Экспериментальная крылатая ракета North American MX-770 (США)

За всю историю американской авиационно-космической техники, пожалуй, ни одна программка не оказала настолько значимого воздействия на развитие технологии, многообещающих концепций и методов решения сложных инженерных задач, как проект сверхзвуковой межконтинентальной крылатой ракеты «Navaho». При ее разработке был проделан воистину гиганский объем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, который ранее в США ни в авиации, ни в ракетной технике не встречался. Все началось с того, что к концу лета 1945 г. Министерство обороны США решило заняться средствами доставки ядерной боевой части (БЧ) на «очень огромную дальность» и посреди озари выдало 17 наикрупнейшим авиастроительным фирмам запрос на предложения по исследованию новых концепций. Заметим сразу: к ракетам - баллистическим либо крылатым энтузиазма особенного не было, так как ставка делалась, в главном, на далекие томные пилотируемые бомбовозы, которые в излишке стояли на вооружении. С пришествием мирного времени заказы на военные воздушные суда были аннулированы, и управление большинства компаний встало перед лицом массовых увольнений. Так, к примеру, списочный состав только компании North American Aviation (NAA) предполагалось уменьшить в 16 раз - со 100 до 6,5 тыщ человек. Новые средства доставки могли стать спасательным кругом, позволявшим фирмам остаться на плаву. Чтоб сориентироваться в бурном море новых технологий (сверхзвуковой полет, ракеты, электроника, радиолокаторы), на фирме NAA была сотворена исследовательская Лаборатория аэрофизики, управляющим которой назначили Уильяма Боллея (William Bollay), бывшего начальника отдела разработок турбореактивных движков Бюро аэронавтики ВМС США (Navy Bureau of Aeronautics). Он предложил подключить к решению данной проблемы все имеющиеся ресурсы, в т.ч. использовать германские работы, выполненные во время 2-ой мировой войны, также идеи бомбардировщика-«антипода» Зенгера и сверхдальней системы A-9/ A-10 фон Брауна, и создать американский вариант ракет A-4b либо A-9. Грубо говоря, предполагалось сделать баллистическую ракету с крыльями: на первом шаге она стартовала вертикально и выходила на линию движения полета, на нисходящем участке которой вела себя уже не как артиллерийский снаряд, как сверхзвуковой планер. Такие ракеты время от времени именуют еще крылато-баллистическими либо аэробаллистическими. Мысль, по-видимому, оказалась хороша, и 24 марта 1946 г компания получили договор на ракету MX-770 с дальностью до 800 км. Через три месяца массу боеголовки прирастили с 900 кг, которые были у A-9, до 1360 кг. Никакого личного задела по ракетам у NAA не было. Чтоб хоть малость осознать, что такое ракета и с какой стороны к ней подступиться, компания начала опыты с ракетными ускорителями производства компании Aerojet тягой 450 кгс (1000 фунтов), имевшимися в излишке, и с модельным движком тягой 130 кгс (300 фунтов) своей разработки. В качестве импровизированного щита употреблялся... бульдозерный скребок, установленный на автомобильной стоянке компании и защищавший припаркованные рядом авто от неминуемых взрывов... Так как за базу были взяты германские выработки, опираться предполагалось также на уже сделанные в нацистской Германии технологии. В июне 1946 г Боллей предложил NAA вернуть и испытать двигательную установку ракеты A-4, благо последние имелись в распоряжении правительственных служб. С начального мотора, получившего условное обозначение Mark I, предполагалось «снять мерки» по американским эталонам и на их базе сделать и испытать уже американский вариант Mark II. Видя недочеты концепции A-4b (и сначала - малую, дозвуковую, скорость конкретного подхода к цели), спецы лаборатории предложили трехэтапную программку исследовательских работ, базирующуюся на германских достижениях в области сверхзвуковых ПВРД. На первом шаге предполагалось изучить аэробаллистические ракеты типа A-4b и A-9, на втором - изучить возможность подмены ракетного мотора на сверхзвуковой ПВРД для роста дальности полета, на 3-ем - найти размер и тип стартового ускорителя, нужного для разгона ракеты до скорости, на которой вероятен пуск ПВРД. К концу 1946 г на фирму прибыли два мотора A-4. В марте 1947 г компания арендовала большой участок земли северо-западнее Лос-Анжелеса, в гористом районе Сайми-Хиллз; наиблежайшими населенными пт были Санта-Сузана и Канога-Парк. Тут NAA начала строительство базы для испытаний массивных ракетных движков (18 щитов разной размерности), используя 1 млн $ личных средств и 1,5 млн $ из бюджета ВВС. Сразу с этим на головном предприятии в Лос-Анджелесе началось создание сверхзвуковой АДТ. Когда инженеры NAA разобрали и пристально исследовали движок ракеты V-2, они создали вывод, что германская «Модель 39» со сложной головкой, включающей 18 форкамер, - это тупик, «инженерное безумие». Но для ускорения работ чертежи все-же были переданы для доработки и производства: ничего другого подходящей тяги у янки просто не было. Так как было понятно, что во время войны немцы испытывали более продвинутый движок «Модель 39а» с одной форкамерой, Боллей решил взять за базу последующих работ конкретно таковой вариант, обозначив новый движок NA-704 Mark III. Ему разрешили привлечь в качестве технических консультантов конкретных разработчиков А-4 - профессионалов из группы Вернера фон Брауна, которые в то время работали для Армии США: Вальтера Риделя (Walther J. Riedel), Ганса Хютера (Hans Huter), Рудольфа Байхеля (Rudolf Beichel) и Конрада Данненберга (Konrad К. Dannenberg). Последний, а именно, работал в Пенемюнде над плоским смесителем типа «душевая головка», который и был нужен для нового мотора. Дитер Хуцель (Dieter К. F. Huzel), один из ближайших помощников фон Брауна, был вообщем принят на постоянную работу в NAA для улучшения координации совместных действий с группой германских профессионалов. В сентябре 1947 г началось эскизное проектирование изделия Mark III, равного по тяге движку Mark II, но на 15% более легкого. Из других достижений инженеров лаборатории Боллея тех пор можно именовать проект «кинетического акселерометра с двойным интегрированием», который позволял инерциальной платформе, стоящей на ракете, определять не только лишь ускорение и скорость, да и расстояние, которое пролетало изделие. Благодаря этому точность наведения беспилотных объектов существенно повышалась. В расчетах и при продувках маломасштабных моделей аэродинамики из NAA нашли, что конфигурация A-9 со стреловидным крылом неустойчива при трансзвуковых скоростях. Для ракеты MX-770 компания избрала сборку типа «утка» - с крылом в хвостовой части фюзеляжа и фронтальным горизонтальным оперением (ПГО). Следует увидеть, что даже к 1947 г вопрос о выборе типа аппарата для доставки ядерной БЧ в государственных масштабах еще не был решен. Во-1-х, длилась разработка пилотируемых бомбардировщиков - как дозвуковых, так и сверхзвуковых. Во-2-х, в марте 1946 г ВВС выдали фирме North American Aviation Inc. договор на сверхзвуковую крылатую ракету (КР) MX-770. В-3-х, в апреле 1946 г компания Consolidated Vultee Aircraft получила от Управления технического обеспечения Армии США договор на исследование способности сотворения межконтинентальной баллистической ракеты (МБР), включая летные тесты экспериментальных ракет MX-774. И, в-4-х, в декабре 1946 т. компании Martin и Northrop начали исследования дозвуковых КР большой дальности по проектам MX-771 (Matador) и MX-775 (Snark). Итак, к июню 1947 г. была начата разработка отдельных компонент Navaho - системы навигации XN-1 и мотора Mark III. На автостоянке длилось тесты тестового ЖРД тягой 1,5 тс, на котором проверялись разные составляющие, в том числе распылительная головка душевого типа. Параллельно шло изготовка американской копии мотора Mark II с 18 форкамерами, чтоб получить опыт производства массивных ЖРД. В июне на этот движок было выдано проектное задание, а в сентябре начался выпуск рабочих чертежей и изготовка первых частей. Работы исходного периода сосредотачивались, приемущественно, на получении начальных данных в области сверхзвуковой аэродинамики, двигательных