В двадцатом веке человечество стало свидетелем стремительного развития авиации. Казалось, что по мере роста скорости самолет будет достигать все больших высот и, наконец, выйдет в космос. Ведь не использовать подъемную силу крыльев и атмосферный кислород в качестве окислителя было бы грешно. Одним из первых проектов стал межпланетный крылатый корабль, разработанный в середине 20-х годов энтузиастом ракетного дела Фридрихом Артуровичем Цандером. Он представлял собой двухступенчатый аппарат, состоящий из двух самолетов с комбинированными двигательными установками. Оба самолета монтировались так, чтобы при старте с поверхности планеты работал сначала большой самолет с поршневым или воздушно-реактивным двигателем. За пределами атмосферы разгон продолжался с помощью ракетного двигателя. При этом конструкция большого самолета, ставшего после первого этапа разгона ненужной, должна разбираться и использоваться в качестве дополнительного топлива ракетного двигателя. К моменту возвращения из космоса остается "неизрасходованным" только малый самолет с экипажем и полезной нагрузкой. Он должен войти в атмосферу и планировать на посадку. Применение малых крыльев при спуске с орбиты по расчетам Ф.А. Цандера должно было избавить экипаж от влияния больших перегрузок. Конструктор полагал, что использование планирующего спуска позволит обеспечить без затрат дополнительной энергии облет половины земного шара и спуск в любом месте планеты. Модель корабля Цандера экспонировалась на первой выставке по межпланетным полетам в Москве в 1927 году.
А ведь за окном были 20-е годы — расцвет эпохи поршневых самолетов. Но именно в эти годы начались эксперименты по установке на летательных аппаратах пороховых двигателей. Первые практические шаги в этой области были сделаны в Германии в конце 20-х годов. Группа энтузиастов реактивного полета М. Валье, Ф. фон Опель, Ф. Зандер и А. Липпиш решили установить пороховой ракетный двигатель на планере. Такой вид летательного аппарата получил впоследствии название "ракетоплан". В задней части фюзеляжа установили две пороховые ракеты конструкции Зандера, которые должны были срабатывать последовательно одна за другой. 11 июня 1928 года летчик Ф. Штамер первым в мире совершил 4 полета на ракетоплане, достигнув дальности 1,5 км. В 1929 году испытания были продолжены. 30 сентября фон Опель на новом летательном аппарате, снабженным целой батареей из 16 пороховых ракет, совершил 10-минутный полет, во время которого скорость достигала 160 км/ч. В конце 20-х — начале 30-х годов опыты по применению ракетных двигателей на планерах проводили также Рааб-Катценштейн, Хети и Эстенлауб в Германии, Катаньо в Италии, Сван в США.
Опыты с пороховыми двигателями показали принципиальную возможность полета реактивного летательного аппарата. Однако они не могли дать практического результата. Из-за кратковременности работы пороховых двигателей время полета, как правило, измерялось секундами. Эксперименты часто сопровождались взрывами и пожарами. В общем, как заявил С.П. Королев в докладе на Всесоюзной конференции по изучению стратосферы в 1934 году: "... если можно говорить о применении пороховых ракетных двигателей, то только в качестве вспомогательного средства и, в первую очередь, как мощного кратковременного действующего источника силы для взлета".
В 30-е годы появилась техническая возможность и началось создание турбореактивных и жидкостных ракетных двигателей. Поскольку ЖРД по конструкции гораздо проще ТРД, естественно, что и устанавливать их на самолетах стали раньше. Наибольших успехов в этом плане до войны достигла Германия. В 1935 году известный авиаконструктор Э. Хейнкель встретился с Вернером фон Брауном, работавшим тогда под руководством профессора Г. Оберта над созданием ракет с ЖРД, и предложил ему свой самолет He-112 для проверки потенциальных возможностей применения ЖРД в авиации. Двигатель установили в хвостовой части фюзеляжа, дополнив этим обычный поршневой бензиновый двигатель. Испытывал машину военный летчик Э. Варзиц. В 1937 году самолет был опробован в полетах. Взлет происходил как обычно, с помощью поршневого двигателя, а ЖРД включали уже на высоте на короткое время; прирост скорости при этом составил около 100 км/ч. Но однажды Варзиц решился взлететь только на ракетном двигателе. Самолет круто набрал высоту, совершил полкруга над аэродромом и приземлился. Принципиальная возможность полета с ЖРД была доказана.
Тем временем инженер Вальтер из Кёльна создал новый, более совершенный тип ЖРД — HWK R-1. Он мог развивать тягу 500 кг в течение 60 секунд (ЖРД конструкции фон Брауна мог работать только 30 секунд и был значительно сложнее в эксплуатации). Для испытания этого двигателя был построен экспериментальный самолет He-176. На этот раз на самолете не предусматривалось ни пропеллера, ни поршневого двигателя. Пилот располагался в передней застекленной части фюзеляжа в полулежачем положении. Первый полет He-176, пилотируемый тем же Э. Варзицем, состоялся 20 июня 1939 года и продолжался 50 секунд. В июле было выполнено еще несколько полетов. Необычную машину приезжал посмотреть сам Гитлер. Из-за неэкономичности ЖРД горючего хватало только на очень короткое время, и как боевая машина He-176 не представлял большого значения.
В Советском Союзе работы по ЖРД также продвигались достаточно успешно. В 1939 году в НИИ-3 (до 1937 года — РНИИ) прошел стендовые испытания жидкостной ракетный двигатель РДА-1-150 конструкции Л.С. Душкина с тягой 150 кг. Испытания его в воздухе было решено провести на планере РП-318-1 С.П. Королева (сам Королев в это время находился в застенках НКВД). Вначале планер буксировался за самолетом Р-5, после чего отцеплялся и производил планирующий спуск. Наконец, 28 февраля 1940 года летчик Владимир Федоров после отцепки от самолета-буксировщика на высоте 2800 метров произвел планирование до высоты 2600 метров со скоростью 80 км/ч, затем включил ЖРД и после разгона в течение 5-6 секунд в горизонтальном полете до скорости 140 км/ч перешел в набор высоты со скоростью 120 км/ч, который 110 секунд до конца работы ЖРД. Последующие планирование и посадка производились с неработающими ЖРД.
Начавшаяся вторая мировая война положила конец экспериментам с ракетными самолетами. Однако необходимость отражения массированных налетов бомбардировщиков вызвала потребность в истребителях-перехватчиках, за считанные минуты достигающих любых высот. Такую скороподъемность могли дать только реактивные двигатели. Поэтому, несмотря на военную обстановку, продолжались работы по созданию самолетов с ТРД и ЖРД, но уже в практическом плане.
Начало войны для Советского Союза сложилось просто катастрофически. Сотни самолетов были уничтожены на земле и в воздухе. В условиях господства в воздухе немецкой авиации стало практически нечем бороться с немецкими бомбардировщиками. Поэтому, когда в июле 1941 года В.Ф. Болховитинов обратился к правительству с проектом истребителя-перехватчика с ЖРД, разработка которого велась еще с весны, он сразу же получил задание на постройку самолета в течение месяца. Работу по самолету, названному БИ (боевой истребитель), вели будущие главные конструкторы космических ЖРД А.М. Исаев и авиационных крылатых ракет А.Я. Березняк. За 40 дней был построен ракетный истребитель-перехватчик БИ-1 с прямым крылом, снабженный ЖРД Д-1А-1100 тягой 1100 кг конструкции Л.С. Душкина и В.А. Штоколова, сотрудников НИИ-3 (бывший РНИИ) Наркомата боеприпасов, и двумя пушками ШВАК-20 калибра 20 мм. Причем сам самолет был в основном деревянной конструкции. Были проведены продувки в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ. Первоначально самолет испытывался на буксире в безмоторном полете за самолетом Пе-2. После эвакуации на Урал началась подготовка к моторному полету.
15 мая 1942 года летчик Григорий Бахчиванджи совершил первый успешный полет с работающим ЖРД в течение чуть более трех минут. Взлетная масса самолета в первом полете была ограничена 1300 кг, а двигатель отрегулирован на тягу 800 кг. Самописцы зафиксировали максимальную высоту полета 840 м, скорость 400 км/ч, скороподъемность — 23 м/с. В июне 1942 года началась постройка малой войсковой серии. Второй полет опытного самолета БИ-1 состоялся 10 января 1943 года. Вместе с Г. Бахчиванджи полеты совершал и К. Груздев. Испытания продолжались, и в них была зафиксирована максимальная скорость до 675 км/ч (расчетная 1020 км/ч на высоте 10 000 метров), вертикальная скороподъемность 82 м/с, высота полета 4000 метров, время полета 6 мин 22 с, продолжительность работы двигателя 84 секунды. Но 27 марта 1943 года летчик Г. Бахчиванджи, совершая свой седьмой полет на третьем экземпляре БИ-1, при выходе на максимальную скорость (800 км/ч) в горизонтальном полете был затянут в пикирование. Произошла катастрофа, летчик погиб.
После катастрофы несколько десятков (30-40) недостроенных самолетов БИ уничтожили, признав их опасными для полетов. Однако работы по этой теме продолжались еще некоторое время. С целью изучения возможности увеличения продолжительности полета ракетного истребителя-перехватчика типа «БИ», составлявшего всего 2 минуты, в 1943-1944 годах рассматривалась модификация этого самолета с прямоточными воздушно-реактивными двигателями на концах крыла. На шестом экземпляре (БИ-6) установили 2 ПВРД. Самолет испытали в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ весной 1944 года, но дальше трубных экспериментов дело не пошло.
В январе 1945 года, по возвращении в Москву, на самолете «БИ» с лыжным шасси и двигателем РД-1 А.М.Исаева, являвшимся развитием двигателя Д-1А-1100, летчик Борис Кудрин выполнил два полета. В одном из этих полетов при взлетной массе самолета 1800кг и скорости 587 км/ч вертикальная скорость «БИ» у земли составила 87 м/с. При полетах БИ-7, отличавшегося от остальных БИ формой зализов крыла и наличием на моторных капотах обтекателей дугового пускача, возникла вибрация и тряска хвостового оперения. Чтобы выяснить причины этих явлений, по аналогии с компоновкой БИ-7 были модифицированы БИ-5 и БИ-6. В марте-апреле 1945 года проводились их летные испытания в планерном варианте (то есть без включения ЖРД). В качестве буксировщика использовался бомбардировщик B-25. БИ-5 испытывался с лыжным шасси, а БИ-6 — с обычным колесным. Никакой тряски или вибрации на них выявить не удалось. Эти полеты были последними для истребителей БИ, так как вскоре работы по данной тематике свернули. Всего для проведения различных испытаний было построено 9 самолетов «БИ».
