Ракетный самолет или ракетоплан — это самолет , который использует ракетный двигатель для движения , иногда в дополнение к воздушно-реактивным двигателям . Ракетопланы могут достигать гораздо более высоких скоростей, чем реактивные самолеты аналогичного размера, но обычно в течение максимум нескольких минут работы с двигателем, за которыми следует планирующий полет . Не испытывая потребности в кислороде из атмосферы , они подходят для полетов на очень большой высоте. Они также способны обеспечивать гораздо более высокое ускорение и более короткие взлеты. Многие ракетные самолеты могут быть сброшены с транспортных самолетов, поскольку взлет с земли может оставить им недостаточно времени для достижения больших высот.
Ракеты использовались просто для помощи основному движению в форме реактивного взлета ( JATO ), также известного как взлет с помощью ракеты ( RATO или RATOG ). Не все ракетопланы взлетают обычным способом, как «обычные» самолеты. Некоторые типы запускались с воздуха с другого самолета, в то время как другие взлетали вертикально — носом в воздух и хвостом к земле (« хвостовые самолеты »).
Из-за использования тяжелого топлива и других практических трудностей эксплуатации ракет большинство ракетопланов строилось для экспериментального или исследовательского использования, в качестве истребителей- перехватчиков и космических самолетов .
Перуанский эрудит Педро Паулет в 1902 году разработал концепцию Avión Torpedo — жидкостно-ракетного самолета с закрепленным на дельта - крыле фонарем — и потратил десятилетия на поиски спонсоров для самолета, работая дипломатом в Европе и Латинской Америке. [1] Концепция Паулета об использовании жидкого топлива на десятилетия опередила ракетных инженеров того времени, которые использовали черный порох в качестве топлива. [1] Сообщения о концепции ракетного самолета Паулета впервые появились в 1927 году после того, как Чарльз Линдберг пересек Атлантический океан на самолете. [2] Паулет публично раскритиковал предложение австрийского пионера ракетной техники Макса Валье о ракетном самолете, который завершал бы путешествие быстрее с использованием черного пороха, утверждая, что его жидкостно-ракетный самолет, созданный тридцатью годами ранее, был бы лучшим вариантом. [2]
Паулет посетил немецкую ракетную ассоциацию Verein für Raumschiffahrt (VfR), и 15 марта 1928 года Валье приветствовал жидкостную ракету Паулета в публикации VfR Die Rakete , заявив, что двигатель обладает «удивительной мощностью». [3] В мае 1928 года Паулет присутствовал на демонстрации ракетного автомобиля программы Opel RAK Фрица фон Опеля и Макса Валье, и после встречи с немецкими энтузиастами ракет. [3] Члены VfR начали рассматривать черный порох как помеху для ракетного движения, а сам Валье считал, что двигатель Паулета необходим для будущего развития ракет. [3] Вскоре к Паулету обратилась нацистская Германия с просьбой помочь в разработке ракетных технологий, хотя он отказался помогать и никогда не делился формулой своего топлива. [1] Затем нацистское правительство присвоило себе работу Паулета, в то время как советский шпион в VfR, Александр Борис Щерчевский, возможно, поделился планами с Советским Союзом . [4]
11 июня 1928 года в рамках программы Opel RAK Фрица фон Опеля и Макса Валье Lippisch Ente стал первым самолетом, совершившим полет с использованием ракетного двигателя. [5] [6] [7] В течение следующего года Opel RAK.1 стал первым специально построенным ракетным самолетом, который поднялся в воздух под управлением самого Фрица фон Опеля. [8] Полет Opel RAK.1 также считается первым в мире публичным полетом пилотируемого ракетного самолета, поскольку он состоялся перед большой толпой и в присутствии мировых СМИ.
