North American X-15 (North American X-15)

North American X-15
X-15A-2 в музее
Тип	экспериментальный самолёт
Разработчик	North American Aviation
Производитель	см. производители
Первый полёт	8 июня 1959 года
Начало эксплуатации	17 сентября 1959 года
Конец эксплуатации	декабрь 1970 года
Статус	не эксплуатируется
Эксплуатанты	ВВС США NASA
Единиц произведено	3
Медиафайлы на Викискладе

X-15 — экспериментальный ракетоплан фирмы North American Aviation, США. На нём совершены первые гиперзвуковые и суборбитальные космические полёты человека. Завершал лётные исследования достижения предельных скоростей в программах X. По состоянию на 2024 год является самым быстрым пилотируемым летательным аппаратом в истории авиации.

Непосредственная задача проекта X-15 — исследования для проекта пилотируемого суборбитального гиперзвукового бомбардировщика X-20 Dyna Soar. Изучение полёта крылатого аппарата на гиперзвуковых скоростях, на границе и вне атмосферы. Оценка теплозащиты, ручного управления в верхних слоях атмосферы, управляемой посадки. Концепция проекта утверждена ВВС США в 1954 году по предложению НАСА. В соревновании проектов за контракт участвовали четыре компании:

• Bell Aircraft,
• McDonnell Aircraft,

• Republic Aviation Company,
• North American Aviation (в 1967 году слияние с Rockwell, в 1996 — с Boeing) — получила заказ ВВС.

X-15 официально именовали «пилотируемым исследовательским аппаратом» (англ. manned research vehicle). Программа лётных испытаний преждевременно свёрнута в октябре 1968, вскоре после катастрофы наиболее доработанного третьего X-15.

Исследования стали основой уже гражданской научной программы НАСА Space Transportation System (STS, «Космический челнок») тогда же, в октябре 1968.

История

Прогнозы развития сил ракетно-ядерного вооружения СССР и его союзников, их противовоздушной обороны поставили военно-политическое руководство США перед проблемой возможного нанесения ядерного удара по стратегическим объектам в соцстранах. Была поставлена задача разработки межконтинентальных средств доставки ядерного оружия, способных преодолеть систему противовоздушной обороны будущего. Для этого предполагалось создание беспилотных (ракетных) вооружений (межконтинентальных баллистических и крылатых ракет) и пилотируемых гиперзвуковых летательных аппаратов, способных прицельно применить ядерное оружие с высот, недосягаемых для перспективных средств ПВО СССР. Лётные испытания X-15 задумывались как этап пилотируемого проекта. Запуск 4 октября 1957 г. Советским Союзом первого искусственного спутника Земли подтвердил важность задачи и привёл к дополнительной задаче: противоспутниковое оружие. Как отмечает историк американской авиации и космонавтики Мишель Эванс, X-15 задумывался для противостояния возникшей «красной угрозе», — как американский ответ на советский военно-космический вызов.

Концепт арт.

Галерея

На земле

• 
  X-15A-2 вид в профиль.
• 
  X-15A-2
• 
  X-15 в Калифорнии.
• 
  Вид сверху.
• 
  Вид сзади.

Транспортировка

• 
  Отрыв от земли.
• 
  Под днищем самолёта-носителя Balls 8.
• 
  Вид с носителя.
• 
  Под правым крылом.
• 
  Цветная фотография.
• 
  Момент отделения.
• 
  Момент отделения — вид с носителя.
• 
  Момент отделения — X-15A2.

Полёт

• 
  X-15A2
• 
  В верхних слоях атмосферы.
• 
  Вид сбоку.

Посадка

• 
  Возвращение на землю.
• 
  После приземления.

В музее

• 
  X-15A-2 в музее
• 
  1983 год.
• 
  Подвешен под потолком.
• 
  Вид снизу.
• 
  Вид обшивки вблизи.
• 
  Носовая часть фюзеляжа вблизи.

