Авиация и космонавтика 2007 02
Шрифт:
В качестве ракетного ускорителя использовалась первая ступень зенитной ракеты С-25, закрепленная в хвостовой части аналога между фюзеляжем и теплозащитным экраном.
Разработанный профиль сверхзвукового полета выглядел следующим образом. Сброс с самолета-носителя происходит на высоте 11000 м при скорости М=0,8. Снижаясь в планирующем полете, пилот отклоняет управляющие поверхности на 12 градусов для создания кабрирующего момента и на высоте 10300 м при скорости М=0,65 включает ракетный двигатель.
Сброс отработавшего ускорителя происходит на высоте 15500 м при достижении скорости М=1,69. В этот момент траектория должна иметь наибольший угол возвышения к горизонту, равный 26 градусов. Дальше аппарат летит по инерции с потерей скорости по траектории, близкой к параболе, поднимаясь в наивысшей точке до 1 6500 метров. Имея оклозвуковую скорость (М=1), аппарат в этот момент находится практически над ВПП. Затем начинается участок равновесного планирования, в конце которого летчик, выполняя правый разворот на высоте 11000 м (при М=0,7), должен на высоте около 6000 м при достижении скорости 420 км/час запустить турбореактивный двигатель РД36-35К. В случае отказа двигателя летчик совершает правый разворот на 90 градусов и выходит в створ ВПП, после чего совершает планирующую посадку. При нормальном запуске двигателя летчик отворачивает на 90 градусов влево и совершает обычную посадку после выполнения штатной «коробочки». Несмотря на полную готовность сверхзвукового аналога, испытания с его участием так и не проводились. У гиперзвукового аналога «105.13» был изготовлен только фюзеляж, который принимал участие в испытаниях ТЗЭ в термобарокамере.
В изготовлении все аналоги ЭПОСа были максимально унифицированы – основные конструкторские решения по всем комплектациям аналогов ОС были выполнены в единой сквозной схеме, благодаря которой трудоемкость в производстве при переходе от дозвукового варианта к гиперзвуковому возрастала очень незначительно, да и то потому, что по мере усложнения решаемых задач на борт должно было устанавливаться дополнительное и более совершенное оборудование. Это также позволяло сократить время на подготовку производства самих орбитальных самолетов.
Теплопрочностные испытания гиперзвукового аналога «105.13» проводились на специальном стенде КТПИ в ЦАГИ. Они показали, что при спуске в атмосфере при угле атаки 53 градусов при гиперзвуковом качестве 0,8 основная тепловая нагрузка воспринималась ТЗЭ, который нагревался до + 1500°С. Остальные элементы конструкции, находясь в аэродинамической тени от ТЗЭ, нагревались значительно меньше.
Эксперименты показали, что в случае уменьшения угла атаки до 30 градусов гиперзвуковое аэродинамическое качество возрастало до 1,5, существенно увеличивая возможную величину бокового маневра до 1500- 1800 км. Но в этом случае нагрев ТЗЭ увеличивался до +1700 градусов С – рубежа, допустимого для имевшихся в разработке сплавов. В процессе наземной экспериментально-стендовой отработки теплозащиты были достигнуты рабочие температуры до +1300 градусов С, однако несмотря на то, что полный цикл испытаний не был завершен, расчетный ресурс теплозащиты оценивался в более чем 50 полетов.
Тем не менее, как позднее вспоминал Г.Е.Лозино-Лозинский:
«…для металлической теплозащиты так и не удалось решить проблему остаточного коробления металла при циклических температурных нагрузках. Становилось очевидно, что теплозащита из жаропрочных сплавов сложна и громоздка в эксплуатации, и решить с ней задачу чрезвычайно тяжело. Нужно искать другие материалы. Керамическая защита, о которой мы получили сведения по «шаттлу», мне показалась намного убедительней. Хотя, приступая к ее созданию, мы были абсолютно «голые короли». Начиная с того, что даже кварцевого песка, из которого можно было сделать тонкие кварцевые нити, у нас в стране не было. Было только задание Министерству геодезии постараться найти месторождение, а пока планировали получать из Бразилии (кварцевая теплозащита американского «шаттла» тоже была изготовлена из бразильского кварцевого песка)».
