Культура
Икс-файлз: Как американцы испытывали первые в мире сверхзвуковые самолеты
Тот гигантский рывок, который совершило авиастроение за годы Второй мировой войны, с трудом укладывается в голове. Те скорости и высоты, о которых пилоты лишь могли мечтать в предвоенное время, перешли в разряд стандартных характеристик самолетов всего через несколько лет.
Скорость звука стала психологически важной отметкой, к которой вплотную стали подбираться новые серийные машины. В связи с этим возникал очевидный вопрос: возможен ли вообще полет на скорости, превышающей скорость звука? Именно в те годы, когда высказывались сомнения в возможности полета на сверхзвуковых скоростях, и появился термин «звуковой барьер». О первом самолете, преодолевшем его, и его последователях пойдет речь в этом материале.
Концепция Bell X-1
Сама концепция подобного самолета не была новой. Хейнкель успел выпустить ряд экспериментальных моделей ракетных самолетов, в 1942–1943 годах в СССР испытывался ракетный перехватчик БИ-1, а Мессершмитту удалось довести до принятия на вооружение истребитель Ме-163 с жидкостно-реактивным двигателем. Главным недостатком подобных машин являлся огромный расход топлива, ограничивавший время работы двигателя минутами, что искупалось значительной мощностью двигателя. И если в 1946 году военных уже нельзя было заинтересовать ракетным перехватчиком (немецкий опыт в данном вопросе был малоудачным), то самолеты подобного типа прекрасно подходили для исследований полета на околозвуковых и, как планировалось, сверхзвуковых скоростях.
Для того чтобы Х-1 не тратил драгоценное топливо на взлет и набор высоты, был выбран воздушный старт, при котором ракетный самолет взлетал подвешенным в бомбовом отсеке стратегического бомбардировщика В-29. После набора высоты Х-1 отделялся от самолета-носителя и запускал собственный двигатель. В подобном способе также не было ничего нового: во время войны на Тихом океане японские человекоуправляемые крылатые ракеты Yokosuka MXY7 Ohkа стартовали с бомбардировщиков во время своих самоубийственных атак на американские корабли. После ряда полетов на испытательной авиабазе Эдвардс, расположенной в Калифорнийской пустыне Мохаве, новая машина была признана готовой к преодолению звукового барьера. Оставалось найти человека, готового рискнуть своей жизнью.
Советский ракетный
перехватчик БИ-1, 1942–1943
Испытания
Летчик-испытатель корпорации Bell запросил вознаграждение в размере 150 тысяч долларов за «пробитие» звукового барьера. Армейское командование и НАКА (Национальный консультативный комитет по воздухоплаванию), совместно курировавшие проект, решили сэкономить, поэтому честь рискнуть своей жизнью была предоставлена капитану ВВС Чарльзу Йегеру, получавшему меньше 300 долларов в месяц в качестве летчика-испытателя на базе Эдвардс.
Йегер, который был родом из захолустья Западной Виргинии, перед самой войной начал службу в армии авиационным техником. Недостаток образования не позволял ему пройти обучение на пилота, но война понизила требования к кандидатам. Чарльз также принял участие в войне в Европе: сделав 61 боевой вылет, он сбил 11 самолетов противника (пять из них за один день).
Кроме того, он обладал такими прекрасными для пилота качествами, как любовь к шумным компаниям и быстрой езде. Летчики авиабазы Эдвардс вечерами, после завершения полетов собирались в баре, чья владелица Панчо всегда была готова обеспечить столь необходимый им кредит на выпивку. В тот же бар стекались и девушки, которые специально приезжали для того, чтобы познакомиться с элитой американской армейской авиации. За баром следовали гонки по окрестностям на автомобилях, так что довольно часто по утрам летчики, позавтракав одним только крепким кофе, выгоняли из крови остатки алкоголя уже в кабинах.