Стало ясно, что самолет БИ как истребитель принят быть не может из-за чрезмерно малой продолжительности полета, что не покрывалось полуторакратным перевесом в скорости. Самолет БИ послужил для накопления опыта в подобного рода работах — в других проектах истребителей с ЖРД и в установках ЖРД на поршневых самолетах в качестве временных ускорителей полета.
Надо сказать, что проект ракетного истребителя БИ-1 был не единственным в нашей стране в военные годы. Один из них разрабатывался под руководством «короля истребителей» Н.Н. Поликарпова. Свой проект одноместного ракетного истребителя с прямым крылом он назвал «Малютка». Работы над проектом проводились в 1943-1944 годах под те же требования, что и БИ-1. Жидкостной ракетный двигатель конструкции В.П. Глушко, установленный на самолете, развивал тягу 1000 кг и работал на керосине и азотной кислоте. В отличие от БИ-1 самолет имел цельнометаллические крылья и хвостовое оперение. По расчетам «Малютка» должна была за 1 минуту достигать высоты 5000 метров, а максимальная скорость должна была составить 890 км/ч. Смерть Н.Н. Поликарпова в 1944 году прервала работы над самолетом в процессе строительства первого экземпляра.
Одни из самых оригинальных проектов ракетных истребителей времен войны принадлежат авиаконструктору Роберту Бартини, итальянскому коммунисту, эмигрировавшему из Италии в Советский Союз. Как и многие он был арестован в 1937 году и всю войну трудился в «шарашке» — ЦКБ-29 НКВД в Омске. По заданию Л.П. Берия он разработал два проекта реактивных истребителей перехватчиков. Один из, имевший индекс «Р» представлял собой сверхзвуковой одноместный истребитель типа «летающее крыло» с крылом малого удлинения с большой переменной по размаху стреловидностью передней кромки, с двухкилевым вертикальным оперением на концах крыла, с однолыжным убираемым шасси и комбинированной жидкостно-прямоточной силовой установкой. Силовая установка была скомпонована по принципу газодинамического слияния несущих и тянущих устройств — слияния двигателя и крыла. Это достигалось превращением внешних отсеков крыла в плоские прямоточные комбинированные двигатели, в которых применялась инжекция воздуха перегретыми парами топлива и окислителя с рекуперацией внутреннего и внешнего нагрева поверхности конструкции. Для старта с аэродрома предполагалось использовать ЖРД В.П. Глушко тягой 300кг.
В другом проекте Р. Бартини предлагал создать зенитный истребитель-перехватчик Р-114 с четырьмя ЖРД В.П. Глушко тягой по 300 кг, со стреловидным крылом (33° по передней кромке), имеющим управление пограничным слоем для увеличения аэродинамического качества крыла; шасси — одна убираемая лыжа. Были разработаны аэродинамические профили и, в частности, — профили с отсосом пограничного слоя. К самолету разрабатывался инфракрасный локатор. Р-114 должен был развивать невиданную для 1942 скорость более 2000 км/ч. Однако эти идеи Р. Бартини намного опередили время, да и уровень отечественной технологии не позволил бы создать такие самолеты во время войны, и осенью 1943 года ОКБ было закрыто.
Стоит отметить, что перечисленные выше проекты были разработаны в авиационных КБ. Однако была в СССР организация, которой уже по самой своей сути и назначению было суждено заниматься ракетными проблемами. Это был первый в мире ракетный НИИ (РНИИ), в 1938 году переименованный в НИИ-3 Наркомата боеприпасов. Еще в довоенные годы в стенах этого учреждения С.П. Королевым был разработан ракетный планер РП-318-1. Однако к началу войны многие его ведущие сотрудники были репрессированы. Тем не менее, в 1940 году был разработан проект реактивного истребителя «302» с необычной силовой установкой, состоявшей из одного разгонного ЖРД и двух ПВРД с прямоугольными управляемыми соплами под крылом, нормальный свободнонесущий низкоплан по схеме. Жидкостной ракетный двигатель Л. С. Душкина РД-1400 тягой до 1400 кг, предназначенный для взлета с аэродрома, располагался под хвостовым оперением, а прямоточные воздушно-реактивные двигатели конструкции В. С. Зуева — под крыльями. В качестве вооружения истребитель был оснащен двумя пушками ШВАК в носу фюзеляжа и двумя такими же под кабиной летчика, а под крылом — выдвижная подвеска для двух реактивных снарядов, также разработанных в РНИИ. Первый вариант силовой установки (ЖРД и два ПВРД) предполагал наибольшую скорость самолета «302» — 900 км/ч, потолок — 9000 метров и время его набора — 2 минуты.
Самолет разрабатывала группа инженера М. К. Тихонравова под общим руководством А. Г. Костикова (злого гения С.П. Королева) — в то время главного инженера НИИ-3.
Проект реактивного истребителя «302» в 1942 году был одобрен И.В. Сталиным, а на А. Г. Костикова была возложена персональная ответственность за создание такого самолета в течение одного года. Сам он был назначен Главным конструктором ОКБ-55 и директором опытного завода. Начальником ОКБ стал М. Р. Бисноват, чей планер был взят за основу самолета «302». Тогда же, в июле 1942 года НИИ-3 наркомата боеприпасов был преобразован в НИИ реактивной техники с непосредственным, помимо наркоматов, подчинением Совету народных комиссаров.
К весне 1943 года выявилось отставание от графика с выпуском ПВРД Зуева — они были закончены лишь в виде моделей в половину натуральной величины и полных испытаний не проходили. ЖРД Душкина Д-1-А тягой 1100 кг с дополнительной камерой 450 кг еще не был готов и только начал огневые испытания. Поэтому истребитель «302» решили оснастить только двухкамерным жидкостным ракетным двигателем РД-2М, правда, при этом максимальная скорость самолета снизилась до величины 900 км/ч. Поскольку доводка ЖРД затянулась, то было принято решение испытать истребитель в планерном варианте, получившем обозначение «302П». С самолета сняли вооружение и некоторое оборудование, а в хвостовой части фюзеляжа поставили макет однокамерного ЖРД под обтекателем. В конце августа 1943 года он поступил на испытания в ЛИИ. Испытывали его опытнейшие летчики-испытатели С. Н. Анохин, М. Л. Галлай и Б. Н. Кудрин, которые дали высокую оценку его летным качествам как планера.
Однако моторных полетов так и не было из-за неготовности ЖРД. В результате, А. Г. Костиков, не выполнивший указаний товарища И.В. Сталина создать ракетный самолет за один год, был снят с работы и 15 марта 1944 года арестован. А чуть ранее, в феврале того же года, НИИ РТ был передан в подчинение наркомату авиационной промышленности и в мае 1944 года вновь переименован, но теперь уже в НИИ-1.
Гораздо более успешно шло внедрение ракетных самолетов в фашистской Германии. Неудовлетворенные достигнутой на He-176 скорости (345 км/ч) руководители исследовательского отдела Министерства авиации предложили использовать ракетный двигатель на "бесхвостке". По их заказу немецкий авиаконструктор Александер Липпиш, занимавшийся до этого проектированием аппаратов типа "летающее крыло", в 1940 году построил экспериментальный самолет-"бесхвостку" DFS-194 с ЖРД «Вальтер R1-203». Летные испытания в Пенемюнде проводил знаменитый планерист, чемпион мира 1937 года капитан Хайни Дитмар, ранее испытывавший несколько самолетов Липпиша. Первый полет был выполнен 3 июня 1940 года. Из-за небольшой тяги двигателя (400 кг) и непродолжительности его работы (1 минута) скорость самолета (547 км/ч) оказалась не больше, чем у винтомоторных самолетов.
Однако вскоре был создан ЖРД «Вальтер R2-203», способный развивать тягу 750 кг. В качестве топлива использовалась смесь перекиси водорода (80%) и воды (20%), а в качестве окислителя водный раствор перманганата калия. Заручившись поддержкой фирмы «Мессершмитт», Липпиш выпустил новый ракетный самолет Ме-163А с этим двигателем. Моторные летные испытания проводились в Пенемюнде с июля по октябрь 1941 года. Первый полет на максимальной тяге был выполнен 13 августа 1941 года. Во время одного из первых же полетов Х. Дитмар превысил мировой рекорд скорости, достигнув где-то около 800-900 (919) км/ч.
Главной проблемой с достижением большой скорости был малый запас топлива — только на несколько минут моторного полета. Это позволяло разогнать самолет только до скорости 900 км/ч. В октябре 1941 года летчик Х. Дитмар после подъема самолета на буксире, который тянул «Мессершмитт-110», на высоту 4000 метров, запустив двигатель, через несколько минут полета на полной тяге достиг невиданной прежде скорости — 1003 км/ч. Казалось бы, после этого немедленно последует заказ на серийное производство самолета в качестве боевой машины. Результаты испытаний вызвали к жизни распоряжение Министерства авиации от 1 декабря 1941 года, в котором санкционировалось продолжение работ над боевой версией самолета — Me-163B. Но верховное немецкое военное командование не торопилось. В то время ситуация в войне складывалась в пользу Германии, и нацистские лидеры были уверены в скорой победе с помощью имеющихся у них вооружений.
Но уже к 1943 году положение стало иным. Немецкая авиация быстро утрачивала свое превосходство в воздухе. Союзная авиация все чаще и чаще стала наносить удары по территории Германии. В этих условиях идея создания высокоскоростного ракетного истребителя-перехватчика стала чрезвычайно заманчивой. К тому же был достигнут прогресс в развитии ЖРД — новый двигатель фирмы «Вальтер» HWK109-509A мог развивать тягу 1700 кг. Вместо нестабильного топлива на была применена смесь гидразингидрата (30%), метанола (57%) и воды (13%). Самолет с этим двигателем получил обозначение Ме-163В. В отличие от экспериментального Ме-163А он имел пушечное вооружение (2х30 мм) и бронезащиту пилота.