28 июня 1931 года итальянский летчик и изобретатель Этторе Каттанео совершил еще один новаторский полет на ракете , который создал еще один частный ракетоплан. Он летал и приземлился без особых проблем. После этого полета король Италии Виктор Эммануил III назначил Каттанео графом Талиедо ; благодаря его пионерской роли в ракетном полете, его изображение выставлено в Музее космонавтики в Санкт-Петербурге, а также в Музее науки и техники в Милане. [9] [10]
Heinkel He 176 был первым в мире самолетом, который приводился в движение исключительно жидкостным ракетным двигателем. Он совершил свой первый полет с двигателем 20 июня 1939 года под управлением Эриха Варзица . [11] [ нужна страница ] He 176, хотя и был продемонстрирован Министерству авиации Рейха , не получил особой официальной поддержки, что привело к тому, что Heinkel отказался от своих попыток создания ракетного двигателя; единственный самолет некоторое время экспонировался в Берлинском музее авиации и был уничтожен бомбардировкой союзников в 1943 году. [12]
Первым ракетным самолетом, когда-либо производившимся массово, был перехватчик Messerschmitt Me 163 Komet , представленный Германией в последние годы конфликта в качестве одной из нескольких попыток разработать эффективный самолет с ракетным двигателем. [13] Первое специализированное крыло истребителей Me 163 Люфтваффе, Jagdgeschwader 400 (JG 400), было создано в 1944 году и было в основном призвано обеспечивать дополнительную защиту заводов по производству синтетического бензина , которые были важными целями для воздушных налетов союзников . Планировалось разместить дополнительные оборонительные подразделения ракетных истребителей вокруг Берлина , Рура и Немецкой бухты . [14]
Типичная тактика Me 163 заключалась в том, чтобы пролететь вертикально вверх сквозь бомбардировщики на высоте 9000 м (30000 футов), подняться на высоту 10700–12000 м (35100–39400 футов), а затем снова нырнуть сквозь строй, стреляя по мере их продвижения. Такой подход давал пилоту два коротких шанса сделать несколько выстрелов из пушек, прежде чем планировать обратно на свой аэродром. [15] Часто было трудно поставлять необходимое топливо для работы ракетных двигателей. В последние дни Третьего рейха Me 163 был снят с вооружения в пользу более успешного Messerschmitt Me 262 , который вместо этого использовал реактивную тягу . [15]
Другие немецкие ракетные самолеты также преследовались, включая Bachem Ba 349 "Natter", пилотируемый ракетный перехватчик с вертикальным взлетом, который летал в виде прототипа. [16] [17] Дальнейшие проекты так и не достигли стадии прототипа, такие как Zeppelin Rammer , Fliegende Panzerfaust и Focke-Wulf Volksjäger . Имея гораздо больший размер, чем любой другой ракетный проект конфликта, антиподный бомбардировщик-космоплан Silbervogel был запланирован немцами, однако более поздние расчеты показали, что конструкция не сработала бы, вместо этого разрушившись при входе в атмосферу. [18] [ нужна страница ] Me 163 Komet — единственный тип ракетного истребителя, который участвовал в боях в истории, и один из всего лишь двух типов ракетных самолетов, участвовавших в боях.
Япония, которая была союзницей нацистской Германии, получила чертежи конструкции Me 163 Komet. [19] После значительных усилий ей удалось создать собственные производственные мощности, которые использовались для производства ограниченного количества ее собственных копий, известных как Mitsubishi J8M , совершивших свой первый полет с двигателем 7 июля 1945 года. [20] Кроме того, Япония попыталась разработать свой собственный ракетный перехватчик, Mizuno Shinryu ; ни J8M, ни Shinryu никогда не участвовали в боях. [21] Японцы также произвели около 850 ракетных самолетов-смертников Yokosuka MXY-7 Ohka во время Второй мировой войны, некоторые из них были задействованы в битве за Окинаву . Послевоенный анализ пришел к выводу, что влияние Ohka было незначительным, и что ни один крупный корабль ВМС США не был поражен во время атак из-за эффективной оборонительной тактики, которая была применена. [22]
Другие экспериментальные самолеты включали советский Березняк-Исаев БИ-1 , который поднялся в воздух в 1942 году, в то время как Northrop XP-79 изначально планировался с ракетными двигателями, но был переключен на реактивные двигатели для своего первого и единственного полета в 1945 году. Ракетный P-51D Mustang был разработан North American Aviation , который мог развивать скорость 515 миль в час (829 км/ч). [23] [24] Двигатель работал на фумаровой кислоте и анилине , которые хранились в двух 75-галлонных (280 л) подкрыльевых сбрасываемых баках. [24] Самолет был испытан в полете в апреле 1945 года. Ракетный двигатель мог работать около минуты. [24] Аналогично, серия Messerschmitt Me 262 «Heimatschützer» использовала комбинацию ракетного и реактивного движения, что позволяло совершать более короткие взлеты, более высокую скорость набора высоты и даже большие скорости. [25]