установок и систем наведения. С этой целью в 1947 г была сотворена серия из 7 маленьких экспериментальных ракет RTV-A-3, либо NATIV (North American Test Instrumented Vehicle). На данный момент подобные изделия окрестили бы демонстраторами технологии. При помощи ЖРД, работавшего на азотной кислоте и анилине, и крестообразного крыла в хвостовой части ракета подымалась на высоту выше 15 км и совершала полет по линии движения, имитировавшей линию движения полета будущей КР. Информация о свойствах работающих систем и наружной среды передавалась на землю при помощи 32-канальной телеметрической радиосистемы. 26 мая 1948 т. с местности авиабазы ВВС Холломан (штат Нью Мексико) была предпринята 1-ая попытка запуска «Нэйтива». Сколько всего ракет было запущено - непонятно. Один источник гласит, что 6, другой - четыре, 3-ий - три. Скорее всего, имело место 6 попыток пуска, в 3-х из которых ракета не ушла со стартового стола, в 2-ух - пролетела некое расстояние, и только один может считаться успешными (достигнута скорость, соответственная числу М=2,23 на высоте 18 км). Некоторое время назад, в феврале 1948 г, грянула 1-ая ревизия проекта MX-770: ВВС востребовали прирастить дальность ее полета с 800 км до 1600 км. Дело в том, что когда осенью 1947 г ВВС выделились из Армии, была достигнута договоренность, что под эгидой «армейцев» остаются ракеты дальностью до 1600 км, а «авиаторы» занимаются более дальнобойными изделиями. Но ракета MX-770 принадлежала ВВС - как следует, ее дальность должна была превосходить 1600 км! North American уже успела издержать на проект 3,9 млн $. Сейчас же предстояло серьезно отступить от концепции А-9 в пользу крылатого аппарата с маршевым ПВРД: ракетный движок употребляется для старта и разгона аппарата до сверхзвуковой скорости, на которой запускается «прямоточка». Это означало, что изменяется все: навигация, двигательная установка и аэродинамике. Весь аппарат «подрос» на 33%, а движок Mark III пришлось перепроектировать для роста тяги с 25 до 34 тс. Ракета с новым обозначением XSSM-A-2 включала стартовый ЖРД, два маршевых ПВРД и инерциальную навигационную систему XN-1. Но последняя «уходила» на 1,6 км за каждый час полета, а это означало, что КР не сумеет соответствовать требованиям ВВС США по точности. По заданию квадратичное возможное отклонение (КВО) составляло 800 м. Чтоб получить нужную точность, компания NAA начала разработку навигационной платформы XN-2, объединяющей инерциальную систему XN-1 со следящим астродатчиком, что гарантировало высшую точность даже в далеких полетах. Заказчик желал, чтоб XSSM-A-2 стала первым шагом пересмотренной трехэтапной программки для семейства ЛА, использующих ракетный ускоритель и маршевый ПВРД: 1. с дальностью 1000 миль (1600 км) и массой БЧ в 3000 фунтов (1350 кг); 2. с дальностью 2000-3000 миль (3200-4800 км) и массой БЧ в 1350 кг; 3. с дальностью 5000 миль (8000 км) и массой БЧ в 10000 фунтов (4540 кг). Для заслуги таких дальностей NAA исследовала возможность разделения системы на стартовый ускоритель и маршевую ступень. Это позволяло заправлять КР только топливом для ПВРД, что резко увеличивало дальность при постоянных размерах маршевой ступени. В июле 1948 г существенно разросшаяся лаборатория Боллея совместно с электромеханическим отделением NAA переехала в Дауни (Downey), в восточную часть Лос-Анджелеса, на местность завода, ранее принадлежавшего фирме Consolidated Vultee. Конкретно тут были построены КР Navaho и Hound Dog, а позже изготавливался командный модуль «Аполлона» и проектировалась орбитальная ступень шаттла. Сначала 1949 г был в конце концов готов 1-ый ЖРД Mark II - американский аналог мотора A-4. Но к тому времени мозгами инженеров из NAA обладали уже более многообещающие разработки, и этот ЖРД так и остался некоторым промежным шагом. В мае North American намеревалась выполнить проект межконтинентального ЛА, который получил заглавие Navaho: это должна была быть двухступенчатая ракета с тандемным расположением ступеней: снизу - ускоритель (бустер) с ЖРД, сверху - маршевая крылатая ступень с ПВРД.