Разработка

• 
  Симулятор X-15 созданный для обучения пилотов.
• 
  Модель X-15 созданная для тестирования аэродинамики.
• 
  Проведение испытаний.
• 
  Опыты продолжаются.
• 
  Результаты замеров, проведённых на модели X-15 в сверхзвуковой аэротрубе.
• 
  Один из вариантов дизайна.
• 
  Другой вариант.
• 
  Работа над моделью 1 к 10.
• 
  Модель масштаба 1 к 20.
• 
  Модель для сбросов.
• 
  В собранном виде.
• 
  Тестовый стенд — X-15 отдельно от двигателя.

Ответственные за программу X-15 сотрудники North American Aviation

• Главный инженер программы — Чарльз Фелтц.
• Помощники главного инженера — Раун Робинсон и Бад Беннер.
• Начальник лётных испытаний — Кью Си Харви.
• Инженер по лётным испытаниям — Сэм Рихтер.
• Главный врач программы — Тобиас Фридман.
• Начальник лётно-подъёмного состава — Дюк Литтлтон.
• Лётчик-испытатель компании — Элвин Уайт.

• 
  Персонал — групповое фото.
• 
  Совместное фото в честь полёта всех трёх X-15 совершённых в течение одной недели.

Компании исполнители

В разработке и производстве X-15 участвовали более трёхсот компаний, некоторые из них:

• Техническое руководство проектом, системная инженерия — North American Aviation, Inc., Колумбус, Огайо;
• Реактивная двигательная установка — Thiokol Chemical Corp., Бристол, Пенсильвания;
• Ракетный двигатель XLR-99 с модификациями — Thiokol Chemical Corp., Reaction Motors, Inc., Денвилл, Нью-Джерси;
• Вспомогательная силовая установка — General Electric Co., Rocket Engine Section, Эвендейл, Огайо;
• Жидкостная азотная система охлаждения, система герметизации и наддува кабины, система контроля давления и температуры — Garrett Corp., AiResearch Manufacturing Co., Лос-Анджелес, Калифорния;
• Бортовая аппаратура и приборы — Lear, Inc., Instrument Division, Гранд-Рапидс, Мичиган;
• Бортовое навигационное оборудование — Bowmar Instrument Corp., Форт-Уэйн, Индиана;
• Электронная приборная система — Sperry Rand Corp., Sperry Gyroscope Co., Гарден-Сити, Нью-Йорк;
• Аппаратура заатмосферного контроля — Bell Aircraft Corp., Avionics Division, Буффало, Нью-Йорк;
• Бортовой радиолокационный маяк-ответчик — Lockheed Aircraft Corp., Stavid Engineering, Inc., Плейнфилд, Нью-Джерси;
• Стойкое керамическое термопокрытие марки Rokide — Norton Co., Refractories Division, Вустер, Массачусетс;
• Жаропрочный никелево-хромовый сплав для поверхностей корпуса марки Inconel X — International Nickel Co., Нью-Йорк;
• Высотно-компенсирующий костюм пилота — David Clark Company, Inc., Вустер, Массачусетс.

Ход полёта

Схема самолёта.

Рисунок — X-15 в разрезе.

Порядок проводившихся действий:

Отцепка от самолёта-носителя, включение двигателя, набор скорости и высоты, отключение двигателя, полёт по инерции за пределы плотной земной атмосферы, достижение динамического потолка, баллистический спуск, вход в атмосферу, выход из пикирования, снижение, посадка.

Лётчик выполнял воздушный старт с внешней подвески под крылом стратегического бомбардировщика B-52 на высоте около 15 км. Приземлялся на дне высохшего солёного озера. Общее время полёта после отделения от носителя около 15 минут. Совершено 199 полётов. Высота полётов до 107 км, скорость до М=6,72.

Полёты начались в 1959 году. Центр управления полётами был оборудован на авиабазе «Эдвардс». В наземном обслуживании аппаратов участвовало около ста человек лётно-подъёмного состава.