В 1946 году советский самолет Микоян-Гуревич И-270 был построен в ответ на требования советских ВВС, выданные годом ранее, по ракетному самолету-перехватчику для целей точечной обороны . [26] Конструкция И-270 включала в себя несколько технологических элементов, которые были разработаны Сергеем Королевым в период с 1932 по 1943 год. [27] [28]
В 1947 году ключевой вехой в истории авиации стал Bell X-1 с ракетным двигателем , который стал первым самолетом, преодолевшим скорость звука в горизонтальном полете, и первым из серии самолетов NACA/NASA с ракетным двигателем. [29] Среди этих экспериментальных самолетов были конструкции North American X-15 и X-15A2, которые эксплуатировались около десятилетия и в конечном итоге достигли максимальной скорости 6,7 Маха , а также максимальной высоты более 100 км, установив новые рекорды. [30]
В 1950-х годах британцы разработали несколько конструкций смешанной мощности, чтобы закрыть разрыв в производительности, который существовал в тогдашних конструкциях турбореактивных двигателей. Ракета была основным двигателем для обеспечения скорости и высоты, необходимых для высокоскоростного перехвата высотных бомбардировщиков, а турбореактивный двигатель обеспечивал повышенную экономию топлива на других этапах полета, в первую очередь для обеспечения возможности самолета совершить посадку с двигателем, а не рисковать непредсказуемым планирующим возвращением. [31] [32] Одной из конструкций была Avro 720 , которая в основном приводилась в движение ракетным двигателем Armstrong Siddeley Screamer мощностью 8000 фунтов силы (36 кН), который работал на керосиновом топливе, смешанном с жидким кислородом в качестве окислителя . [33] Работа над Avro 720 была прекращена вскоре после решения Министерства авиации прекратить разработку ракетного двигателя Screamer, предположительно из-за официальных опасений относительно целесообразности использования жидкого кислорода, который кипит при температуре -183 °C (90 K) и является пожароопасным , в эксплуатационной среде. [34] [35] [36]
Работа достигла более продвинутой стадии с конкурентом Avro 720, Saunders-Roe SR.53 . Силовая установка этого самолета использовала перекись водорода в качестве комбинированного топлива и окислителя, что считалось менее проблемным, чем жидкий кислород Avro 720. [34] 16 мая 1957 года командир эскадрильи Джон Бут DFC управлял XD145 во время первого испытательного полета, последовавшего за первым полетом второго прототипа XD151 6 декабря 1957 года. [37] [38] В ходе последующей программы летных испытаний эти два прототипа совершили 56 отдельных испытательных полетов, во время которых была зафиксирована максимальная скорость 1,33 Маха. [39] Кроме того, с конца 1953 года Saunders-Roe работал над производной от SR.53, которая была отдельно обозначена как SR.177 ; Основным изменением было наличие бортового радара , отсутствовавшего на SR.53 и Avro 720, поскольку это не было требованием спецификации, но оставляло пилота зависимым от собственного зрения, а не от радиоуказаний, поступавших от наземного радиолокационного управления. [40]
И SR.53, и его двоюродный брат SR.177 были относительно близки к достижению статуса производства, когда на программу навалились более широкие политические факторы. В 1957 году в Великобритании произошло масштабное переосмысление философии противовоздушной обороны, которое было воплощено в Белой книге по обороне 1957 года . В этом документе содержался призыв к замене пилотируемых боевых самолетов ракетами , и, таким образом, перспективы заказа от Королевских ВВС испарились в одночасье. [41] Хотя и Королевский флот, и Германия оставались потенциальными заказчиками SR.177, уверенность обеих сторон была поколеблена этим шагом. [42] Другие факторы, такие как скандалы со взяточничеством в Lockheed, вынудившие зарубежные страны заказать Lockheed F-104 Starfighter , также послужили подрыву перспектив продажи SR.177, что стоило таких потенциальных заказчиков, как Германия и Япония. [43]
В конце 1940-х и 1950-х годов французский военно-воздушный штаб также проявлял значительный интерес к самолетам с ракетным двигателем. [44] По словам автора Мишеля ван Пельта, должностные лица французских ВВС были против чисто ракетного полета, но выступали за смешанный подход, используя комбинацию ракетных и турбореактивных двигателей. В то время как Société d'Etudes pour la Propulsion par Réaction (SEPR) приступило к разработке собственных французских ракетных двигателей , французский производитель самолетов SNCASE знал о стремлении французских ВВС к созданию эффективного самолета-перехватчика точечной обороны и поэтому начал работу над SNCASE SE.212 Durandal . [44] По сравнению с другими французскими экспериментальными самолетами со смешанным двигателем, такими как конкурирующий прототип перехватчика SNCASO Trident , это был более тяжелый самолет, предназначенный для полетов в основном на своем реактивном двигателе, а не на ракетном двигателе. [45] Было построено два прототипа самолетов; 20 апреля 1956 года первый совершил свой первый полет, первоначально летая только с использованием реактивной тяги. [46] Это был второй прототип, который впервые использовал ракетный двигатель в апреле 1957 года. [46] Во время летных испытаний максимальная скорость 1444 километра в час (897 миль в час) была достигнута на высоте 12 300 метров (40 400 футов), даже без использования дополнительной мощности ракетного двигателя; она возросла до 1667 км/ч на высоте 11 800 м, когда ракета была активна. Всего было выполнено 45 испытательных полетов, прежде чем работа над программой была прекращена. [46]