Первый серийный Ме-163В поднялся в воздух 21 февраля 1944 года, а всего до конца войны было построено 279 таких самолетов. Из-за большой тяги двигателя по скорости Ме-163В превосходил другие реактивные самолеты периода второй мировой войны и обладал невиданной прежде скороподъемностью — 80 м/с. Однако его боевую эффективность сильно снижала очень малая продолжительность полета: запаса топлива хватало на 6 минут работы ЖРД на полной тяге. После набора высоты 9-10 км летчик имел время только на одну короткую атаку. Самолет оказался очень сложным в эксплуатации. К тому же он не оказал заметного влияния на ход боевых действий.
В июне 1944 года в условиях массированных налетов англо-американской бомбардировочной авиации в Германии был объявлен срочный конкурс на ракетный истребитель-перехватчик большой скороподъемности, который мог бы стартовать непосредственно перед строем бомбардировщиков осуществлять их перехват. В конкурсе участвовали несколько авиационных фирм, которые быстро представили свои очень интересные проекты. В августе 1944 года на конкурс был представлен проект инженера Эриха Бахема ВР-20, который по своей концепции резко отличался от других конкурентов. По сути это был одноразовый самолет-ракета. Проект был отвергнут. Однако Бахем, добившись аудиенции у всесильного шефа СС Г. Гиммлера, протолкнул свой проект.
Самолету было присвоено обозначение Ва-349 «Наттер» (гадюка). Его старт происходил вдоль вертикальной направляющей длиной 25 метров. Самолет разгонялся с помощью четырех пороховых ускорителей, установленных по бокам фюзеляжа. На высоте 150 метров отработанные ракеты сбрасывались и полет продолжался за счет работы основного двигателя — ЖРД Вальтер HWK109-509A тягой до 1700 кг. Вначале перехватчик наводился на вражеский бомбардировщик автоматически по радиосигналам, а когда пилот видел цель, он брал управление на себя. Приблизившись к цели, летчик давал залп из 24 реактивных снарядов, установленных под обтекателем в носу самолета, при этом максимальная скорость в момент атаки по расчетам достигала — 900-1000 км/ч. Затем он должен был отделить переднюю часть фюзеляжа и спуститься с парашютом на землю. Двигатель также должен был сбрасываться на парашюте, чтобы его можно было использовать повторно. Это была, по сути, зенитная ракета, управляемая летчиком. После многочисленных продувок в аэродинамической трубе самолет Ва-349 совершил несколько свободных планирующих полетов. Первый взлет осуществил 1 марта 1945 года обер-лейтенант Лотар Зиберт. После зажигания Ва-349 быстро пошел вверх, но на высоте 150 метров по какой-то причине сбросился фонарь кабины. Самолет продолжал набирать высоту, постепенно заваливаясь на спину. В конце концов, он вошел в пике и на полной скорости врезался в землю, похоронив под собой пилота. Как бы то ни было, но это был первый в истории вертикальный взлет человека на ракете.
Вообще же научно-техническая мысль Германии 1930-1940-х годов явила миру много пионерских идей. Другое дело, что большинство из них служило милитаристским устремлениям нацистской верхушки. Именно Германия в этот период достигла наибольших успехов в ракетной технике. Немецкими инженерами были созданы первые серийные крылатая ракета Fi-103, больше известная как «Фау-1», и баллистическая ракета А-4 («Фау-2»), зенитные ракеты «Вассерваль», «Энциан» и «Шметтерлинг», первый ракетный истребитель Ме-163 и один из первых боевых истребителей с турбореактивными двигателями Ме-262.
В этом ряду особняком стоит проект "антиподного бомбардировщика", разработанный в 1938-1942 годах инженером из Вены Ойгеном Зенгером вместе со своей женой математиком Ирэн Бредт. Разгон осуществлялся с помощью рельсовой катапульты длиной 3 км и ракетной разгонной наземной ступени с тягой двигателя 600 тонн. После разгона пилотируемый летчиком аппарат массой около 100 тонн, используя собственные двигатели, поднимался на высоту 160 км и разгонялся до скорости 6 км/с. Самолет должен был совершить планирующий вход обратно в атмосферу по пологой траектории, чтобы рикошетировать о верхние слои атмосферы. После отражения аппарат будет снижаться и затем снова отражаться — каждый раз все на меньшей высоте. Между прочим, такое же рикошетирование предполагалось использовать для баллистической ракеты с крылатой верхней ступенью А-9/А-10. На пятом рикошете аппарат будет находиться на расстоянии 12 300 км от стартовой позиции, а на девятом — 15800 км. На высоте 40 км аппарат переходит на режим планирования с непрерывным снижением. Предполагалось, что аппарат будет совершать посадку со скоростью 145 км/ч на расстоянии в половину длины окружности земного шара от стартовой позиции. Во время одного из своих погружений он должен был сбросить 300 кг бомб. Фактически это был по-настоящему первый проект воздушно-космического самолета.
Окончилась вторая мировая война. Державы-победительницы устроили настоящую охоту за образцами немецкой техники и за немецкими специалистами. О том, как это повлияло на развитие ракетостроения в Советском Союзе и Соединенных Штатах Америки, рассказывалось в предыдущих главах. Аналогичная ситуация создалась и в отношении немецкой реактивной авиации. Уцелевшие экземпляры немецких реактивных и ракетных самолетов, захваченные советскими войсками, были вывезены для изучения в Советский Союз. Так, например, единственный экземпляр экспериментального ракетного истребителя-перехватчика Ме-263 (другое название — Ме-163D) попал в ОКБ А.И. Микояна. Этот самолет представлял собой дальнейшее развитие известного ракетного истребителя Ме-163В с удлиненным на 0,85 метра фюзеляжем и увеличенным объемом топливных баков. На нем был установлен жидкостной ракетный двигатель HWK 509C-1.
Поначалу конструкторское бюро Микояна и Гуревича получило задачу довести до производства Ме-263. Опыты над немецким прототипом были завершены в 1946 году. Не имея опыта работы со стреловидными крыльями и испытывая сомнения относительно схемы бесхвостка, Микоян решил отказаться от того и другого. Фюзеляж Ме-263 получил прямое крыло тонкого профиля и горизонтальное оперение на киле. Этот ракетоплан получил обозначение И-270(Ж). Он стал разрабатываться как истребитель-перехватчик для частей ПВО крупных промышленных объектов и военных баз и должен был обладать высотой боевого применения 16000-17000 м и скоростью 1100 км/ч. Первый буксировочный полет состоялся в 1946 году. В следующем году на второй экземпляр самолета установили ракетный двигатель РД-2М-3В. 2 сентября 1947 года состоялся первый вылет И-270 (Ж), который оказался и последним. Во время неудачной посадки самолет, пилотируемый летчиком-испытателем А.К. Пахомовым, потерпел аварию и был разрушен. Самолет решили не восстанавливать. Вскоре на первом экземпляре истребителя И-270 макетный двигатель заменили на кондиционный и 2 октября 1947 года летчик-испытатель В.Н. Юганов выполнил на нем первый полет. Но из-за специфических особенностей и трудности эксплуатации ЖРД в зимних условиях, было принято решение законсервировать самолет до марта 1948 года В 1948 года, вскоре после возобновившихся испытаний Юганов совершил вынужденную посадку без выпущенного шасси. Самолет получил повреждения и больше не восстанавливался. К этому моменту был уже в стадии постройки опытного образца реактивный истребитель с ТРД МиГ-15 с намного лучшими характеристиками, и проект И-270 был остановлен.
Но не только отечественные авиационные КБ изучали немецкую трофейную технику и пытались ее воспроизвести. В октябре 1946 года был организован вывоз немецких специалистов (519 специалистов и более 1000 членов их семей) в Советский Союз. Пунктом назначения немецких ОКБ (фирмы «Юнкерс» из г. Дессау и фирмы «Зибель» из г. Галле) был определен завод № 458 в поселке Иваньково Кимрского района Калининской области (ныне — город Дубна). Основными задачами этих ОКБ было продолжение проектных и экспериментальных работ, начатых еще в Германии в 1945-1946 годах; разработка новых типов реактивных самолетов и экспериментальной сверхзвуковой летающей лаборатории. В частности, ОКБ-2 — по проектированию и освоению экспериментальных самолетов с жидкостным ракетным двигателем во главе с главным конструктором Гайнцем Рессингом и его заместителем А.Я. Березняком, одним из создателей первого советского ракетного самолета БИ-1.
ОКБ-2 занималось разработкой, изготовлением и испытанием экспериментального самолета «346» с двухкамерным ЖРД с целью достижения околозвуковых скоростей и изучения поведения самолета в этой области, исследования нагрузок и их распределения. Для этой цели самолет «346», собранный частично из агрегатов, изготовленных еще в Германии, оснащался большим количеством различных датчиков, многие из которых создавались в лабораториях ОКБ-2.
Сам самолет был создан немецким институтом исследований в области планеризма DFS. Еще осенью 1944 года Техническое Бюро Люфтваффе составило задание на разработку самолета, способного достигнуть крейсерской скорости М=2 и высоты 35000 м. Экспериментальный самолет DFS-346, оснащенный двухкамерным ракетным двигателем Walter HWK 109-509C тягой 2000 кг, предназначался для ведения разведки. Заказ выполняла фирма «Зибель». По расчетам доктора Феликса Кратча, главного конструктора проекта, DFS-346 на высоте 20 км мог достичь скорости М=2,6. Самолет имел стреловидное крыло (45°). Двигатель HWK 109-509C должен был за 2 минуты разгонять самолет до скорости М=2. Пилот должен был находиться в положении лежа, лицом вниз в герметичной отделяемой кабине. В случае аварийной ситуации крепежные болты подрывались и кабина отбрасывалась от фюзеляжа. Через несколько секунд должна была сработать катапульта и выбросить пилота вместе с креслом из кабины. Затем пилот отделялся от кресла и спускался на парашюте. Шасси DFS-386 не имел и должен был садиться на центральную лыжу. Запас топлива обеспечивал лишь непродолжительное время работы двигателя, а для продолжительности полета можно было лишь отключить одну из камер двигателя, что, хотя и не сильно, но сказывалось на скорости. Немцы успели построить несколько моделей и даже приступили к созданию самолета. Единственный экземпляр этого самолета на конечной фазе постройки был уничтожен в апреле 1945 года.