Сложно представить что-то более глупое, чем сломать ребро, упав с лошади, и отказаться из-за этого от полета на самом быстром самолете в мире. Однако именно это и случилось с Чаком Йегером во время неудачного заезда по пустыне после посиделок в баре Панчо. Врач из соседнего городка, к которому Йегер предусмотрительно обратился вместо медиков авиабазы по поводу болей в правом боку, сообщил ему, что у него сломаны два ребра. Вариант, при котором он откажется от полета, Чарльз не рассматривал в принципе, но в тесной кабине X-1 ему необходимо будет закрыть фонарь, а сделать это можно только правой рукой, к тому же приложив значительные усилия, чего он точно не мог сделать со сломанной рукой. Смекалка деревенского парня подсказала простое решение: использовать рычаг и закрыть фонарь с помощью левой руки.
За баром следовали гонки по окрестностям на автомобилях, так что довольно часто по утрам летчики, позавтракав одним только крепким кофе, выгоняли из крови остатки алкоголя уже в кабинах.
Поэтому, спустившись на лебедке из бомбового отсека самолета-носителя в кабину Х-1, Йегер прихватил с собой такое непредусмотренное инструкцией техническое устройство, как ручка от швабры, а поверх штатного шлемофона натянул доработанный с помощью охотничьего ножа старый кожаный шлем для футбола. Идея использовать импровизированную защиту головы была совсем не лишней: один крепкий удар головой во время болтанки — и в пустыне Мохаве могла бы появиться новая яма стоимостью в несколько сотен тысяч долларов.
X-1 отделился от самолета-носителя и перешел в пологое пикирование, Йегер запустил ракетный двигатель. Скорость нарастала постепенно, вместе с ней усиливалась и вибрация машины, но Чарльз не отступал, не теряя при этом контроль над аппаратом. Вскоре стрелка на приборной панели переползла долгожданную отметку в 1 Мах, а наблюдатели на земле услышали грохот, с которым Х-1 перешел на сверхзвуковую скорость. Так 14 октября 1947 года стал днем, когда состоялся первый сверхзвуковой полет.
Пилоты вместо астронавтов
А между тем полеты в Эдвардсе продолжались. В ноябре 1953 года пилот Скотт Кроссфилд на Skyrocket D-558-II достиг отметки скорости в 2 Маха. Он воспринял это как личный вызов, и в декабре того же года на модернизированном Х-1 он достиг скорости в 2,4 Маха. Новые самолеты продолжали поступать на базу, модель Х-2 могла достигать высоты полета 38 км и скорости, равной 3 М.
В 1954 году НАКА поставил техническое задание и объявил конкурс на создание гиперзвукового летательного аппарата. Речь шла о самолете, способном пересечь линию Кармана — условную границу между земной атмосферой и космическим пространством, проходящую на высоте 100 км. Первоочередной задачей являлось исследование поведения летательных аппаратов на гиперзвуковых скоростях, но при этом фактически было поставлено задание на проектирование суборбитального самолета, способного при использовании ракетных ускорителей совершать полеты в космическом пространстве.
При разработке нового самолета конструкторам пришлось решить множество задач, с которыми никто не сталкивался до них. Это касалось вопросов управления летательным аппаратом в безвоздушном пространстве, достижения баланса между аэродинамическими качествами самолета на разных скоростях. Необходимо было обеспечить и термозащиту самолета, поскольку нагрев поверхностей планера при гиперзвуковых скоростях гарантированно вызвал бы его разрушение.
Скотт Кроссфилд
Первый из трех изготовленных Х-15 поднялся в воздух в 1959 году. Самолет, особенно в боковой проекции, напоминал скорее ракету, в которой с непонятной целью предусмотрели кабину пилота. Учитывая соотношение объема топливных баков Х-15 и массы самолета, такое сравнение недалеко от правды. Ракетный двигатель XLR99 обеспечивал тягу почти в 26 000 кг. Для сравнения, двигатель РД-45, установленный на серийные МиГ-15, давал 2600 кг. Также для управления самолетом в разреженных слоях атмосферы на нем была смонтирована специальная система реактивных двигателей, использующих в качестве топлива перекись водорода и способных менять углы тангажа, крена и рыскания, то есть обеспечивать полный контроль над машиной.
К тому времени в НАСА, в которое был преобразован НАКА, получивший полномочия и в космических исследованиях, был сформирован отряд пилотов для выполнения запланированной программы исследования, а также подготовке к полетам на самолете Х-20, разработка которого уже велась. Х-20 представлял собой многоразовый космический корабль, создаваемый по заказу Пентагона, который должен был выполнять функции разведчика, истребителя и бомбардировщика, способного наносить удары из космического пространства.
