полеты удачные, проходившие без замечаний, были и аварийные, когда от пилотов требовались и опыт, и навыки, и мужество, чтобы справится с внезапным отказом сложной техники. Трагедия произошла 15 ноября 1967 года, в 65-м полете самолета Х-15-3 (191 первый полет во всей серии). В своем седьмом полете на Х-15 пилот Майкл Адамс смог преодолеть 50-мильную границу космоса (по определению ВВС США). Но при возвращении ракетоплан попал в гиперзвуковой штопор, приведший к разрушению самолета на высоте 18900 м на скорости М=5. Почему произошла катастрофа, точно неизвестно до сих пор. Вся телеметрическая информация погибла вместе с ракетопланом. 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, приборы по-прежнему показывали, что все в норме.

Эта катастрофа, унесшая жизнь отважного «ракетного летчика» Майкла Адамса, возможно, послужила одной из причин принятия решения о прекращении программы. И хотя после нее было выполнено еще 8 полетов, в октябре 1968 года программа была закрыта, не получив продолжения. А продолжение могло быть интересным. Еще в октябре 1965 года, на 4-ой технической конференции по программе Х-15, НАСА предложила новый, глубоко переработанный вариант самолета Х-15, снабженный дельтавидными крыльями. Основными задачами этого нового самолета, названного Х-15 Delta, должны были стать исследования на скоростях свыше 6 М. Так как для Х-15 Delta, в отличие от Х-15 А-2, не требовалось нанесение теплозащитного покрытия, появлялась возможность изучить важнейшую проблему кинетического нагрева (называемого иногда тепловым барьером). Из соображений экономии было решено не строить для этой цели новый самолет, а осуществить переделку самолета Х-15 №3.

Самолет X-15 Delta, в который после модернизации должен был превратиться Х-15 №3
Фотография Dryden Flight Research Center

В отличие от предложенного компанией North American варианта, по которому самолет Х-15 Delta крепился сверху бомбардировщика Valkyrie, НАСА предпочла остановиться на прежней схеме полета, с креплением под крылом NB-52. Это ограничивало массу самолета параметрами Х-15 А-2. По планам середины 1967 года, Х-15 Delta должен был быть готов в 1968 году, а его эксплуатация осуществлялась бы в 1969 – 1972 годах.
Однако постепенно перспективы Х-15 Delta становились менее ясными. Бюджет НАСА после начала программы «Аполлон» оказался сильно перегружен, началось сокращение различных исследовательских программ. К тому же 3 октября 1967 года самолет Х-15 А-2 развил скорость 6,70М (7 273 км/час), что ставило под вопрос необходимость создания нового самолета. Но окончательным приговором планам создания X-15 Delta стала катастрофа Х-15-3 15 ноября 1967 года. Предназначенный к модернизации самолет был потерян.
Программа Х-15 закончилась, так и не дав прямого продолжения. Различные варианты новых крылатых аппаратов, которые должны были продолжить начатые на Х-15 работы и летать «выше и быстрее» так и не появились.
Всего за время выполнения программы было выполнено 199 самостоятельных (то есть с отрывом от самолета носителя) полетов, полный список которых можно посмотреть ЗДЕСЬ. Помимо этого, во время 12 полетов Х-15 испытывался вместе с NB-52, и самостоятельного полета не планировалось. И еще 125 полетов считаются прерванными, то есть запланированный самостоятельный полет по разным причинам не состоялся, хотя связка NB-52 - X-15 уже поднялась в воздух. Известно например, что первый самостоятельный полет Майкла Адамса 6 октября 1966 года был на самом деле его третьим полетом. Но в двух предыдущих полетах отделения Х-15 от самолета-носителя не происходила из-за технических проблем. Таким образом, всего все три самолета Х-15 поднимались в воздух 336 раз. Интересно, что 12 декабря 1968 года мог состояться юбилейный, 200 полет. Связка NB-52 - X-15 поднялась в воздух, но самостоятельный полет был отменен.
Было собрано большое количество ценных данных, использовавшихся в различных космических программах, вплоть до «Сатурна-5». Первый «космический самолет» ушел в историю, став музейным экспонатом (Х-15 №1 находится в Национальном аэрокосмическом музее в Вашингтоне, а Х-15 А-2 - в музее ВВС на базе Райт-Паттерсон).