Сборка самолета «346» производилась немецкими специалистами на авиационном заводе в Галле. После наземных испытаний его демонтировали и отправили в СССР. Здесь летчиком-испытателем самолета «346» стал капитан Вольфганг Цизе, бывший шеф-пилот на авиазаводе «Зибеля». В 1948 году он выполнил планирующий полет на «346-1» (346П). Полеты выполнялись как на буксире с трофейным самолетом «Юнкер-388», так и на подвеске под правым крылом американского тяжелого бомбардировщика B-29 и сменившим его Ту-4. Бомбардировщик поднимал самолет «346» на высоту нескольких километров, где происходило расцепление. Дальнейший полет «346» выполнял самостоятельно. Первый прототип летал в безмоторном варианте, с целью проверки устойчивости и управляемости.
На второй самолет «346-3» был установлен двигатель. И если безмоторные полеты проводились в теплом Стане, то для моторных полетов оборудовали специальное взлетное поле в Луховицах. 6 апреля 1951 года В. Цизе совершил полет на самолете «346-3» в безмоторном варианте, а 15 августа 1951 года впервые был запущен двигатель, правда, только одна камера из двух. Двигатель развил тягу 1750 кг и отработал одну минуту, после чего летчик совершил посадку. Последний, четвертый полет состоялся 14 сентября 1951 года. «346» отцепился от носителя на высоте 10 км, и, включив реактивный двигатель, стал стремительно набирать высоту. После двух минут работы ЖРД скорость превысила 900 км/ч. При наборе скорости самолет вошел в кризис и потерял управляемость. «На спине» пилот управлением не овладел и получил приказ катапультироваться. Летчик, взорвав болты, отделил на высоте 6000 метров кабину и катапультировался на высоте 3000 метров. Раскрыв парашют, летчик приземлился, повредив при этом ногу. Самолет же упал и сгорел. Предполагаемая скорость пикирования во время последнего полета с работающим ЖРД была сверхзвуковой.
На основе самолета «346» в ОКБ-2 под руководством бывшего конструктора фирмы «Хейнкель» 3. Гюнтера в 1949 году был разработан проект сверхзвукового истребителя-перехватчика «486» по схеме «бесхвостка» с треугольным крылом малого удлинения. В качестве силовой установки предполагалось применить многокамерный жидкостный ракетный двигатель. Взлет должен был осуществляться со стартовой тележки, посадка — на лыжу.
Для проведения предварительных испытаний и снятия летных характеристик на скорости до 500 км/ч в 1950 году на заводе построили деревянный планер «466», повторяющий по схеме самолет «486». Начались его продувки в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ. Однако к этому времени стало очевидно, что применение ЖРД на боевых самолетах нецелесообразно, так как продолжительность полета слишком мала. Поэтому в июне 1951 году Министерство авиационной промышленности прекратило финансирование темы. В апреле 1951 года ОКБ-2 переводится на завод № 492 (Савелово). К концу 1953 г. ОКБ-2 было распущено, а все немецкие инженеры репатриированы в Восточную Германию. Впоследствии в Дубне был образован филиал микояновского ОКБ-155, которое возглавил все тот же А.Я. Березняк.
В целом же, в отличие от ракетной техники немецкая авиационная техника не оказала заметного влияния на советское самолетостроение. Хотя, как утверждают западные эксперты, легендарный МиГ-15 явился копией немецкой разработки. По крайней мере, внешне он напоминает истребитель Та-183, спроектированный в конце войны главным конструктором фирмы «Фокке-Вульф» Куртом Танком. Но похож не означает аналог. Похожи многие самолеты. Во всяком случае, здесь не было слепого копирования, как это было с американским бомбардировщиком Б-29 и немецкой баллистической ракетой А-4. А ракетные самолеты с ЖРД на тот момент и вовсе оказались тупиковой ветвью развития авиации, ведь самолеты с ТРД уже выходили на штурм звукового барьера. В Советском Союзе впервые превысил скорость звука 26 декабря 1948 года опытный реактивный истребитель Ла-176 конструкции С.А. Лавочкина (летчик О.В. Соколовский). Правда, проводились отдельные экспериментальные работы по исследованию проблем сверхзвукового полета. В частности, для этих целей в 1945-1948 годах под руководством М.Р.Бисновата был создан экспериментальный ракетный самолет «5». В качестве самолета-носителя использовали тяжелый бомбардировщик Пе-8. Самолет «5» был оснащен двухкамерным ЖРД РД-2М-3Ф конструкции Л.С. Душкина, полная тяга которого составляла 2000 кг. В отличие от первых советских ракетопланов этот имел цельнометаллическую конструкцию и стреловидное крыло (45°). По техническому заданию самолет «5» должен был иметь максимальную скорость 1200 км/ч (М = 1,13) на высоте 12000-13000 метров. Однако расчеты специалистов показали, что самолет может существенно превысить требуемые характеристики.
Летные испытания последовательно прошли два самолета «5» под обозначением «5-1» и «5-2». Ведущим летчиком по испытаниям назначили А.К. Пахомова. Было решено сначала испытать самолет в планерном варианте, а затем — перейти к полетам с использованием ЖРД. Первый полет самолета «5-1» состоялся 14 июля 1948 года. При отделении от самолета-носителя он зацепил за упор фермы подвески на Пе-8 и повредил обшивку консоли крыла, частично заклинило продольное управление. Но летчику все же удалось совершить посадку, хотя и не на ВПП аэродрома. Самолет «5-1», получив значительные повреждения, был отправлен на завод дня ремонта. В третьем полете, состоявшемся 5 сентября 1948 год произошла авария. Самолет подошел к взлетно-посадочной полосе с креном, вначале коснулся земли одной консолью крыла, затем ударился другой и в конце пробега резко перешел на нос. Летчик остался цел, но самолет был разбит и восстановлению не подлежал.
Полеты на самолете «5-2» выполнял летчик-испытатель Г.М. Шиянов. Первый полет новой машины состоялся 26 января 1949 года, но из-за посадки за пределами взлетно-посадочной полосы закончился аварией «5-2» был поврежден и нуждался в ремонте. После всех доработок самолета Г.М. Шиянов совершил на «5-2» еще шесть полетов, последний из которых состоялся в июне 1949 года. Все системы были отлажены и самолет подготовлен для полетов с ЖРД, но было принято решение о прекращении дальнейших работ. К этому времени опытные самолеты с ТРД уже вышли на рубеж скорости 1200 км/ч и необходимость в продолжении испытаний ракетоплана исчезла. А на базе самолета «5» М.Р. Бисноват и А.М. Исаев создали крылатую ракету «воздух-поверхность» Р-1.
Как было показано выше, все созданные в нашей стране ракетопланы решали вполне «приземленные» задачи. Они создавались либо как истребители-перехватчики, либо как экспериментальные самолеты для исследования проблем полета со скоростями, близким к скорости звука. Когда же самолеты с турбореактивными двигателями преодолели звуковой барьер, надобность в ракетопланах просто отпала. Да это и не удивительно, ведь прогресс в создании реактивных самолетов с ТРД позволял достичь рубежей, доступных ранее только для ЖРД. Но и в этом случае высота в 20-25 км была пределом для них, а большего и не требовалось для решения военных задач. А задачи достижения границ стратосферы ставить было просто некому, поскольку не было в СССР ведомства, военного или гражданского, которое было бы заинтересовано в проникновении в космос. В общем, никому в нашей стране это не было нужно.
Зато такая организация была в США. Ею являлось Национальное консультативное агентство по аэронавтике (НАКА), созданное в 1915 году. Правда, пока перед ним не ставились задачи достижения космических высот. Зато исследования в области достижения больших высот и скоростей было его прямой обязанностью. В принципе, НАКА уже к началу войны вплотную подошло к проблемам, возникающим при скоростях близких к скорости звука. Начало войны отодвинуло решение этих проблем, но сообщения о создании немцами боевого реактивного истребителя Ме-262 и ракетного Ме-163 вынудило активизировать усилия в этом направлении. Еще в 1943 году на совместном заседании представители НАКА, ВВС, ВМС и промышленности США наметили программу исследований летательных аппаратов с высокими скоростями полета в интересах создания боевых самолетов. В апреле 1944 года НАКА предложило ВВС и ВМФ программу создания экспериментального самолета. В процессе обсуждения выявились разногласия между НАКА и ВВС. НАКА предлагало создание самолета с турбореактивным двигателем, тогда как ВВС склонялось к ракетоплану с ЖРД. В конце концов, сошлись на ракетоплане.
Из-за перегруженности промышленности массовым производством боевых самолетов, лишь фирма «Белл эйркрафт» согласилась проводить эти исследования. 30 ноября 1944 года с ней было подписано соглашение о строительстве опытного самолета (первоначальное обозначение МХ-524, затем МХ-653, ХS-1 и последнее — Х-1) и проведении исследований его характеристик на околозвуковых скоростях полета. В конце 1944 года группа конструкторов под руководством Р. Вудса приступила к проектированию Х-1. Основные технические параметры машины были сформулированы специалистами Национального консультативного совета по аэронавтике, а строительство финансировалось военно-воздушными силами. Целью создания самолета, как и всей программы в целом, являлось достижение сверхзвуковой скорости и изучения условий полета с большими числами Маха на больших высотах.
В марте 1945 года проект самолета был представлен специалистами компании «Белл Эйркрафт», после чего ВВС выдало компании контракт на строительство самолета.
По внешнему виду самолет напоминал ракету «Фау-2» с крыльями. Причем крыло было не стреловидное, а прямое. На нем был установлен жидкостной ракетный двигатель 6000С4, разработанный компанией «Риэкшн Моторс». Используя жидкий кислород и спирт в качестве топлива, двигатель развивал тягу 2720 кг, причем при наличии четырех камер сгорания можно было их использовать в любой комбинации. Максимальный взлетный вес первого экземпляра составлял 6300 кг. Х-1 сбрасывался с бомбардировщика Б-29, после чего включались ЖРД, и самолет разгонялся до требуемой скорости на протяжении 2-5 минут. Посадка проходила в безмоторном режиме на дно высохшего озера Роджерс в пустыне Мохаве. Посадочная скорость Х-1 составляла 290 км/час.