Полеты проходили по примерно одинаковому маршруту: Х-15 летел в направлении Тихого океана, пролетая над пересохшими солеными озерами, представлявшими собой огромные идеально ровные пространства выпаренной соли, на которые самолет мог совершить посадку в случае необходимости. Программа каждого полета могла иметь свои собственные задачи, так как самолет являлся в первую очередь летающей лабораторией, но практически всегда это было либо достижение максимальных скоростей при полете по волновой траектории на средних высотах (для Х-15 это была высота около 30 км), либо полет по гигантской параболе с целью достичь максимальной высоты.
Х-15 летел в направлении Тихого океана, пролетая над пересохшими солеными озерами, представлявшими собой огромные идеально ровные пространства выпаренной соли, на которые самолет мог совершить посадку в случае необходимости.
Новые рекорды не заставили себя ждать: в июле-августе 1963 года Джозеф Уолкер достиг сначала высоты 106 км, а во втором полете 107,8 км. Цифры немыслимые для обычного самолета выглядят впечатляюще и в сравнении с первыми полетами американских астронавтов: Алан Шепард в капсуле «Меркурий» поднялся на высоту в 180 км. Но в то время как полет Шепарда проходил в полностью автоматическом режиме, а заканчивался приземлением аппарата в океан, откуда его выуживал вертолет, пилоты Х-15 были хозяевами положения с момента запуска своего двигателя. Х-15 был под управлением летчика на протяжении всего полета, также пилот самостоятельно сажал машину. Уолкер во время своих полетов около пяти минут находился в состоянии невесомости, что мало отличалось от показателей «Меркурия».
Однако программа пилотируемых полетов «Джемини», сменившая «Меркурий», демонстрировала очевидные успехи, как и развитие необитаемых космических аппаратов, поэтому вскоре проект Х-20 был прекращен. Сгущались тучи и над Х-15, со стороны военных стали звучать сомнения в целесообразности проекта в целом. Один из пилотов, Нил Армстронг, предпочел перейти в «стан врага», вступив в отряд астронавтов и, как известно, достиг определенных успехов на новом месте.
В октябре 1967 года Уильям Найт разогнал Х-15 до 7 274 км/ч, что стало наивысшим достижением всей программы. Месяц спустя при полете на скорости 5 М разрушается самолет Майкла Адамса, пилот гибнет. Данный случай был использован как предлог для сворачивания программы в целом. Всего было выполнено 199 полетов, юбилейный, 200-й, порученный Уильяму Найту, был отменен в декабре 1968 года.
В погоне за рекордом
НАСА также использовало в своих программах подготовки истребитель F-104. Этот высокоскоростной перехватчик прекрасно подходил для выполнения специальных упражнений, входивших в программу подготовки пилотов X-15 и астронавтов. Так, на F-104 отрабатывалась посадка на скорости в 350 км/ч, соответствующей посадочной скорости Х-15, а также работа с газовыми рулями, обеспечивающими управление самолетом в разреженной атмосфере. Подобная система управления, помимо Х-15, использовалась на космических аппаратах «Меркурий», а также должна была монтироваться на перспективных Х-20.
В 1963 году была получена новая модификация самолета NF-104, который был дополнительно оснащен ракетным двигателем. По расчетам конструкторов, выходило, что новая машина сможет достичь высоты в 36 тысяч метров, что стало бы новым рекордом для самолета, совершившего самостоятельный взлет, ведь Х-2 и Х-15 стартовали с бомбардировщиков. На тот момент рекорд составлял 34 714 метров. Он был установлен 28 апреля 1961 года героем Советского Союза летчиком-испытателем Георгием Мосоловым, на самолете Е-66А (рабочий индекс очередной модификации МиГ-21), использовавшем дополнительный ракетный двигатель, смонтированный под фюзеляжем. Год спустя Мосолов получил тяжелейшие травмы и был вынужден оставить летную работу, после того как во время испытаний новой модели МиГ-21 на скорости, близкой к 2 М, произошло разрушение двигателя, а затем неудачное катапультирование.