Подготовка полёта

Обратный отсчёт начинался за двадцать часов до взлёта самолёта-носителя с наземного аэродрома, тогда же начинались работы по стыковке реактивного летательного аппарата к крылу самолёта-носителя, заправка осуществлялась за пять часов до взлёта. Личный отсчёт пилота начинался за час перед вылетом. Для удобства последнего был предусмотрен персональный трейлер с различными удобствами и системой вентиляции, привозивший пилота прямо к самолёту перед вылетом и увозивший обратно по прилёте. Перед вылетом пилот надевал ВКК стоимостью $18 тыс., под который медицинским персоналом монтировались различные приборы и датчики биометрических данных (пульса, температуры тела, давления кровеносных сосудов, частоты дыхания и т. д.). Затем следовала проверка и подгонка нательного снаряжения и аппаратуры, после чего пилот поднимался в кабину. За время от взлёта самолёта-носителя до отделения реактивного летательного аппарата от крыла пилот выполнял свыше пятидесяти контрольных мероприятий, имевших целью обеспечить строжайшее соблюдение техники безопасности, в частности, проверку нормальной работы системы радиосвязи и других систем жизнеобеспечения и обеспечения полёта. После минутного предупреждения от пилота самолёта-носителя пилот рапортовал о своей готовности к старту (данная информация была предназначена прежде всего руководителю полётами на земле). После отстыковки пилот приступал к выполнению текущей лётной программы.

Рекордные полёты

Рекордным полётом, совершённым по программе Х-15, стал полёт пилота Джо Уокера 22 августа 1963 года.

Данные по этому полёту:

• Полная масса заправленного самолёта: 15195 кг
• Масса израсходованного топлива: 6577 кг
• Масса после посадки: 6260 кг
• Максимальная достигнутая высота: 107,96 км
• Дальность полёта: 543,4 км
• Продолжительность активного участка полёта: 85,8 секунды
• Число Маха: 5,58
• Носитель: бомбардировщик NB-52A

В полёте достигнут неофициальный рекорд высоты для самолёта, продержавшийся с 1963 до 2004. Максимальная скорость — 7274 км/ч. Максимальная высота — 107,96 км. Рекорд установлен самолётом X-15 #3, номер 56-6672.

Профиль большинства полётов выглядел приблизительно следующим образом: после отделения от самолёта-носителя жидкостный ракетный двигатель X-15 включился на 85 секунд. К моменту выключения двигателя ускорение составило порядка 4 G (39 м/с²). В апогее траектории аппарат вышел за пределы атмосферы, невесомость продолжалась около 4 минут. В течение этого времени пилот провёл запланированные исследования, сориентировал (с помощью струйных газовых рулей) аппарат для входа в атмосферу. При возвращении в атмосферу внешняя обшивка аппарата местами нагревалась до 650 °C. Перегрузки на участке возвращения в атмосферу достигли 5 G в течение 20 секунд. Общее время полёта от момента отделения от носителя до приземления составило 12 минут.

Полёты на высоту более 80 км (50 миль), считавшиеся космическими

В таблице представлены полёты на самолёте X-15 на высоту более 50 миль (ок. 80,5 км). Такие полёты считаются в США космическими, а люди, преодолевшие эту высоту, — астронавтами.

Совместная фотография пилотов X-15, слева направо: Джо Энгл, Боб Рэшуорт, Джек Маккей, Пит Найт, Милт Томпсон, Билл Дейна — на фотографии нет Нила Армстронга, Роберта Уайта, Майка Адамса и ещё пяти пилотов программы.