Первый опытный образец Х-1 был построен к январю 1946 года. Сначала на опытном образце X-1 было выполнено большое количество безмоторных (жидкостной ракетный двигатель фирмы «Риэкшн моторз» еще не был готов) полетов для снятия аэродинамических характеристик. Х-1 стартовал (отделялся от носителя с помощью бомбосбрасывателя) с бомбардировщика Б-29 фирмы «Боинг», планировал и приземлялся на аэродром.
8 декабря 1946 года летчик испытатель фирмы «Белл» Чалмерс Гудлин выполнил первый полет на самолете Х-1 с двигателем. В двадцатом полете была достигнута скорость М=0,8. А 14 октября 1947 года летчик Чарльз Йегер впервые превысил скорость звука — 1260 км/ч (М=1,05). До января 1949 года было выполнено еще около 80 полетов. В 1948 году была достигнута скорость 1556 км/ч на высоте 14 тысяч метров, а в январе 1949 года Ч. Йегер впервые стартовал на Х-1 со дна высохшего озера Роджерс в пустыне Мюрок (авиабаза Эдвардс) без самолета-носителя с половинным запасом топлива. В том же году на самолете Х-1 была достигнута максимальная высота 21383 метра. Всего было изготовлено три самолета Х-1, последний из которых в 1951 году сгорел вместе с самолетом-носителем в воздухе, первый был передан в музей в 1949 году, а второй был модернизирован и получил наименование Х-1Е.
Надо сказать, что основной задачей создания и испытаний ракетоплана Х-1 были все же исследования сверхзвукового полета. При этом создававшиеся самолеты с ТРД буквально наступали ему на пятки. Уже в самом начале 50-х годов были созданы, запущены в серию и приняты на вооружение сверхзвуковые истребители МиГ-19 (СССР) и F-100 (США). Тем не менее, американцы, продолжая строить ракетопланы и, достигая рекордных высот и скоростей, с одной стороны прокладывали путь реактивной авиации, а с другой — все ближе и ближе подходили к границам стратосферы. Так, например, 15 августа 1951 года летчик Бриджмен на ракетоплане D-558-II фирмы «Дуглас», больше известном под названием «Скайрокет», на высоте 24 км достиг скорости 1980 км/ч. Чуть позже, 21 августа 1953 года летчик М. Карл поднялся на самолете «Скайрокет» на высоту 25370 метров, а 14 октября того же года другой летчик-испытатель Скотт Кроссфилд пролетел на высоте 18 км со скоростью 2123 км/ч.
В ответ на вызов фирма «Белл эйркрафт» создала усовершенствованные ракетопланы Х-1А и Х-2. Х-1А, который имел взлетную массу 8165 кг и был на 1,5 метра длиннее Х-1, предназначенного для достижения более высоких скоростей. Его летные испытания были начаты в 1953 году. 12 декабря 1953 года пилотом Чаком Йегером на нем была достигнута максимальная скорость 2655 км/ч на высоте 21 тысяча метров. Летом 1954 году — максимальная высота полета 27450 метров. На следующем образце, получившим наименование Х-1В, была достигнута высота 28651 метров.
Ракетоплан Х-2 («Старбустер» или «Звездный ускоритель»), проектирование которого специалисты фирмы «Белл» начали в 1949 году, предназначался для исследований аэро— и термодинамических явлений на скоростях с числом М~3. Предполагалось, что постепенно, по мере модернизации, Х-2 сможет достигнуть высоты в 60 километров. Ракетоплан был оснащен одним ЖРД XLR-25-CW-1 тягой 6,8 тонны компании «Кёртисс-Райт». Первый опытный образец Х-2 был построен в 1952 году, однако при заправке ракетоплана топлива во время подготовки второго моторного полета 12 мая 1953 года, которая проводилась в воздухе, произошел взрыв, в результате чего погибли два испытателя из экипажа самолета-носителя Б-50, который также сгорел в воздухе.
После этого испытания были прерваны до конца 1955 года, когда был готов второй экземпляр Х-2 с максимальной взлетной массой 13 тонн. Его первый полет с работающим двигателем состоялся 18 ноября 1955 года. В июле следующего была достигнута рекордная скорость в горизонтальном полете (3360 км/ч), а 7 сентября — высота 38430 метров (летчик А. Кинчилоу). Во время следующего вылета 27 сентября 1956 года, достигнув рекордной скорости 3,2М или 3500 км/ч, которая не была превышена до 1961 года, самолет потерпел катастрофу, а пилот капитан Милбурн Эпт погиб. Причины катастрофы выяснить не удалось. Следующим шагом должен был стать выход за пределы стратосферы.
Первым таким робким шагом стало создание экспериментального аппарата Х-15. Первое предложение о создании самолета, способного превысить скорость звука в пять и более раз (будущая программа Х-15), появилось в 1951 году в недрах правительственного Национального консультативного совета по аэронавтике (НАКА), предшественника НАСА. Причем высказал его создатель первого американского ракетоплана Роберт Вудс из компании «Белл Эйркрафт» 4 октября 1951 года на заседании комитета НАКА по аэродинамике. 24 июня 1952 года уже сам Комитет НАКА по аэродинамике рекомендовал расширить исследования возможности полетов на скоростях, достигающих М=10, и высотах от 20 до 80 км. Кроме того, была высказана рекомендация НАКА о необходимости выявления и решения проблем, которые могли возникнуть при полетах за пределами земной атмосферы в недалеком будущем. Уже в июле 1952 года исполнительный комитет НАКА принял эти рекомендации к исполнению, а в сентябре 1952 года началась работа по изучению проблем, связанных с космическим полетом.
На первых порах работа носила чисто исследовательский и теоретический характер, так как экспериментальные работы, а особенно летные испытания стоили дорого, а денег то у НАКА никогда много не было. Правда, в августе 1953 года два инженера Летной станции высоких скоростей НАКА на базе Эдвардс в Калифорнии Роберт Кармэн и Хьюберт Дрейк предложили конфигурацию самолета, запускаемого с самолета-носителя и способного летать быстрее трех скоростей звука. Причем его развитие предполагало пять стадий, последняя из которых подразумевала выход на околоземную орбиту. НАКА отвергло это дерзкое предложение как слишком фантастическое. Да и не было у НАКА денег на это. Оно могло лишь поддерживать начинания военных, у которых деньги водились. В октябре 1953 года научный консультативный совет ВВС рекомендовал создание исследовательского самолета, способного летать со скоростью М=5-7. Параллельно исследовательское бюро ВМФ США выделило деньги компании «Дуглас эйркрафт» для изучения возможности создания ракетоплана D-558-3, способного летать со скоростью М>7.
Естественно, и авиация, и флот рассматривали этот самолет, в первую очередь, как боевую машину. Научные исследования стояли на втором плане, но, надо отдать должное американским военным, они прекрасно понимали, что не решив чисто научные проблемы, они не получат боевую машину. Поэтому с самого начала и ВВС, И ВМФ тесно взаимодействовали с НАКА. В течение 1954 года была тщательно исследована концепция гиперзвукового самолета. Под эту задачу в лаборатории Лэнгли была сформирована рабочая группа, которую возглавил Джон Бекер. В эту же группу вошел и один создателей будущего первого американского корабля Максим Фейджет. Именно эта группа разработала проект гиперзвукового самолета, из которого впоследствии вырос Х-15.
Наконец, 22 октября 1954 года в Райт-Филд состоялась встреча представителей НАКА, ВВС и ВМФ, на котором были согласованы организация работ и требования к создаваемому ракетоплану. Это согласие нашло свое отражение в меморандуме, подписанном всеми заинтересованными сторонами 23 декабря 1954 года. Согласно этого меморандума создавался трехсторонний рабочий орган, получивший название Комитет Х-15 (это название проект получил в январе 1955 года), который координировал все работы по этой программе. На НАКА возлагались функции контроля за реализацией проекта в целом. ВВС брали на себя изготовление самолета и его приемные испытания на заводе-изготовителе. Затем самолет передавался НАКА, которое проводило программу исследований, с привлечением, как своих пилотов, так и пилотов из Воздушных сил и Военно-морских сил.
Именно с момента подписания меморандума можно говорить о рождении ракетного самолета Х-15. Официальное предложение на подачу заявок 30 декабря 1954 года было разослано 12 авиационным компаниям — «Белл», «Боинг», «Чэнс-Воут», «Конвэр», «Дуглас», «Грумман», «Локхид», «Мартин», «Макдоннел», «Норт Америкэн авиэйшн», «Нортроп» и «Рипаблик», а 4 февраля 1955 года четырем моторостроительным компаниям (««Риэкшн Моторз Инк.», «Норт Америкэн авиэйшн», «Дженерал Электрик» и «Аэроджет») было предложено заключить контракт на производство ракетного двигателя. В конкурсе приняли участие авиастроительные компании «Норт Америкэн авиэйшн», «Белл», «Дуглас» и «Рипаблик». По итогам конкурса победила корпорация «Hорт Америкэн авиэйшн», о чем было объявлено 30 сентября 1955 года. С ней в ноябре 1955 года был заключен контракт на производство трех самолетов Х-15 (NA-240), а с компанией «Риэкшн Моторз Инк.» в сентябре 1956 года — на производство двигателя XLR-99.
К 1958 году компанией «Норт Америкэн» были построены три самолета Х-15. При длине фюзеляжа, изготовленного из жаропрочного сплава «Инконель», 15 метров Х-15 имел крылья стреловидной формы с размахом всего-навсего 6,5 метров. Крылья предполагались относительно тонкими и небольшими по площади. Самолет имел стартовую массу 14 тонн (сухая масса 7 тонн) и был оснащен двигателем XLR-99-RM-1 фирмы «Тиокол Кемикл» (отделение компании «Риэкшн Моторз Инк.») с тягой 22,7 тонны, работающим на жидком кислороде и аммиаке. Х-15 подвешивался под крылом бомбардировщика Б-52 и сбрасывался на высоте 12-13 км при скорости 800 км/ч. Сразу же после сброса летчик включал ЖРД. Двигатель работал примерно 88 секунд и за это время разгонял самолет Х-15 до скорости около 5760 км/ч. Затем наступал период невесомости, когда самолет по инерции движется к верхней точке траектории, достигая при этом высоты более 75 км. Для обеспечения управления в безвоздушном пространстве Х-15 был оснащен десятью газореактивными соплами. Снижение и посадка производилась на авиабазе Эдвардс в безмоторном режиме.