За испытания новой рекордной машины взялся сам Чак Йегер, вернувшийся на Эдвардс в качестве директора по летным испытаниям. Сделав три тренировочных вылета с потолком в 30 тысяч метров, Йегер решил идти на рекорд и заставить новый самолет выложиться полностью. Взлет и набор высоты прошли нормально, Чарльз запустил ракетный двигатель и NF-104 рванул вверх, так что вскоре, несмотря на солнечный день, небо почернело и наполнилось звездами. Самолет достиг вершины параболы, наступила невесомость, а топливо в ракетном двигателе подошло к концу. И тут Йегер понял, что он оказался в ловушке.
Нос самолета оставался задранным вверх, в то время как машина стала опускаться вниз. Из-за погодных условий на высоте 31 км газовые рули не смогли повлиять на положение самолета, и NF-104 превратился в многотонную трубу, которая падала в плоском штопоре. Без набегающего потока воздуха при задранном носе самолета нельзя было запустить двигатель, без двигателя не работала гидравлическая система, контролирующая рули и элероны, газовые рули не могли повлиять на самолет в нижних слоях атмосферы. Выпустив тормозной парашют, Чарльз опустил нос вниз, но заклинившие рули снова отправили самолет в штопор. Из ловушки не было выхода, поэтому Йегер, исчерпав все мыслимые и немыслимые способы вернуть контроль над машиной, катапультировался из обреченного самолета.
Но и это был не конец. Выбросив пилота из самолета, кресло оказалось выше него и запуталось в стропах не успевшего раскрыться парашюта. Горящее топливо продолжало вытекать из ракетного двигателя системы катапультирования и грозило сжечь стропы, Чарльз мгновенно дораскрыл парашют, высвобождая его от лишнего груза. Вылетевшее кресло, падая вниз, пробило шлем, заклинив щиток и повредив левый глаз. Горящее топливо хлынуло внутрь шлема, а от попыток раскрыть щиток загорелась перчатка на правой руке. С трудом раскрыв шлем и погасив пламя набегающим потоком воздуха, Йегер увидел, что он спускается к знакомому шоссе, над которым до этого неоднократно пролетал.
Опустившись на землю и избавившись от шлема, Чарльз разглядел правым, видящим глазом парня, подбежавшего к нему от стоящей на шоссе машины. Попросив у него нож, полковник принялся срезать обугленную перчатку скафандра, причинявшую обожженной руке невыносимую боль. Случайного помощника стошнило под ноги, когда он увидел, как Йегер вместе с перчаткой снял кусок мяса с указательного пальца. Прилетевшие через несколько минут спасательные вертолеты застали пилота, спокойно ожидавшего их появления со свернутым парашютом и шлемом в руках.
Вылетевшее кресло, падая вниз, пробило шлем, заклинив щиток и повредив левый глаз. Горящее топливо хлынуло внутрь шлема, а от попыток раскрыть щиток загорелась перчатка на правой руке.
Попытки поставить новый рекорд на NF-104 на этом завершились. Йегер, после месяца, проведенного в госпитале, вернулся к полетам. И глаз и рука остались целы, а от ожогов лица и шеи удалось избавиться почти полностью. Рекорд, установленный Мосоловым на МиГ-21, был побит в 1977 году новым самолетом КБ Микояна — МиГ-25, достигшим высоты 37 650 метров.
Значение испытательных полетов состояло, конечно же, не в рекордах, достигнутых экспериментальными самолетами и их пилотами. Ведь для демонстрации преимуществ капиталистического или социалистического пути развития куда лучше подходили ракеты, что и было одной из причин отказа от программы ракетных самолетов. Другой причиной было развитие автоматических космических аппаратов, которые поставили под вопрос перспективы не только Х-20, но и пилотируемой космонавтики в целом.
Однако ценность данных полетов определяется в первую очередь данными, полученными при помощи этих летающих лабораторий, а также опытом их эксплуатации, которые дали возможность НАСА успешно осуществить программу «Шаттл». Но все же не стоит забывать и о такой вещи, ценность которой определить гораздо сложнее полученных научных результатов: несколько десятков человек, которые и так были одними из лучших в своем деле, получили возможность летать на самых быстрых самолетах в мире.
Комментарии
Подписаться