Дата	Фотография пилота	Лётчик-астронавт	№ полёта	№ самолёта	№ полёта самолёта	Скорость (км/ч)	Высота (м)
17.07.1962		Роберт Уайт (англ. Robert Michael White)	62	3	7	6 167	95 936
17.01.1963		Джо Уокер (англ. Joseph Albert Walker)	77	3	14	5 918	82 814
27.06.1963		Боб Рэшуорт (англ. Robert Aitken Rushworth)	87	3	20	5 512	86 868
19.07.1963	—	Джо Уокер (англ. Joseph Albert Walker)	90	3	21	5 971	106 009
22.08.1963	—	Джо Уокер (англ. Joseph Albert Walker)	91	3	22	6 106	107 960
29.06.1965		Джо Энгл (англ. Joseph Henry Engle)	138	3	44	5 523	85 527
10.08.1965	—	Джо Энгл (англ. Joseph Henry Engle)	145 (143)	3	46	5 713	82 601
28.09.1965		Джек Маккей (англ. John Barron McKay)	150	3	49	6 006	90 099
14.10.1965	—	Джо Энгл (англ. Joseph Henry Engle)	153	1	61	5 720	81 229
01.11.1966		Билл Дейна (англ. William Harvey Dana)	174	3	56	6 035	93 543
17.10.1967		Пит Найт (англ. William John Knight)	190	3	64	6 206	85 496
15.11.1967		Майк Адамс (англ. Michael James Adams)	191	3	65	5 745	81 077
21.08.1968	—	Билл Дейна (англ. William Harvey Dana)	197	1	79	5 541	81 534
Дополнение, другие пилоты не вошедшие в таблицу
	Фотография пилота	Лётчик-астронавт
		Нил Армстронг

Имя Майка Адамса на «Космическом зеркале» — справа вверху.

Ставший впоследствии первым человеком на Луне Нил Армстронг тоже был лётчиком Х-15 с ноября 1960 по июль 1962 года. Он совершил на самолётах № 1 и 3 семь полётов, но в таблицу его полёты не входят. Самый высокий его полёт был на 39,3 мили (63,2 км). Он покинул проект, чтобы в сентябре 1962 года пройти отбор в астронавты НАСА второго набора.

Полёт № 191 закончился катастрофой. Майк Адамс, достигнув в своём седьмом полёте запланированной высоты, погиб, когда по неустановленным причинам полёт на скорости M=5 и высоте 18,9 км стал неуправляемым и самолёт разрушился. Это сыграло немалую роль в закрытии проекта. Его имя — одно из 24 начертанных на сооружённом в 1991 году «Космическом зеркале».

Выше линии Кармана (высота границы космоса по правилам FAI) Х-15 поднял только Уокер, причём дважды. Имя Джо Уокера отсутствует на «Космическом зеркале», хотя он погиб в авиакатастрофе в 1966 году, раньше Адамса. Но там есть имена лётчиков из набора астронавтов, не совершавших космических полётов, а разбившихся на тренировочном самолёте во время подготовки.

Развитие проекта

Помимо X-20, рассматривался проект X-15B — увеличенный X-15 с двухместной кабиной (лётчик с наблюдателем), доставляемый на орбиту ракетой-носителем Saturn I. Он развивал бы орбитальную скорость (около 29000 км/ч) на высоте до 3220 км.

См. также

• Гиперзвуковой летательный аппарат
• Суборбитальный космический полёт
• X-20 Dyna Soar
• SpaceShipOne
• «Барьер неизвестности» — фантастический фильм о советском ракетоплане «Циклон», примерном аналоге X-15.
• Silbervogel

Литература

• Лукашевич В. П., Афанасьев А. Б. Космические крылья — М.: ЛенТа Странствий, 2009, 496с.- ил.
  • Гл. 5 Гиперзвуковой ракетоплан Х-15 (с.83-104)
• Evans, Michelle L. The X-15 Rocket Plane: Flying the First Wings Into Space.  (англ.) — Lincoln and London: University of Nebraska Press, 2013. — 488 p. — (Outward odyssey : a people’s history of spaceflight) — ISBN 978-0-8032-2840-5
• Stimson, Thomas E. The X-15 Points into Space.  (англ.) // Popular Mechanics — Chicago. Ill.: Popular Mechanics Company, May 1960. — Vol.113 — No.5 — 272 p.
• David, Heather. X-15 Moves Nearer Space Flight: Powerplant has yet to be ‘given its head’.  (англ.) // Missiles and Rockets : The Missile & Space Weekly. — Washington, D.C.: American Aviation Publications, November 28, 1960. — Vol. 7 — No. 22 — P. 19-19.

Ссылки

• X-15. Энциклопедия «Уголок неба».
• X-15 Flight Log