Кіріспе

1950 жылдардағы үстінкү дыбыстық құрлықтар аралық зымыран. Солтүстік Американың SM-64 Navaho – Солтүстік Америка авиациясы (NAA) құрастырған үстінкү дыбыстық құрлықтар аралық зымыран жобасы. Соңғы нұсқасы АҚШ-тағы базалардан КСРО-ға ядролық қару жеткізуге қабілетті, белгілі бір биіктікте ұшып жүре отырып. Зымыран Навахо тайпасының атымен аталған. 1946 жылғы бастапқы жобада қанатты V-2 ракетасының дизайны негізінде жасалған, көтеріліп ұшатын, салыстырмалы түрде қысқа қашықтықтағы жүйе қажет болды. Уақыт өте келе, талаптар АҚШ Әуе күштерінің ұзақ қашықтықтағы жүйелерге деген қалауы және сондай-ақ қысқа қашықтықтағы қажеттілікті қанағаттандырған ұқсас қарулардың бәсекелестігіне байланысты бірнеше рет кеңейтілді. Бұл рамалық реактивті қозғалтқышпен жұмыс істейтін зымыранға негізделген жаңа дизайнға әкелді, ол жылдамдыққа жеткізу үшін бустер зымырандарымен бірге үнемі үлкейіп отыратын нұсқаларға айналды. Осы кезеңде АҚШ Әуе күштері Navaho үшін әзірленген ракета технологиялары негізінде SM-65 Atlas зымыранын жасады. Atlas бірдей өнімділік мақсаттарына жетті, бірақ оны сағаттар емес, минуттармен өлшенетін ұшу уақытында орындай алды, ал Navaho сияқты ұстау өте қиын болғанымен, оларды ұстау мүмкін емес жылдамдықпен және биіктікте ұшты. 1957 жылы "Спутник-1" ұшырылып, зымырандық қақтығыс туралы қорқыныштар күшейген кезде Atlas ең жоғары даму құқығын алды. Navaho 1958 жылы Atlas толық жетілгенге дейін қосалқы ретінде сақталды. Navaho қызметке енбесе де, оның дамуы бірқатар салаларда пайдалы зерттеулер жүргізді. Бір турбореактивті қозғалтқышпен жабдықталған Navaho ұшағының нұсқасы AGM-28 Hound Dog аталды, ол Boeing B-52 Stratofortress ұшағында нысаналарына жеткізілді, содан кейін шамамен 2 Мах жылдамдығымен қалған жолды өтті. Бағыттау жүйесі алғашқы Polaris суасты кемелерін бағыттау үшін қолданылды. NAA-ның жаңа Rocketdyne еншілес компаниясына берілген бустерлік қозғалтқыш дизайны Atlas, PGM-11 Redstone, PGM-17 Thor, PGM-19 Jupiter, Mercury Redstone және Juno сериясының әртүрлі нұсқаларында қолданылды; сондықтан ол Saturn I және Saturn V Ай зымырандарын ұшыру үшін пайдаланылған қозғалтқыштардың тікелей атасы болып табылады.

Соғыстан кейінгі әскери зымыран зерттеулері

Соғыста немістер барлық одақтас әскерлерге үлкен қызығушылық танытқан бірқатар жаңа "ғажайып қаруларды" енгізді. Реактивті қозғалтқыштар Ұлыбританияда пайда болғаннан кейін кеңінен қолданылды, бірақ V 1 ұшатын бомбасы және V 2 зымыраны басқа еш жерде жасалмаған технологияларды білдірді. Немецтердің қолдануында бұл қарулардың стратегиялық әсері салыстырмалы түрде аз болды және нақты зиян келтіру үшін мыңдаған дана атуға тура келді. Бірақ егер ядролық қарумен жарақтандырылса, тіпті мұндай қарудың бір данасы да мыңдаған конвенциялық қаруланған нұсқаларға тең зиян келтіретін еді, және бұл бағыттағы зерттеулерді 1944 жылдың соңында АҚШ Әскери-әуе күштері (USAAF) жылдам қолға алды. USAAF Ғылыми кеңесінің мүшесі Ванневар Буш V 1 сияқты пилотты немесе автоматтандырылған ұшақтардың ұзақ қашықтыққа ұшу үшін жалғыз мүмкін шешім екеніне сенді. Тіпті ең кішкентай оқ-дәрісі бар баллистикалық зымыран да "кем дегенде он жылдық" болды, және тақырып туралы тікелей сұралғанда, ол былай деді:

Армия жоспарлаушылары соғыстан кейінгі зымырандық жүйелердің алуан түрлерін жоспарлай бастады, олар қысқа қашықтықтағы баллистикалық зымырандардан бастап ұзақ қашықтықтағы ұшатын бомбаларға дейін қамтыды. Армияның бөлімдері арасындағы кең пікірсайыстардан кейін, 1945 жылдың тамызында олар көптеген мұндай жүйелерді, соның ішінде түрлі круиздік зымырандарды, негізінен V 1 ұшатын бомбаларын ұзартылған қашықтықпен және ядролық оқ-дәріні тасымалдауға қажетті үлкен жүк көлемімен сипаттаған құпия құжатқа енгізді. Қашықтығына байланысты үш негізгі жоба болды: біреуі зымыранмен ұшуға, екіншісі, және үшіншісі субсонылық және суперонылық жобалар қарастырылатын еді.

Бәсекеге қатысушы жобалар

Әр түрлі ұсыныстар 1945 жылдың 31 қазанында он жеті авиациялық фирмаға жіберілді. Алған көптеген ұсыныстардың ішінде алты компанияға дамыту келісімшарты берілді. Ұзақ қашықтыққа қатысты талаптарға келіп түскен барлық ұсыныстар крейсерлік зымыран конструкцияларына негізделген, ал қысқа қашықтыққа арналғандары әртүрлі конструкциялардың қосындысы болды. Оларға USAAF-тың Эксперименталдық инженерлік бөлімінің "MX" сериясына сәйкес белгілер тағайындалды. NAA бас дизайнері Датч Киндельбергер зымырандардың болашағы екеніне сенімді болды және жаңа құрылған зертханасын басқару үшін АҚШ Әскери-теңіз күштерінің Аэронавтика бюросынан Уильям Боллейді жұмысқа алды. Боллей бұрын Әскери-теңіз күштерінің турбореактивтік қозғалтқыштарын дамытуды басқарған. Боллей армияның ұсыныстарын қарастырып, неміс A 4b (кейде A 9 деп те аталады) зымыранының негізінде жасалған қанатты баллистикалық зымыранның қысқа қашықтыққа арналған жобасын ұсынуға шешім қабылдады, бұл зымыран V 2-нің жетілдірілген түрі еді. 1946 жылдың 24 наурызында NAA осы зымыранға арналған W33 038 ac 1491 нөміріндегі келісімшарт хатын алды, ол MX 770 деп аталды. Бастапқы жобалау бойынша зымыранның қашықтығы 500 миль (805 км) болуы және пайдалы жүгі бар болуы тиіс еді, бірақ 26 шілдеде бұл көрсеткіш арттырылды. Басқа да бірнеше жобалар қабылданды, бірақ олардың барлығы ұзақ қашықтыққа қатысты талаптарды орындау үшін крейсерлік зымырандар болды. Олардың арасында Мартиннің MX 771 A (субсоникалық зымыран үшін) және B (суперсоникалық нұсқасы үшін), Curtiss Wright-тан MX 772 A және B, Republic Aircraft-тан MX 773 A және B, ал Northrop-тан MX 775 A және B болды. Бір субсоникалық және бір суперсоникалық жоба өндіріске енгізілуі жоспарланған, оларға сәйкесінше SSM A 1 және SSM A 2 белгілері берілді. Топтың жалғыз баллистикалық зымыраны MX 774 Consolidated Vultee компаниясына жіберілді. Президент Гарри С. Трумэн Трумэн доктринасының аясында 1947 жылғы қаржы жылына арналған әскери шығындарды күрт қысқартуға бұйрық бергенде, USAAF өздерінің зымырандарды дамыту бағдарламасын қысқартуға мәжбүр болды. Зымырандарға бөлген қаржы 29 миллион доллардан 13 миллион долларға дейін төмендетілді (1947 жылғы 29,0 миллион доллар бүгінгі күнгі шамамен миллион долларға тең, ал 1947 жылғы 13,0 миллион доллар бүгінгі күнгі шамамен миллион долларға тең). "1946 жылғы қара Рождество" деп аталған оқиғада бастапқы жобалардың көпшілігі тоқтатылды, ал қалған компаниялар енді екі емес, бір жобада жұмыс істеді. Тек Мартин ғана өздерінің MX 771 A субсоникалық зымырасын дамытуды жалғастырды және 1949 жылы алғашқы SSM A 1 Matador зымыранын тапсырды. Қалған компанияларға тек суперсоникалық зымырандарды дамытуға тапсырма берілді.