Основными задачами, которые ставились перед программой Х-15, были следующие:
Ø создание мощного многократно используемого пилотируемого самолета для высотных скоростных полетов;
Ø исследование аэродинамических процессов при таких полетах;
Ø создание и проверка работоспособности систем управления для таких самолетов; исследования воздействия условий полета на организм человека;
Ø создание специальных костюмов для пилотов самолетов.
С использованием самолета Х-15 предполагалось достигнуть скорости полета около шести скоростей звука (6 Махов) и высоты 76000 метров.
Первый самолет Х-15 был построен в середине октября 1958 года и с завода доставлен на авиабазу Эдвардс в штате Калифорнии. Второй экземпляр самолета Х-15 был готов к апрелю 1959 года, а третий — к июню 1961 года.
8 июня 1959 года пилот фирмы Скотт Кроссфилд впервые отцепил Х-15 от самолета-носителя и выполнил планирующую посадку. Во втором полете 17 сентября 1959 года впервые был включен ЖРД и достигнута скорость 2,11 Маха. Правда штатный двигатель XLR-99 к тому времени еще не был готов и полет совершался с использованием двигателя XLR-11, который использовался на самолетах Х-1. Однако даже использование этого двигателя позволило достигнуть скорости свыше 2000 километров в час. Именно с этого момента начинаются интенсивные испытательные полеты самолета Х-15. А однокамерный двигатель XLR-99 был опробован 15 ноября 1960 года.
Всего три экземпляра Х-15 выполнили в 1959-1968 годах 199 полетов. 22 августа 1963 года летчик-испытатель НАСА Джозеф Уолкер поднялся на Х-15 на рекордную высоту 107 960 метров, а 3 октября 1967 года другой летчик Уильям Найт достиг рекордной скорости для несамостоятельно взлетающего самолета — 7273 км/ч или 6,72 Маха. Фактически это были суборбитальные полеты. И хотя Х-15 космическим кораблем не являлся, восьми из 12 его пилотов военное ведомство США официально присвоило звание астронавта за полет на высоту более 50 миль (80 км). Среди летчиков, совершивших полеты на ракетоплане, были и будущие настоящие астронавты: первый человек на Луне Нейл Армстронг и один из первых пилотов шаттла Джо Энгл.
Второй этап испытаний доработанного Х-15 предусматривалось провести с 1963 по 1967 годы. В ходе этого этапа предполагалось осуществить попытку достижения скорости в 7 Махов, достижение высоты полета более 80 километров, покрытие самолета специальными теплозащитными материалами, запуск с борта Х-15 небольшого искусственного спутника Земли. Второй этап программы Х-15 закончился трагически и, наверное, именно эта трагедия поставила крест на программе в целом. 15 ноября 1967 года в катастрофе третьего экземпляра Х-15 погиб Майкл Адамс. Почему произошла катастрофа, неизвестно до сих пор. Из-за этого в 1968 году начинается и тут же заканчивается третий этап испытаний Х-15. Было совершено еще восемь испытательных полетов, но результаты предыдущих испытаний превзойти не удалось. А на 1969 год финансирование уже не было выделено, и программа оказалась закрытой.
В целом программа ракетоплана Х-15 внесла серьезный вклад в освоение гиперзвуковых скоростей, а полученные результаты были использованы при проектировании другого ракетоплана «Дайна Сор» и создании космического корабля многоразового использования «Спейс Шаттл».
Но прежде, чем перейти к рассказу о проекте первого космического ракетоплана «Дайна Сор», нельзя не упомянуть о проектах, которые не были воплощены в жизнь, но которые сыграли весомую роль в последующих разработках.
После Второй мировой войны бывший директор Немецкого ракетного центра в Пенемюнде Вальтер Дорнбергер и его сподвижник Краффт Эрике среди прочих были вывезены в США, где стали работать в компании «Белл Эйркрафт». Во время работы на фирме «Белл» они разработали проект аппарата, подобного антиподному бомбардировщику Зенгера, и в начале 1952 года даже съездили во Францию, тщетно пытаясь убедить Ойгена Зенгера и Ирэн Бредт прибыть в Соединенные Штаты, чтобы присоединиться к работам компании «Белл».
Ранние проекты фирмы «Белл» были простыми вариантами антиподного бомбардировщика Зенгера-Бредт, но прямые крылья с клиновидным профилем вскоре уступили дельтовидному в плане крылу, более типичному для более поздних концепций. Компания уделила много внимания проблемам входа в атмосферу, особенно в области теплозащиты, где исследованиям подверглись схемы с активной и пассивной теплозащитой.
17 апреля 1952 года компания «Белл» предложила построить для ВВС пилотируемый бомбардировщик-ракету, названный сокращенно BoMi (Bomber-Missile). Bo-Mi был двухступенчатым аппаратом, имеющий в своем составе стартовый ускоритель с пятью двигателями и дельтовидным крылом, и планирующую крылатую ракету с тремя двигателями и крылом, имеющим в плане двойную дельту. При старте в течение двух минут использовались двигатели ускорителя, затем планирующая ракета отделялась, используя свои двигатели. Стартовый ускоритель планировал бы обратно к месту старта для посадки на аэродром и последующего многократного использования. В момент прохождения точки максимального аэродинамического давления планирующая ракета уменьшала тягу двух из двигателей, чтобы ослабить нагрузку от скоростного напора.
Первая ступень (стартовый ускоритель) с экипажем из двух человек имела длину почти 36,6 метров и размах крыла 18,3 метра. Большая часть конструкции из различных алюминиевых сплавов, а крыло «горячей конструкции» с титановыми передними кромкам. Вторая ступень (планирующая ракета) была длиной 18,3 метра с крылом 10,7 метров в размахе и несла одного пилота и полезную нагрузку — ядерное оружие массой 1814 кг. Она должна была быть изготовлена полностью из титановых сплавов и использовать новую систему охлаждения излучением.
Проектная стартовая масса аппарата BoMi, включая боевую нагрузку, должна была составлять 362,88 тонны. Компоненты ракетного топлива, предусматриваемые для обеих ступеней, были несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и четырехокись азота (N2О4). В течение мая 1952 года компания «Белл» запросила 398 тысяч долларов для начала работ по анализу реализуемости проекта концепции.
Проект BoMi представлял собой суборбитальный аппарат для полета на дальность порядка 5000 км, способный развивать скорость около М=4 на высоте 30 км. Был также предложен орбитальный вариант, имеющий нижнюю ступень длиной 43,9 метра, полностью изготовленную из титана. Вторая ступень длиной 22,8 метра с полезной нагрузкой 6350 кг должна была быть покрыта графито-эпоксидным абляционным тепловым экраном. Рассчитывалось, что абляционное покрытие могло восстанавливаться после каждого полета, для возобновления свойств теплового экрана, но это было одно из наиболее рискованных решений в разработке аппарата. Он мог нести в заднем отсеке две ядерные бомбы на специальных узлах подвески. Компоненты ракетного топлива для орбитального варианта были заменены на жидкий кислород и жидкий водород, которые обеспечивают несколько более высокий удельный импульс.
Начальный обзор проекта BoMi был завершен 10 апреля 1953 года, в результате было подчеркнуто несколько серьезных недостатков. Тем не менее, 1 апреля 1954 года ВВС заключило контракт с фирмой «Белл» на один год для исследования системы оружия MX-2276, основанной на концепции «Ракетоплан». Аппарат MX-2276 должен был быть способен к выполнению разведки и бомбометания, имея при этом максимальную скорость 24000 км/час на высоте 79 км и проектную дальность в диапазоне около 17000 км. К маю 1955 года срок контракта истек, но компания «Белл» продолжила исследования на собственные средства, и к 1 декабря 1955 года были проработаны различные варианты BoMi и MX-2276.
ВВС также обратились к компании «Боинг» с просьбой включить изучение концепции «Ракетоплан» в исследования по проекту MX-2145, который был инициализирован в мае 1953 года, чтобы исследовать возможные модификации бомбардировщика «Конвэр» Б-58 («Хасилер»). Ограниченное исследование компании «Боинг» показало, что будет гораздо проще разработать аппарат, который может облететь Землю по орбите, вместо того чтобы возвращаться назад после атаки цели. Компания «Боинг» также подчеркнула трудности в проектировании конструкции, которая могла бы выдерживать нагрев до критического состояния и аэродинамические напряжения, ожидаемые при таком полете, но рекомендовала продолжить исследования из-за большого военного потенциала системы. Хотя инженеры компании «Белл» не могли этого знать, но система BoMi оказала значительное влияние на будущие концепции космического корабля «Спейс Шаттл».
4 января 1955 года ВВС выдвинули требования к гиперзвуковому аппарату разведки с дальностью полета 48000 км на высоте более 30 км. WADC приняли эти требования и использовали их, чтобы установить рабочие требования к Системе 118P. Несколько подрядчиков вскоре выразили некоторый интерес к Системе, включая фирму «Белл», которая получила контракт, заключенный 21 сентября 1955 года, чтобы исследовать применение технологий, разрабатываемых для BoMi, к Системе 118P.
Проект компании «Белл» включал двухступенчатую ракету, которая разгоняла планер на высоту 50,3 км при скорости, соответствующей М=15. Это предложение компании «Белл» предусматривало разбиение работ по проекту Системы 118P на три стадии. Первая фаза рассматривала аппарат с дальностью полета 8000 км, второй — дальностью 16000 км, и в последней фазе разрабатывался аппарат с глобальной (орбитальной) дальностью. Это предложение было принято ВВС, и детальное предложение, касающееся этих требований, было представлено компанией «Белл» 1 декабря 1955 года.