Песок в стране Советов нашелся, и после отработки технологии изготовления кварцевых плиток и их лабораторных испытаний было решено испытать новую теплозащиту в условиях реального космического полета. Нужно подчеркнуть, что время ЭПОСА к этому времени уже прошло, и разработчики кварцевого плиточного ТЗП работали уже целиком на «Буран». Вот как Лозино-Лозинский описывает стадию перерастания проекта «Спираль» в полеты «БОРов»:
«…Для обеспечения уверенности в аэродинамических расчетах, и особенно в качестве созданной кварцевой плиточной теплозащиты, было принято решение на каком-то изделии типа модели космического аппарата смонтировать теплозащиту и на траектории спуска, схожей с траекторией спуска «Бурана», проверить ее надежность. Так как была достаточно хорошо и рас- четно, и на продувках экспериментально отработана и выведена та уверенная по аэродинамическому качеству и по управляемости конфигурация орбитального самолета «Спираль», то было решено в масштабе 1:2 сделать модель, которую назвали «БОР-4», которая обеспечивала и возможность выполнения траектории, близкой к траектории спуска «Бурана», и достаточно разместить количество плиток теплозащиты, имея ввиду, что температурные режимы и внешние нагрузки на эти плитки будут очень близки к тем, которые должны иметь место в процессе натурного полета «Бурана».
«БОР-4С» на выставке МАКС-2005
Таких изделий было сделано четыре, они полностью подтвердили надежность перерасчета результатов продувок в трубах на натуру и подтвердили качество изготовленных плиток теплозащиты, что и было в последующем доказано результатами полета «Бурана».
Следует отметить, что метод использования этой конфигурации орбитального самолета был начат Летно-ис- следовательским институтом в конце 1 960-х годов на более маленьких моделях, на которых проверялась непосредственно правильность расчетов и результатов продувок орбитального самолета типа «Спираль». Тогда эти более маленькие по своим размерам модели орбитального самолета, запускаемые с помощью одноразовых носителей, назывались «БОР-1», «БОР-2» и «БОР-3», и они успешно прошли необходимый объем летных испытаний, подтвердив наше умение, пользуясь результатом продувок, делать перерасчет на натуру».
Так, используя созданный задел по «Спирали», уже после закрытия программы, для проведения комплексных натурных испытаний различных типов теплозащиты (включая кварцевую) были возобновлены запуски «БОРов».
В заключении рассказа о «Спирали» хочется высказать несколько соображений по поводу закрытия программы.
АКС «Спираль», превосходившая практически по всем параметрам своего американского конкурента – ВКС «Dyna Soar», так и не была создана – официально тема «Спираль» была закрыта в 1 980 г., с началом полномасштабных работ по МКС «Энергия-Буран».
При знакомстве со свидетельствами очевидцев, участников событий и анализе материалов постоянно встречаются обвинения в адрес руководства страны в недальновидности и зажиме авиационной космонавтики. Дескать, А.А.Гречко, в начале 1970-х годов не разобравшись, все перечеркнул, а Д.Ф.Устинов впоследствии, мол, «перетянув одеяло» на своих любимых ракетчиков, не дал денег… А все вместе проявили «…неумение предвидеть перспективы развития техники, безоглядную ориентацию на чужой опыт в ущерб здравому смыслу!»
Объяснять закрытие «Спирали» непониманием А.А.Гречко или политическими амбициями Д.Ф.Устинова, равно как трениями между МАПом и МОМом – значит, существенно упрощать проблему. Представляется, что все было гораздо сложнее и дело не столько, а вернее, не только в персоналиях. Представим себе логику поступков тех же Гречко и Устинова, понимая, что эти люди, пройдя горнило Великой Отечественной войны, отвечали за безопасность и обороноспособность СССР. Естественно, в первую очередь они должны были реагировать на заокеанские вызовы, продвигая аналогичные отечественные разработки. Начались в США работы на ВКС «Дайна Сор» – значит, нам нужна «Спираль». Но если «Дайна Сор» уже закрыта, и начались работы по МКС «Спейс Шаттл», пусть более дорогой, но и значительно более эффективной – следовательно, у нас тоже должен быть такой корабль, пусть и в ущерб «Спирали». Созданный задел, конечно, нужно использовать по мере возможности, но уже для «Бурана». Тем более что ОС «Спираль», был по сути, орбитальным инспектором-перехватчиком, но никак не носителем, позволяющим строить на орбите орбитальные комплексы различного назначения, и уж тем более он не мог при необходимости возвращать на Землю космические аппараты.