Қозғалтқыштың жұмысы

NAA 1946 жылы ракеталық қозғалтқыштармен тәжірибе жүргізуді бастады, ракеталарды компанияның тұрақ орнында сынап, машиналарды бульдозерді қозғалтқыштардың алдына қойып қорғады. Олар алдымен Aerojet-тің жобасын пайдаланды, содан кейін өздерінің моделін жасады. 1946 жылдың көктемінде неміс жасаған деректер сала бойынша таратыла бастады. 1946 жылдың маусымында команда өз жобаларынан бас тартып, V-2-нің 39-моделі негізінде жаңа қозғалтқыш құруды шешті. 1946 жылдың соңында екі 39-модельді қозғалтқыш NAA-ға зерттеу үшін жіберілді, онда олар XLR 41 Mark I деп аталды. "XLR" дегеніміз "eXperimental Liquid Rocket" – әскери әуе күштері қолданатын жаңа белгілеу жүйесі. Олар оларды метрикалық өлшемдерден SAE өлшемдеріне және АҚШ құрылыс техникасына ауыстыру үшін негіз ретінде пайдаланды, бұл Mark II деп аталды. Осы кезеңде компания V-2 үшін 39a модельді қозғалтқышқа қатысты соғыстың соңғы есебін алды, ол бастапқы модельдің он сегіз жеке жану камераларын бір үлкен камераның ішіндегі бір "душ басы" тақтасымен алмастырды. Бұл жобаны ғана емес, жеңілдетіп, тиімділігін де арттырды. Немістер жанудың тұрақсыздығына байланысты оны іске асыра алмады және төмен тиімділігіне қарамастан, бұрынғы жобаны пайдалануды жалғастырды. Бұл қозғалтқышты жобалаған команда "Кәдеге тігіс" операциясы аясында тұтқындалғаннан кейін АҚШ-қа келді. Олардың көпшілігі Вернер фон Браун басшылығымен жаңа әскери қаржыландырылатын зерттеу жұмыстарын жүргізді. Компания Дитер Хузельді NAA мен әскери ракеталық командасы арасындағы үйлестіруші ретінде жұмысқа алды. 1947 жылдың қыркүйегінде компания душ басы дизайлын қамтитын қозғалтқыштың жобасын бастады, оны Mark III деп атады. Бастапқы мақсат 39-модельдің итермелеу күшіне тең болу, бірақ 15%-ға жеңіл болу еді. Mark II-ге жұмыс жалғасты, ал толық жоба 1947 жылдың маусым айында аяқталды. Наурыз айында компания Лос-Анджелестің солтүстігіндегі Сан-Фернандо аңғарының батысындағы Санта-Сусана тауларында үлкен қозғалтқыштарды сынау үшін үлкен жер учаскесін жалға алды. 1 миллион доллар (1947 жылы 1000000,0 доллар қазіргі шақта шамамен <есептелген сомаға> тең) корпоративтік қаражаттан және USAAF-тан 1,5 миллион доллар (1947 жылы 1500000,0 доллар қазіргі шақта шамамен <есептелген сомаға> тең) қаражатпен ракеталық сынақ орталығы салынды. Бірінші бөліктер қыркүйекте келіп түсе бастады. Mark III-ті әзірлеумен қатар, тұрақ орнында сынауға болатын кіші нұсқасы да әзірленді. Команда оған бірнеше өзгерістер енгізіп, ақырында жану мәселесін шешті.

