Крылатые космические корабли

Крылатые космические корабли

Успешный запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7 и искусственного спутника Земли в 1957 году способствовали появлению ряда технических предложений по созданию космических аппаратов, в том числе многоразового использования. Подобные проекты рассматривались, в частности, в ОКБ-1, возглавлявшемся С.П. Королевым, и ОКБ-23.

Первыми начали работать в этом направлении, видимо, сотрудники ОКБ-1, возглавляемого С.П. Королевым (ныне Ракетно-космическая корпорация «Энергия»). Весной 1957 года там организовали проектный отдел космических аппаратов во главе с М.К. Тихонравовым. С сентября этого же года по январь 1958-го в ОКБ-1 исследовались внешние тепловые потоки, температура наружных поверхностей летательных аппаратов, движущихся в атмосфере с гиперзвуковыми скоростями, теплозащитные покрытия и величины максимальных перегрузок при их спуске с орбиты искусственного спутника Земли в диапазоне изменения аэродинамического качества от нескольких единиц до нуля.

Следует отметить, что спускаемые аппараты по схеме «фара» имеют аэродинамическое качество не более 0,5. Больших же величин можно достигнуть лишь с использованием самолетных схем.

В ОКБ-23 работа по созданию проекта «46» – одноместной «пилотируемой ракеты с круговой дальностью полета» (так она обозначалась в официальных документах) в ОКБ-23 началась в 1958 году в инициативном порядке. Это был скорее исследовательский аппарат, отличавшийся скромными массово-геометрическими характеристиками, да и расчетная высота его полета не превышала 120–130 км.

В журнале «Авиационные и космические новости» № 1 за 1993 год В.К. Карраск поведал о разработке в ОКБ-23 космического аппарата по схеме «фара», очень напоминавшего спускаемый аппарат корабля «Союз». Корпус его при спуске в атмосфере создавал аэродинамическую подъемную силу. Заключительный этап снижения в атмосфере планировалось осуществлять с помощью авторотирующего воздушного винта вместо парашюта.

В это же время подразделение Л.Л. Селякова предложило крылатый космический аппарат, использующий аэродинамическую подъемную силу при полете в атмосфере. Реконструированный Селяковым облик аппарата очень напоминает отечественный орбитальный корабль «Буран» и его американский аналог «Спейс Шаттл», с той лишь разницей, что он был одноместный, с острой передней кромкой, оснащенной легкосъемным оплавляемым теплозащитным покрытием.

В 1959 году Павел Владимирович Цыбин предложил разработать орбитальный корабль по самолетной схеме «несущий корпус» с максимальным аэродинамическим качеством около единицы. Видимо, с этих предложений и начался проект ракетоплана «48».

«Лапоток» Павла Цыбина

«Разработка конструкции изделия по проекту «48», – вспоминал Е.С. Калуга, – во многом была облегчена тем, что в фирме был накоплен опыт разработки, изготовления и отработки теплонапряженной конструкции крылатой ракеты по теме «40», корпус которой из стали и титана способен был выдерживать нагрузки при температурах до 350 градусов. Методы расчета (…) температуры пограничного слоя при аэродинамическом нагреве в результате торможения летательного аппарата при входе в плотные слои атмосферы показали, что нижняя поверхность крыла будет нагреваться до 1500 градусов. Исходя из этого и подбиралась теплозащита, разработкой которой занимался ВИАМ (Всесоюзный институт авиационных материалов. – Прим. авт.). С целью получения максимальной весовой отдачи была выбрана теплозащита из пенокерамики, отличающейся большой хрупкостью. Для обеспечения ее работоспособности нужно было иметь жесткую поверхность крыла, чтобы при ее деформации не разрушить покрытие. Конструктивно ее включили в контур крыла в виде плат, как это было выполнено позднее на «Шаттле» и на «Буране», и устанавливалась на клею с прослойкой».

Работа в этом направлении продолжалась до закрытия ОКБ-23. Если верить опубликованной ранее информации, ракетоплан «48» создавался в сотрудничестве с ОКБ-1 и НИИ-1, которые возглавляли соответственно С.П. Королев и М.В. Келдыш.

Судя по всему, В.М. Мясищев и С.П. Королев познакомились в тюремном Особом техническом бюро (впоследствии ЦКБ-29) незадолго до Великой Отечественной войны. О том, насколько были близки эти две неординарных личности, остается лишь догадываться. Тем не менее их знакомство способствовало решению ряда задач. Сотрудники ОКБ-1 часто консультировали «филевцев», особенно по вопросам влияния факторов космического полета на летательные аппараты. Особое внимание уделялось выбору теплозащиты. Ведь температура обшивки ракетоплана на отдельных участках полета при спуске с орбиты искусственного спутника Земли, в зависимости от аэродинамической компоновки и траектории может доходить до 2000 градусов и более. Наибольший опыт в этой области имелся в ОКБ-1 и НИИ-88 (ныне ЦНИИМАШ).

«48-й» предназначался для вывода на орбиту высотой до 500 км полезной нагрузки до 700 кг при полном весе 3500 кг. Единственным носителем, способным осуществить задуманное, была ракета Р-7.

При возвращении на Землю управляемый спуск планировалось начинать с высоты 40 км, имея возможность бокового маневра до 100 км, а дальность планирования доходила до 200 км, что возможно при дозвуковом аэродинамическом качестве около пяти.

Похоже, что в 1960-м, после объединения ОКБ-23 с коллективом В.Н. Челомея, ракетопланная тематика перешла в ОКБ-52, где в том же году началась проработка проекта «Р». По замыслу конструкторов, планирующий космический аппарат должен был выводиться на орбиту искусственного спутника Земли с помощью ракеты-носителя 8К72 или 8К63. На участке спуска в атмосфере предполагалось применение тормозных аэродинамических щитков или устройств в виде кольца. Посадку планировалось осуществлять на обычный аэродром.

Схема воздушно-космического самолета «48»

Как отмечалось выше, одним из самых сложных вопросов, подлежавших решению при создании подобных аппаратов, является выбор теплозащитного покрытия корпуса от аэродинамического нагрева. Существует много технических решений – от абляционного до плиточного. Одни из них не подходили для многоразовых аппаратов по принципу своего действия, другие – из-за технической сложности. ОКБ-23 предложило плиточное покрытие. Воспользовались этой идеей, как ни удивительно, впервые в США при разработке воздушно-космического самолета «Спейс Шаттл» и уж затем в «Буране».

Этот пример показывает, что передовые технические решения рождаются и развиваются исключительно в творческих коллективах, где сведены до минимума зависть и зазнайство сотрудников, где Учитель не боится, что его опередят ученики. Это как раз то, чего сегодня не хватает отечественным коллективам как в технике, так и в науке, и журналистике.