По просьбе французского штаба ВВС французская авиастроительная компания SNCASO также разработала свой собственный перехватчик точечной обороны SNCASO Trident . [44] Он был в первую очередь оснащен одним ракетным двигателем, построенным на SEPR, и дополнен набором турбореактивных двигателей, установленных на законцовках крыла; в оперативном плане как ракетные, так и турбореактивные двигатели должны были использоваться для выполнения быстрого набора высоты и перехвата на больших высотах, в то время как только реактивные двигатели использовались для возвращения на базу. [44] 2 марта 1953 года первый прототип Trident I совершил свой первый полет ; управляемый летчиком-испытателем Жаком Гиньяром, самолет использовал всю длину взлетно-посадочной полосы, чтобы подняться в воздух, работая только на своих турбореактивных двигателях. [47] 1 сентября 1953 года второй прототип Trident I потерпел крушение во время своего первого полета после того, как с трудом набрал высоту после взлета и столкнулся с опорой линии электропередач . [48] Несмотря на потерю, французские ВВС были впечатлены характеристиками Trident и стремились ввести в эксплуатацию улучшенную модель. [49] 21 мая 1957 года первый Trident II, 001 , был уничтожен во время испытательного полета из Centre d'Essais en Vol (Летно-испытательный центр); причиной стало случайное смешение и взрыв крайне летучих ракетного топлива и окислителя, фуралина (C 13 H 12 N 2 O) и азотной кислоты (HNO 3 ), что привело к гибели летчика-испытателя Шарля Гужона. [50] [51] Два месяца спустя все работы по программе были остановлены. [47]
Увеличение мощности турбореактивных двигателей, появление ракет и прогресс в области радиолокации сделали возврат к смешанной энергетике ненужным.
Разработка советских ракет и спутников была движущей силой развития космической программы НАСА. В начале 1960-х годов американские исследования космического самолета Boeing X-20 Dyna-Soar были отменены из-за отсутствия цели; позже исследования способствовали созданию космического челнока , который, в свою очередь, послужил мотивацией для советского Бурана . Другой похожей программой была ISINGLASS , которая должна была стать ракетопланом, запускаемым с носителя Boeing B-52 Stratofortress , который должен был достичь скорости 22 Маха, но она так и не была профинансирована. ISINGLASS предназначался для полета над СССР. Изображения конфигурации транспортного средства не были опубликованы. [52]
Исследовательский лунный аппарат представлял собой транспортное средство смешанного типа: реактивный двигатель компенсировал 5/6 силы тяжести, а тяга ракеты могла имитировать лунный модуль «Аполлон». [53]
Различные версии ракетного двигателя Reaction Motors XLR11 применялись в качестве основного или вспомогательного двигателя на самолетах X-1 и X-15, а также на Martin Marietta X-24A , Martin Marietta X-24B , Northrop HL-10 , Northrop M2-F2 , Northrop M2-F3 и Republic XF-91 Thunderceptor .
Northrop HL-10, Northrop M2-F2 и Northrop M2-F3 были примерами несущего тела , которые представляют собой летательные аппараты, имеющие очень мало крыльев или вообще не имеющие их, и просто получающие подъемную силу от корпуса транспортного средства. Другим примером являются ракеты-откатчики в любительском ракетостроении. [ необходима цитата ]
Исследовательский и испытательный самолет EZ-Rocket впервые поднялся в воздух в 2001 году. [54] После оценки EZ-Rocket, Лига гонок на ракетах разработала три отдельных гоночных самолета на ракетах в течение следующего десятилетия. [55] [56]
В 2003 году еще один частный самолет с ракетным двигателем совершил свой первый полет. SpaceShipOne функционирует как самолет с ракетным двигателем — с крыльями и аэродинамическими поверхностями управления — а также как космоплан — с двигателями RCS для управления в вакууме космоса. За свою работу команда SpaceShipOne была награждена премией Space Achievement Award. [57]
В апреле 2019 года китайская компания Space Transportation провела испытание 3700-килограммового технологического демонстратора под названием Jiageng-1. 8,7-метровый самолет имеет размах крыльев 2,5 метра и является частью разработки более крупной будущей многоразовой ракеты-носителя с вертикальным взлетом и горизонтальной посадкой Tianxing-I-1. [58]
{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)