Дамушы дизайн

NAA-ға түскен тағы бір неміс ғылыми еңбектерінде үстіркіштік реактивті қозғалтқыштармен (рамджеттермен) жұмыс жасау туралы мәліметтер келтірілді, бұл жоғары жылдамдықты ұшатын зымыранды құруға мүмкіндік беретіндей болды. Боллей бірнеше параллель жобаны бастады: 1-кезең – бастапқы көтермелі ұшу дизайны, 2-кезең – рамджеттерді пайдаланатын дизайн, ал 3-кезең – 2-кезеңдегі аппаратты тік ұшыру жүйесінен қажетті жылдамдыққа дейін үдету үшін қандай бустер зымыраны қажет екенін зерттеу. Осы уақытта компанияның аэродинамикалық мамандары A 4b зымыранының қанат конструкциясының транссоникалық жылдамдықтарда тұрақсыз екенін анықтады. Олар зымыранды артқы бөлігінде дельта қанатымен, ал алдыңғы бөлігінде басқару қанаттарымен (канарлармен) қайта жасады. Инерциялық навигациялық жүйе (ИНС) бойынша жұмыс істеген инженерлер V-2 нұсқасындағыдай жылдамдықты ғана емес, сонымен қатар интеграциялау арқылы аппараттың орналасқан жерін анықтайтын «Кинетикалық екі рет интегралданатын акселерометр» (KDIA) деп аталатын жаңа конструкция ойлап тапты. Бұл автоматты пилоттың мақсатты нүктені ИНС-тен алынған ағымдағы орналасқан жермен салыстырып, қажет болған жағдайда зымыранды мақсатқа қайтару үшін түзетутерді жасауы керек екенін білдірді. Осылайша, 1947 жылдың маусым айына қарай бастапқы A 4b дизайны толығымен өзгертілді; қозғалтқышы, ұшақ корпусы және навигациялық жүйесі жаңа болды.

Жаңа тұжырымдама

1947 жылдың қыркүйегінде АҚШ Әуе күштері АҚШ Армиясынан бөлінді. Бөлінудің бір бөлігі ретінде, күштер жобаларды дамыту бойынша ағымдағы жобаларды қашықтығына сәйкес бөлуге келісті, Армия қашықтығы немесе одан аз болатын жобалардың барлығын алды, ал Әуе күштері – одан жоғары қашықтықтағыларын. MX 770 осы шектен әлдеқайда төмен болды, бірақ оны баллистикалық зымырандармен айналысатын Фон Браунның Армиялық қару-жарақ департаментіне берудің орнына, 1948 жылдың ақпанында Әуе күштері NAA-дан MX 770-тің қашықтығын екі есеге арттыруды сұрады, осылайша оны Әуе күштерінің құзырына қою үшін. Бұрынғы жұмысты қарастырғаннан кейін, NAA бастапқыда қолданған ұшу-сырғанау (boost-glide) тұжырымдамасынан бас тартып, негізгі жоба ретінде тақымды қозғалтқышты (ramjet) пайдаланатын қанатты зымыранға көшті. Тақымды қозғалтқыштардың тиімділігіне қарамастан, қажетті қашықтыққа жету үшін зымыранның көлемі 33%-ға ұлғаюы керек еді. Бұл ұшыру құрылғысына қуат беру үшін күштірек қозғалтқыш қажеттігін білдірді, сондықтан XLR 41 Mark III талабы артты. N 1 INS жүйесі сағатына 1 миль жылдамдықпен қателікке ие болды, сондықтан ең ұзақ қашықтықта ол Әуе күштерінің талабына сай 2500 фут (762 м) CEP-ті қамтамасыз ете алмайды. Компания осы қажеттілікті қанағаттандыру және қашықтық арттырылған жағдайда қосымша мүмкіндіктерді қамтамасыз ету үшін N 2 жүйесін әзірлеуді бастады. N 2 жүйесі негізінен N 1 механизмімен жұлдызды бағыттағыштың (star tracker) үйлесімінен тұрды, ол ортаңғы кезеңдегі түзетулерді жасау арқылы жинақталған қателікті жоюға мүмкіндік берді. Әуе күштері зымыранға XSSM A 2 белгісін берді, содан кейін үш кезеңдік даму жоспарын жасады. 1-кезеңде қазіргі дизайн технологияны дамыту және әртүрлі ұшыру тұжырымдамаларын сынау үшін, соның ішінде бастапқы ұшыру тұжырымдамасын, сондай-ақ зымыранмен бағытталған ұшырулар мен әуеден тасталған нұсқаларды сынау үшін пайдаланылатын болады. 2-кезеңде зымыранның қашықтығы арттырылып, 3-кезеңде ауыр оқтұмсықпен жабдықталған, континенттер аралық қашықтыққа жеткізілетін болады. Дизайнның эволюциясы 1950 жылдың шілдесінде Әуе күштерінің 104А қару жүйесінің техникалық талаптарымен аяқталды. Бұл жаңа талап бойынша бағдарламаның мақсаты 5500 миль (8851 км) қашықтықтағы ядролық зымыранды әзірлеу болды.