Усилия по ВоМi и Системе 118Р были объединены 20 марта 1956 года, и ВВС присудили компании «Белл» контракт стоимостью 746 тысяч долларов (позже увеличенной до 1,2 миллионов долларов) на Систему Разведки 459L, также известной как проект «Brass Bell» (Медный колокольчик). Это было прямым ответом на общие требования к эксплуатации системы, которые были выданы 12 мая 1955 года. Это требование определило новую пилотируемую высотную платформу для разведки, которая должна была поступить на вооружение ВВС в третьем квартале 1959 года.
В течение ноября 1956 года ВВС запросили НАКА сделать обзор продолжающихся исследований ракетоплана компаний «Белл» и «Боинг», и директор НАКА Хью Драйден сформировал управляющий комитет в рамках своей организации, чтобы оценить усилия и рекомендовать подходы к исследованиям гиперзвукового и орбитального полета.
В декабре 1956 года был предложен аппарат «Brass Bell», предусматривающий его запуск с помощью двухступенчатой МБР «Атлас» до скорости 19000 км/час на высоту 52 км. Ожидалось получение дальности 10000 км. Инженеры компании «Белл» рассуждали, что путем добавления еще одной ступени дальность полета «Brass Bell» может быть увеличена до 18400 км с максимальной скоростью полета 24000 км/час, хотя фактически эта возможность рассматривались лишь в немногих исследованиях.
В то время как ВВС были заняты оценкой большинства работ компании «Белл» по увеличению дальности разрабатываемой по концепции «Ракетоплан» разведывательной системы, они не отказывались от применения концепции к бомбардировочной платформе. 19 декабря 1955 года ВВС попросили, чтобы аэрокосмическая промышленность провела анализ и определила задачи к эскизному проекту пилотируемого гиперзвукового бомбардировщика. Шесть компаний, включая «Боинг», «Конвэр», «Дуглас», «Макдоннел», «Норт Америкэн авиэйшн» и «Рипаблик», ответили на запрос и предприняли компанию финансируемых исследований. 12 июня 1956 года были выпущены требования для формального исследования ракетного бомбардировщика, названного логически RoBo; три подрядчика — «Конвэр», «Дуглас» и «Норт Америкэн авиэйшн» — получили средства на исследования общей суммой 860 тысяч долларов, которые были проведены в декабре 1956 года.
Цель исследований состояла в том, чтобы определить выполнимость большой пилотируемой гиперзвуковой бомбардировочной системы, и одной из технологий, которые исследовались — ракетоплан, подобный BoMi и «Brass Bell». Ожидаемая полезная нагрузка такого бомбардировщика варьировалась от 680 до 11340 кг. В качестве вторичной задачи аппарату была определена возможность проведения разведывательных операций. Подрядчики продолжили исследовать концепцию за счет собственных средств, и к концу 1957 года все стороны израсходовали в сумме 3,.2 миллиона долларов.
В поддержку проектов RoBo и «Brass Bell» ВВС инициализировал программу исследования, названную Система Изучения Гиперзвукового Оружия (HYWARDS). Программа была формализована в требованиях, выпущенных ARDC 6 ноября 1956 года, и HYWARDS получила непосредственное обозначение: Система 455L. Назначением программы было получение научно-исследовательских данных по аэродинамике, конструкции, человеческом факторе и других проблемах, связанных с высокоскоростным (М=15) полетом в атмосфере и возвращением из космоса. Аппарат HYWARDS должен был также служить в качестве испытательного стенда при разработке подсистем, которые будут использованы в будущих системах типа ракетоплана.
Для аппарата типа HYWARDS были отобраны четыре наиболее подходящих двигателя: первый, разработки «Белл», работал на экзотическим топливе фтор-аммиак, развивая тягу 15876 кг; второй, тягой 25175 кг — маршевый двигатель МБР «Атлас»; затем двигатель МБР «Титан» тягой 27216 кг; четвертый двигатель — XLR-99, развивающий тягу 25855 кг, используемый на самолете X-15. Ожидалось, что один из этих двигателей сможет разогнать HYWARDS до скорости 13000 км/час и поднять на высоту 110 км. При первых полетах аппарат должен был запускаться в воздухе подобно X-15, а во время более поздних полетов предполагался вертикальный запуск, используя соответственно модифицированную МБР в качестве стартового ускорителя. Теоретически, если это требовалось, пилотируемый аппарат позже мог быть модифицирован для достижения орбитальной скорости.
Две различных группы NASA, одна из лаборатории имени Лэнгли и другая из лаборатории имени Эймса, проводили исследования возможных конфигураций аппарата HYWARDS. Группу Лэнгли возглавлял Джон Бекер, который в значительной степени отвечал за форму исследовательского аппарата X-15. Последний отчет Лэнгли, выпущенный 17 января 1957 года, содержал удивительное открытие, состоящее в том, что проектная скорость HYWARDS могла быть увеличена до М=18.
Анализ указывал, что это была скорость, на которой аппараты типа «плокодонки» приближаются к своим максимальным температурным условиям, так как быстрый подъем на высоту, необходимую для полета на скоростях М>18, вызывал снижение теплообмена (скоростей нагрева), а теплообмен в космосе сам по себе был незначителен. Анализ нагрева показал основные преимущества конфигурации, имеющей плоскую нижнюю поверхность и дельтовидное крыло, с фюзеляжем, размещенным в относительно прохладной верхней области, огражденной крылом. Эта конфигурация с плоским дном имела наименьшую возможную критическую область нагрева для данной нагрузки на крыло. Таким образом, фактически необходимое количество теплозащиты уменьшалось. В этом отношении, конфигурация значительно отличалась от более ранних проектов фирмы «Белл», которые использовали среднее расположение крыла. Впервые было доказано, что аэродинамические конструктивные решения могли значительно уменьшить нагрев и нагрузки на конструкцию, связанные с гиперзвуковым полетом. Эта идея имела значительное воздействие на конструкцию аппарата «Дайна-Сор».
Исследовательская группа во главе с Альфредом Эггерсом и H. «Харви» Джулианом из Аэронавигационной лаборатории имени Эймса также разработала аппарат HYWARDS, являющийся по существу продуктом ранее разработанного в лаборатории Эймса аппарата-демонстратора на скорость М=10. В предложениях называлась максимальная скорость М=10, но аппарат лаборатории Эймса имел дальность полета только 3200 км по сравнению с 5100 км аппарата центра Лэнгли. Чтобы достигнуть высокого аэродинамического качества, равного 1,71, проект лаборатории Эймса использовал преимущества подъемной силы, создаваемой за счет интерференции, когда область давления от фюзеляжа распространяется на крыло. К сожалению, в этой концепции весь фюзеляж, требующий специального охлаждения, располагался в области горячего потока. Дополнительная масса, требуемая для сохранения каркаса холодным, быстро перевешивала преимущество от наличия более высокого аэродинамического качества.
Защита проекта RoBo проводилась 20 июня 1957 года. Подрядчики представили свои предложения. Компании «Белл» и «Дуглас» выбрали трехступенчатый аппарат типа ракетоплан, тогда как предложенный фирмой «Конвэр» в основном был подобным аппаратом с третьей ступенью, оснащенной комбинированной двигательной установкой с ракетным и турбореактивным двигателями. Компания «Норт Америкэн авиэйшн» предложила обычный двухступенчатый аппарат, «Боинг» предпочел беспилотный ракетоплан, упоминаемый как «планирующая ракета», а фирма «Рипаблик» хотела построить малый беспилотный аппарат, значительно напоминающий XF-103, оснащенный гиперзвуковым маршевым прямоточным двигателем и стартующий с помощью неизвестного трехступенчатого стартового ускорителя. После полного обзора этих предложений, должностные лица Военно-воздушных сил решили, что концепция ракетоплана была вполне жизнеспособной и могла быть рассмотрена в качестве системы оружия, которую можно принять на вооружение в 1970-х годах.
Было много нерешенных вопросов в части двигательных установок, поскольку к этому времени не имелось никаких крупных пилотируемых ракет, кроме того, не была разработана подходящая система жизнеобеспечения. МБР «Атлас» и «Титан» были позже приспособлены в качестве носителей космических кораблей «Меркурий» и «Джемини» разработки NASA, наряду с «Сатурном-1» и «Сатурном-5», которые предлагались в качестве носителей для большинства орбитальных проектов этого времени. Далее исследование заключило, что экспериментальный аппарат может совершить первый полет к 1965 году, а полностью готовая система типа RoBo могла появиться к 1974 году, что было весьма оптимистичным план для такого перспективного проекта.
Помимо бомбардировщика Краффт Эрике и Вальтер Дорнбергер занимались в 1957 году разработкой пассажирского варианта BoMi. Предполагалось, что аппарат сможет пролететь за 75 минут расстояние в 4800 км. В конце 1957 года они же приступили к разработке двухступенчатого пассажирского варианта бомбардировщика BoMi. Ступени системы должны соединяться по типу piggyback (вторая ступень стояла на «спине» первой). Первая ступень имела пять ракетных двигателей, и пассажирская вторая ступень имела три двигателя. Первоначально каждая ступень рассматривалась как аппарат с прямым (нестреловидным) крылом. Ожидалось, что аппарат будет стартовать вертикально при помощи двигателей обеих ступеней, работающих совместно 130 секунд, затем первая ступень отделялась и планировала обратно, чтобы совершить посадку. Пассажирская ступень продолжила бы полет на дальность 4800 км в течение примерно 75 минут на высоте 46 км.
Хотя в начале различные авиакомпании проявили некоторый интерес к проекту, однако, ни одна из них не пожелала вложить большие средства в разработку столь радикальной и неопробованной концепции, особенно когда возможность полета с помощью реактивных двигателей была им еще не доказаны хорошо.
