Курица не птица, космоплан не самолёт

Хотя формально таки самолёт, да.

Почему так? Самолёты, да и вообще практически вся техника сложнее УАЗа, всегда делились по назначению. Разный функционал предъявляет разные требования к машине, и гражданский борт будет сильно отличаться от военного. Да что там, даже внутри военной сферы истребитель и бомбардировщик - это две большие разницы. Попытки создать гибрид случались неоднократно, но любой такой универсал всегда уступал специализированной машине в её области. Просто потому, что требования к его конструкции зачастую оказывались полностью противоположными.

Шаттл (и Буран, который, впрочем, являлся по своей сути модернизированным шаттлом) - как раз прекрасный пример такого универсала. Он должен нормально летать на гиперзвуковой скорости в верхних слоях атмосферы и на дозвуковой в нижних, а кроме того, маневрировать в сильно разреженной термосфере. Тут конструкторы столкнулись с первой развилкой: форма крыла требовалась совершенно разная для обоих случаев (для термосферы так-то по барабану, понятное дело). Отсюда пришлось запиливать крыло двойной стреловидности, то самое, формирующее узнаваемый облик "Шаттла". 

Тут стоит отступить чуть в сторону и объяснить, зачем нужно обычное стреловидное крыло. Так получилось, что аэродинамика - штука очень хитрая. На скорости до 0.5 Маха, то есть половины скорости звука, аэродинамическое сопротивление среды не слишком влияет на аппарат. А вот дальше при возрастании оно начинает резко повышаться, зато после преодоления звукового барьера резко падает. Примерно так:

Происходит это потому, что по мере достижения скорости звука поток воздуха вокруг крыла становится всё более турбулентным, то есть испытывает завихрения, и возникают скачки уплотнения - ударные волны. Это всё равно как если бы по самолёту били воздушными кувалдами - и это и есть звуковой барьер.

Поэтому у всех современных самолётов, летающих на скоростях хотя бы 0.65 Мах, стреловидные крылья. Они снижают этот эффект, но при этом позволяют сохранить нормальный профиль крыла и, например, расположить внутри топливные баки. 

Шаттлу же потребовалось два угла стреловидности: один для дозвукового полета и один для гиперзвукового в верхних слоях атмосферы. Вот инженеры и напрягли мозги, получив в результате профиль, который не слишком сильно нагревается при спуске с небес (хотя кромки всё равно накаливаются до адских температур), и который позволяет более-менее нормально летать внизу. Технически можно было бы получить нормальный самолёт схемы "бесхвостка", а не летающий утюг, но тогда пришлось бы пожертвовать остальными требованиями - в первую очередь грузоподъёмностью, а шаттл и без того влетел в ту ещё копеечку.

На этом, однако, сумрачный гений не остановился. Сейчас разрабатывается целый ряд аппаратов, на которые при должном желании можно поставить гриф "космоплан". Вот по ним и пройдёмся.

Правда, было бы по кому: реально летавший в космос (а не просто в суборбитальный полёт) аппарат, по сути, есть только один - это X-37, беспилотная летающая лаборатория:

Вид у него неказистый, и надо сказать, летает он не намного лучше, но это от него и не требуется. В сущности, он вообще не предназначен для регулярных полётов в атмосфере, единственное назначение крыльев и оперения - хоть как-то поддержать аппарат в воздухе, пока он не приземлитс. Даже для взлёта они не нужны. К слову, профиль у него тоже похож на шаттловский:

Маленькие крылышки не обеспечивают хорошую подъёмную силу, но, повторюсь, её тут и не требуется. Отсюда элементарный принцип: аэродинамические поверхности космоплану требуются только для посадки, а значит, требования к ним в этом плане гораздо более мягкие. Другое дело - на высоте...

Вы, кстати, заметили, что его хвостовое оперение располагается под углом? Это не случайно, конструкторы не раз и не два экспериментировали с тяжёлым матаном, выискивая правильные формы. После Х-37 они вообще очень полюбили такую вот косую схему. Например, Dream Chaser, долгострой, который никак не взлетит:

Несмотря на странный вид, эти крылья вполне могут создавать приемлемую подъёмную силу для планирования. Во всяком случае, этот недосамолёт уже швыряли с вертолёта и он даже приземлился целым. Внешний вид же его позаимствовали у советского БОР-4:

в частности, как и идею с косыми крыльями. Зачем они нужны? Они уменьшают индуктивное сопротивление, доля которого резко возрастает на больших углах атаки, которые в основном используются космопланами. Собственно, сам процесс посадки далёк от "мы входим в атмосферу... ага, вот аэродром...", так как шаттл входит в атмосферу задницей, и пилоты в этот момент любуются космосом. А потом ещё совершает целый ряд манёвров. Аналогично, к примеру, описанный мною эпизод в "Когнитивной симфонии", когда подбитый неопознанным космическим телом аппарат ухитряется совершить посадку и не разлететься вдребезги, практически невозможен. Но кого это волнует?

Сводя суть статьи к одной фразе, можно сказать, что разработать аппарат, который умел бы хорошо летать и в космосе, и в атмосфере, невозможно. Тут либо одно, либо другое, либо таки оба, но плохо. К сожалению, на сегодняшний день все проекты космопланов, за исключением разве что экспериментального X-37, по-прежнему находятся в разработке, равно как и проекты двигателей для них, вроде SABRE. Полёты того же Dream Chaser всё обещают и обещают, но когда же? Леший знает.