WS-104A

WS 104A бойынша «Навахо» бағдарламасы үш басқарылатын зымыран жобасына бөлінді. Осы зымырандардың біріншісі – «Солтүстік Америка» компаниясының X-10 зымыраны, ол екінші және үшінші зымырандардың жалпы аэродинамикасын, басқару және бағыттау технологияларын сынауға арналған ұшатын сынақ платформасы болды. X-10 екі Westinghouse J40 турбореактивті қозғалтқышының күшімен қозғалып, ұшып-қону үшін қайырылатын шассиге ие болды. Ол Mach 2 жылдамдыққа дейін жете алатын және шамамен 805 км (500 миль) ұша алатын. Эдвардс әуе базасында және Кейп-Канавералдағы сынақтары екінші аппаратты – XSSM A-4, «Навахо» II немесе G-26 зымыранын жасауға мүмкіндік берді. Екінші қадам, G-26, – толыққанды «Навахо» ядролық зымыраны болды. Сұйық отынмен жұмыс істейтін зымыранды көтерушінің көмегімен тік көтерілген G-26, шамамен Mach 3 жылдамдыққа және 15240 метр (50000 фут) биіктікке жеткенше жоғары қарай жылдамдады. Осы кезде зымыранды көтеруші бөлініп, зымыранды мақсатына жеткізу үшін рамджеттер іске қосылды. 1956 және 1957 жылдар аралығында G-26 Кейп-Канаверал әуе күштері базасының (CCAFS) 9-шы ұшыру кешенінен (LC 9) 10 рет ұшырылды. «Навахо» бағдарламасына 10-шы ұшыру кешені (LC 10) де бөлінді, бірақ одан G-26 зымыраны ұшырылмады (ол жоспарланған жылдам орналастырылатын ұшыру құрылғысын жерде сынау үшін ғана пайдаланылды). Соңғы операциялық нұсқасы, G-38 немесе XSM-64A, G-26 сияқты негізгі конструкцияға ие болды, бірақ одан үлкен болды. Ол көптеген жаңа технологияларды, титан компоненттерін, инерциялық басқару жүйесін, керосин/LOX отын комбинациясын және толық электрондық басқаруды қамтыды. Бірінші прототип аяқталмас бұрын бағдарлама тоқтатылды. Алдын-ала зымыранды көтеру технологиясы «Атлас» тамыраралық баллистикалық зымыраны және басқа зымырандарды жасауда қолданылды, ал инерциялық басқару жүйесі кейіннен АҚШ-тың алғашқы ядролық сүңгімелі қайықтарында бағыттау жүйесі ретінде пайдаланылды. «Навахо» зымыранының бірінші сатыдағы қозғалтқышын әзірлеу 1947 жылы екі жаңартылған V-2 қозғалтқышымен басталды. Сол жылы екінші кезеңдегі XLR 41 NA-1 қозғалтқышы жасалды, ол американдық компоненттерден жасалған V-2 қозғалтқышының оңайлатылған нұсқасы болды. III кезеңдегі XLR 43 NA-1 (75K) қозғалтқышы цилиндрлі жану камерасын және тәжірибелік неміс соқтығысу ағыны инжекторлық пластинасын қабылдады. «Солтүстік Америка» компаниясының инженерлері V-2 қозғалтқышында қолдануға кедергі келтірген жанау тұрақтылығы мәселесін шешті, ал қозғалтқыш 1951 жылы толық қуатында сәтті сынақтан өтті. IV кезеңдегі XLR 43 NA-3 (120K) қозғалтқышы нашар суытылған ауыр неміс қабырғасын сойылған түтікшелі («спагетти») конструкциямен алмастырды, бұл американдық қозғалтқыштардағы регенеративті салқындатудың жаңа стандартты әдісіне айналды. Оның екі қозғалтқыштық нұсқасы, XLR 71 NA-1 (240K), G-26 «Навахо» зымыранында қолданылды. Салқындатуды жақсартып, G-38 «Навахо» зымыранында қолданылатын үш қозғалтқыштық XLR 83 NA-1 (405K) үшін керосинмен жанатын қуатты нұсқа жасалды. Қазіргі заманғы қозғалтқыштың барлық элементтерімен (қоңырау тәрізді соқпақтан басқа) бұл «Атлас», «Тор» және «Титан» зымырандарының дизайнына әкелді.