Тем не менее, в марте 1960 года компания «Белл Эйркрафт» объявила о планах создания гиперзвуковой пассажирской транспортной системы, основанной на результатах работ Дорнбергера и Эрике. Ожидалось, что система могла быть введена в действие в середине 1980-х годов. Первая ступень представляла собой обычный самолет с дельтовидным крылом, оснащенный шестью мощными воздушно-реактивными двигателями. Эти двигатели должны били функционировать в трех различных режимах: как обычный турбореактивный двигатель до высоты 15 км; в переходной фазе — как комбинированный турбопрямоточный двигатель и, в конченом счете, как чисто прямоточный двигатель на высоте 36,6 км и при скорости М>5,2. Суборбитальный воздушно-космический аппарат, представляющий собой видоизмененный проект «Дайна-Сор», предложенный фирмой «Белл», включал в этот момент двигатели и разгонялся по рельсовым направляющим, проложенным в верхней части нижней ступени. Воздушно-космический аппарат имел бы максимальную высоту полета 64 км и скорость примерно 24000 км/час. Вспомогательные турбореактивные двигатели позволяли маневрировать перед посадкой, которая могла быть выполнена в любом обычном аэропорту. Эта концепция умерла прежде, чем началась какая-либо серьезная конструкторская работа.
4 октября 1957 года Советский Союз вывел на орбиту первый искусственный спутник Земли. Западные правительства были в глубоком шоке, и меньше чем через неделю ВВС США объединили проекты Brass Bell, RoBo и HYWARDS в единую программу разработки, насчитывающую три стадии и названную «Дайна-Сор» или Dyna-Soar (от Dynamic Soaring — Разгон и Планирование, в соответствии с методикой повторного входа в атмосферу Ойгена Зенгера).
15 октября 1957 года в Аэронавигационной лаборатории имени Эймса открылась конференция, посвященная гиперзвуковым исследованиям, которая определила направление работ по проекту «Дайна-Сор». В ходе ее было предложено три различных подхода к пилотируемому космическому полету. Меньшая часть, во главе с М. Фейджетом, приводила доводы в пользу чисто баллистического тела затупленной формы для входа в атмосферу, такой, какой по существу стали позже капсулы космический кораблей «Меркурий» и «Джемини». Другая часть одобрила подход «несущий корпус», тела затупленной формы, приспособленного к входу в атмосферу и имеющего умеренное аэродинамическое качество, которой позволяло ему совершать ограниченные маневры во время входа в атмосферу. Оставшаяся часть конференции одобрила концепцию гиперзвукового планера с плоской нижней частью.
21 декабря 1957 года Командование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ВВС выпустило Директиву 464L для «Первого шага» разработки системы «Дайна-Сор», небольшого одноместного гиперзвукового ракетоплана — демонстратора концепции. Цели первого шага в разработке системы «Дайна-Сор» состояли в том, чтобы построить аппарат для получения данных о режимах полета, значительно превышающих режимы полета самолета X-15, при этом также получить средство, с помощью которого возможно было бы оценить возможности различных подсистем с военной точки зрения. Ожидалось получение скорости 19600 км/час и высоты 52 км, используя стартовый ускоритель, выбранный для аппарата HYWARDS.
Второй шаг включал бы достижение тех же целей, что и более ранняя программа Brass Bell. Двухступенчатый стартовый ускоритель разгонял бы аппарат до скорости 24000 км/час на высоте 106,8 км, допуская при этом планирование на дальность 9200 км. Система должна была быть способна производить высококачественное фотографирование и радиолокационную разведку. Кроме того, она должна была способна выполнять ограниченные полеты с целью бомбардировки. Аппарат последнего, «Третьего Шага», включал большинство возможностей, предварительно предусматриваемых для RoBo. Однако имелся ввиду более сложный аппарат, способный к орбитальному полету при выполнении стратегической разведки и бомбардировочных полетов.
К 25 января 1958 года ВВС имели список из 111 потенциальных участников конкурса на концептуальный демонстратор, из которых были отобраны десять компаний, включая «Белл», «Боинг», «Чэнс-Воут», «Конвэр», «Дуглас», «Дженерал Электрик», «Локхид», «Мартин Мариетта», «Норт Америкэн авиэйшн» и «Вестерн Электрик». Позже, дополнительно к списку были добавлены три крупных аэрокосмических подрядчика, «Макдоннел», «Нортроп» и «Рипаблик», хотя в результате объединения нескольких фирм в группы было фактически получено только девять предложений, которые могли конкурировать за получение контракта на научные исследования.
Различные предложения были представлены на рассмотрение комитету по выбору предложений в марте 1958 года, и среди них можно выделить два основных подхода к выполнению первого орбитального полета. Первая концепция, получившая название «Сателлоид», использовала планер, летящий при скорости 27800 км/час на высоте 122 км, имея, таким образом, глобальную дальность, как у спутника. Второй подход использовал планер, имеющий несколько большее аэродинамическое качество, который мог облетать Землю, используя модифицированный вариант концепции Зенгера, после того, как поднимался на высоту не более 91 км.
Три подрядчика предложили первый подход. Компания «Рипаблик» предлагала планер с дельтовидным крылом массой 7258 кг, разгоняемый с помощью трехступенчатого твердотопливного стартового ускорителя и способный нести на борту одну большую ракету класса «Космос-Земля». Компания «Локхид» предложила планер аналогичной конструкции массой 2268 кг, но предложенный ею носитель «Атлас» не давал возможности достичь аппарату глобальной дальности полета. Компания «Норт Америкэн авиэйшн» рассчитала двухместную концепцию, названную X-15B, представляющую собой самолет с дельтовидным крылом, оснащенный уникальным жидкостным полутораступенчатым стартовым ускорителем с одноразовым баком, в чем прослеживается связь с космический кораблем типа «Спейс Шаттл».
Другие шесть подрядчиков выбрали планер с высоким аэродинамическим качеством. Компания «Конвэр» предложила планер с дельтовидным крылом массой 5126 кг, включающий воздушно-реактивные двигатели для посадки, хотя, что интересно, стартовый ускоритель не исследовался. Интересно потому, что «Конвэр» была основным подрядчиком МБР «Атлас», предложенным в качестве носителя другими конкурентами. «Атлас» вскоре стал постепенно сниматься с вооружения как МБР, но был широко использован в проекте «Меркурий», и продолжает оставаться одним из основных носителей для запусков в космос и в 1990-е годы.
Проект компании «Дуглас» использовал планер массой 5897 кг со стреловидным крылом, стартующим с помощью трех модифицированных ступеней МБР «Минитмен», работающих параллельно. Добавление второй ступени позволяло бы аппарату достигнуть орбиты, но первоначально планер не имел соответствующих систем жизнеобеспечения для длительного орбитального полета. Компания «Макдоннел» предложила подобный проект со стреловидным крылом, но выбрала для старта модифицированную МБР «Атлас». Компания «Нортроп» предложила планер массой 6441 кг, запускаемый ускорителем с гибридным двигателем, использующим твердое горючее и жидкий окислитель. Группа «Белл»-«Мартин» разработала планер массой 6033 кг с дельтовидным крылом и экипажем из двух человек. Аппарат должен был использовать модифицированную МБР «Титан» в качестве ракеты-носителя. Фирмы «Боинг» и «Чэнс-Воут», собравшись с силами, предложили совместно небольшой планер массой 2948 кг с дельтовидным крылом, использующим связку двигателей МБР «Минитмен» в качестве стартового ускорителя. Планер группы «Боинг»-«Чэнс-Воут» был способен нести полезный груз в 227 кг, который включал пилота в высотном скафандре и фактически оставлял слишком мало места для чего-нибудь еще.
В то время как начальный конкурс среди подрядчиков продолжался, ВВС и НАСА заключили соглашение, очерчивающее участие НАСА в программе «Дайна-Сор». Соглашение было подписано 14 ноября 1958 года. Оно устанавливало, что НАСА обеспечит технический совет и помощь, в то время как ВВС обеспечивали бы финансирование, управление и менеджмент программы. Тут же Джон Бекер из Лэнгли рекомендовал забраковать концепцию с высоким аэродинамическим качеством, включающую конструктивно сложный охлаждаемый водой планер, рекомендованный ранее в проекте HYWARDS. Вместо этого он предложил небольшой планер, относительно простой, с радиационным охлаждением, имеющий аэродинамическое качество на сверхзвуке, равное 2, увеличивающееся на дозвуковой скорости до 5. Такой аппарат, по мнению Бекера, мог быть заказан быстрее и с меньшим техническим риском, а также значительно ослаблял проблему выбора стартового ускорителя необходимой тяги. Основной аппарат мог служить одинаково также в качестве продвинутого прототипа ракетоплана, а также в качестве перспективной системы оружия и маневренной космической системы для входа в атмосферу и посадки.
Из всех подрядчиков только группы «Боинг»-«Чэнс-Воут» и «Белл»-«Мартин» фактически сделали попытку разработки действительно орбитального космического аппарата, в то время как другие предусматривали создание некоего гиперзвукового исследовательского аппарата, который мог быть, в конечном счете, превращен в орбитальный аппарат. Не поддерживая такой промежуточный подход, ВВС выбрали 16 июня 1958 года группы «Боинг»-«Чэнс-Воут» и «Белл»-«Мартин», чтобы предпринять более детальные исследования.
Так уж получилось, что только группа «Боинг»-«Чэнс-Воут» предложила малый аппарат, прямо соответствующий концепции, предложенной Бекером. Проект этой группы, однако, содержал несколько дефектов, главным образом в части аэродинамики проекта, которые ухудшали вход в атмосферу в части нагрева конструкции. Группа «Белл»-«Мартин» использовала более высокое аэродинамическое качество со среднерасположенным крылом, которое также имело серьезные проблемы с нагревом, но исходная выборная комиссия, рассматривая опыт фирмы «Белл» по проектированию горячий конструкции в ранних проектах BoMi и Системы 118P, сочла риск вполне преодолимым. Обе группы были впоследствии проинформированы Бекером и другими специалистами НАСА по поводу результатов различного исследований Центров НАСА имени Лэнгли и имени Эймса.
С учетом ожидаемых ограничений финансирования, объединенное ведомство по проекту «Дайна-Сор» выпустило предварительный план работ, который вытеснил собой «трехшаговый» подход, одобренный в октябре 1957 года. Теперь программа состояла из двух фаз, первая из которых должна была оценить аэродинамические характеристики, эффективность присутствия на борту пилота и работу подсистем военного испытательного аппарата. Для достижения этих целей группы «Боинг»-«Чэнс-Воут» и «Белл»-«Мартин» рассматривали «Дайна-Сор» как пилотируемый планер с большой стреловидностью крыла по передней кромке. Масса планера колебалась между 3175 и 5897 кг, скорость составляла 27200 км/час на высоте 91,5 км.