Пайдалану тарихы

1956 жылы 6 қарашадағы алғашқы ұшыру әрекеті 26 секундтан кейін сәтсіз аяқталды. 1957 жылы 22 наурызда 4 минут 39 секунд бойы ұшқаннан кейін, тағы он ұшыру сәтсіз болды. 25 сәуірдегі ұшыруға әрекет жасау ұшырылғаннан кейін бірнеше секундтан соң жарылысқа ұшырады, ал 26 маусымдағы ұшу 4 минут 29 секундқа созылды. Бағдарлама ресми түрде 1957 жылдың 13 шілдесінде алғашқы төрт ұшырудың сәтсіз аяқталуынан кейін тоқтатылды. Шындығында, 1957 жылдың ортасына қарай бағдарламаның қажеттілігі болмады, себебі бірінші «Атлас» құрлық аралық баллистикалық зымыраны (МБР) маусым айында сынақтан өтуді бастады, ал «Юпитер» және «Тор» орташа қашықтықтағы баллистикалық зымырандары (МБР) үлкен перспектиива көрсетті. Дегенмен, бұл баллистикалық зымырандар «Navaho» бағдарламасында жетілдірілген сұйық отынды зымыран қозғалтқыштарының арқасында мүмкін болмас еді. 1957 жылдың қазан айында кеңестік «Спутник» спутнигінің ұшырылуы «Navaho» бағдарламасын толық аяқтады, өйткені Әуе күштері зерттеу қаржысын МБР-ге жұмсауға көшті. Бірақ «Navaho» үшін әзірленген технологиялар 1957 жылы 1959 жылы өндіріске енгізілген ядролық қанатты зымыран «AGM 28 Hound Dog» әзірлеу үшін қайта пайдаланылды. КСРО параллель жобалармен жұмыс істеді: Мясищевтің «РСС-40» «Буран» және Лавочкиннің «Буря» жобалары, содан кейін Туполевтің «Ту-123» жобасы. Бірінші екі тип те үлкен ракеталық-реактивті қозғалтқыштармен жабдықталған, ал үшіншісі турбореактивті қозғалтқыштармен жұмыс істеді. «Navaho» бағдарламасының тоқтатылуымен және стратегиялық зымырандар саласында МБР-дің перспективасымен байланысты, алғашқы екеуі де тоқтатылды. Бірақ Лавочкин жобасы, сәтті сынақ ұшуларын өткізген, ғылыми-зерттеу және әзірлеу мақсатында жалғастырылды, ал Туполев үлкен, жылдам барлау дроны ретінде қайта жаңартылды.

Операторлар

АҚШ Әуе күштері "Навахоны" қызметке қабылдамас бұрын бағдарламаны жойды.

Тірі қалғандар

Қалған бір X 10 АҚШ Әуе күштері мұражайының Ғылыми-зерттеу және даму галереясында қойылған. Навахо күштеу зымыраны, оны осылай белгілемегенімен, қазіргі уақытта Флорида штатының Форт Маккойдағы VFW бекетінің алдында көрсетілуде. Басқа қалған Навахо зымыраны бұрын Флорида штатының Канаверал әуе күштері базасының оңтүстік кіреберіс қақпасының сыртында қойылған. Бұл сақталған зымыра 2016 жылдың 7 қазанында «Мэтью» дауылынан зақымданды, бірақ 2021 жылдың наурыз айында Ғарыш және зымыран мұражайы қоры оны қалпына келтіріп, қайта орнатты.

БАҚ-тағы көрнекті рөлдері

1960 жылдардағы "Men Into Space" сериалы Эдвардс әуе базасындағы SM 64 және X 10 сынақтарының түсірілімдерін шөлдегі ұшу-қону жолағына ғарыш кемелерінің қонуын көрсету үшін пайдаланды.