Система спираль: Спираль (авиационно-космическая система) — Википедия – История программы «Спираль»

Содержание

Спираль (авиационно-космическая система) — Википедия

Авиацио́нно-косми́ческая систе́ма «Спира́ль» — система космического назначения, состоящая из орбитального самолёта, который по технологии воздушный старт выводился в космос гиперзвуковым самолётом-разгонщиком, а затем ракетной ступенью на орбиту.Перейти к разделу «Орбитальный самолёт»

В 1964 году в ЦНИИ 30 ВВС была разработана концепция.[1] Летом 1966 года началась разработка проекта в конструкторском бюро ОКБ-155 А. И. Микояна.[1] С 1969 года по 1974 год проводились испытания сбрасываемых макетов.[2] А 1976 по 1978 были проведены 7 успешных испытательных полёта Миг-105.11.[2]Перейти к разделу «История программы»

Программа Спираль, в частности корабли БОР-5[3] и Миг-105.11, дала начало американским разработкам в том числе программе HL-20,[4] на основе разработок которой был создан космический корабль Dream Chaser и Х-37В.

[5][6]Перейти к разделу «Влияние проекта на программы США»

Проект «Спираль», начатый в 1960-х годах, был ответом на программу создания США космического перехватчика-разведчика-бомбардировщика X-20 «Dyna Soar»[7][8].Перейти к разделу «Влияние американских программ на проект»

Руководителем проекта «Спираль» был Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.

Перейти к разделу «Влияние американских программ на проект»
БОР-2 — суборбитальный аппарат-аналог

Примерно в 1964-м группа учёных и специалистов ЦНИИ 30 ВВС разработала концепцию создания принципиально новой ВКС, которая наиболее рационально интегрировала в себе идеи самолёта, ракетоплана и космического объекта и удовлетворяла бы вышеуказанным требованиям.[1] В середине 1965-го министр авиационной промышленности П. В. Дементьев поручил ОКБ А. И. Микояна разработку проекта этой системы, получившей название «Спираль».[1] Главным конструктором системы назначили Г. Е. Лозино-Лозинского.[1] От ВВС руководство работами осуществлял С. Г. Фролов, военно-техническое сопровождение поручили начальнику ЦНИИ 30 — З. А. Иоффе, а также его заместителю по науке В. И. Семёнову и начальникам управлений — В. А. Матвееву и О. Б. Рукосуеву — основным идеологам концепции ВКС.[1].

В ходе программы для отработки создания орбитального самолёта и демонстрации его реализуемости были созданы подпроекты самолёта-аналога МиГ-105.11, суборбитальных аппаратов-аналогов БОР-1 (Беспилотный орбитальный ракетоплан), БОР-2, БОР-3 и космических аппаратов-аналогов «ЭПОС» (Экспериментальный пилотируемый орбитальный самолёт) БОР-4 и БОР-5

[2].

Все аппараты были выполнены в масштабе 1:3 из-за ограниченных энергетических возможностей ракет-носителя 8К63Б — модифицированной БРСД Р-12. Пуски выполнялись с полигона Капустин Яр[2]:

Перейти к разделу «Влияние американских программ на проект» БОР-4 — запускавшийся на орбиту космический аппарат-аналог

БОР-1 — 15.07.1969, макетное изделие из текстолита, сгорело при баллистическом спуске;
БОР-2 — 06.12.1969, отказ системы управления, баллистический спуск, сгорел;

БОР-2 — 31.07.1970, успешный полет;
БОР-2 — 22.04.1971, прогар теплозащиты, парашют не вышел, разбился;
БОР-2 — 08.02.1972, успешный полет, аппарат хранится в ЛИИ;
БОР-3 — 24.05.1973, разрушение на высоте 5 км, разбился;
БОР-3 — 11.07.1974, повреждение парашюта, разбился.

Работы по созданию «Спирали», в том числе аналогов её орбитального самолёта, прерванные в 1969 году, были возобновлены в 1974 году. В 1976—1978 годах в ЛИИ было проведено 7 испытательных полётов Миг-105.11.

На дозвуковом аналоге орбитального самолёта Миг-105.11 проводили испытания лётчики Пётр Остапенко, Игорь Волк, Валерий Меницкий, Александр Федотов. На МиГ-105.11 стартовал из-под фюзеляжа тяжёлого бомбардировщика Ту-95К[9]Авиард Фастовец, окончательный этап испытаний аналога проводил Василий Урядов.

Запускавшийся ракетой 11К65М-РБ уже в рамках программы «Буран», космические аппараты серии БОР-4 представляли собой беспилотные экспериментальные аппараты на основе БОР-3, доработанные для целей создания орбитального корабля «Буран».

Перейти к разделу «Влияние американских программ на проект» БОР-6 — не летавший космический аппарат-аналог

Разработки жаростойких теплозащитных материалов типа «пенокерамика» в рамках проекта «Спираль» велись (что отражено в документе 1966 года[10]) за 15 лет до начала полётов по американской программе Спейс шаттл, а также за 16 лет до первого испытания советских кварцевых плиток на БОР-4 и за 22 года до полёта «Бурана». Первоначально планировалось применять металлическую теплозащиту из жаропрочных сплавов, но не удалось решить проблему остаточного коробления металла при циклических температурных нагрузках. Было принято решение применять керамическую защиту сведения о которой были получены по «шаттлу».

[11] На БОР-4 отрабатывалась теплозащита для «Бурана». Технические решения, полученные специалистами ОКБ Завода Климова в ходе разработок бортовых жидкостных ракетных двигателей, также были использованы при создании «Бурана».[12]

Также «на базе БОР-4 разрабатывались маневрирующие боевые блоки космического базирования, основной задачей которых была бомбардировка Америки из космоса с минимальным подлётным временем до целей (5…7 минут)». Лукашевич В. П., финансовый директор ОАО «Международный консорциум Многоцелевые авиационно-космические системы».[13][14][15]

Собственные работы над «Спиралью» (кроме аналогов БОР) были окончательно прекращены после начала разработки более масштабного, менее технологически рискованного, казавшегося более перспективным и во многом повторявшим американскую программу Спейс шаттл проекта «Энергия-Буран». Министр обороны А. А. Гречко даже не дал разрешения на орбитальные испытания почти готового ЭПОС, начертав по разным данным резолюцию «Фантазиями мы заниматься не будем»

[16] или «Это — фантастика. Нужно заниматься реальным делом»[17]. Основные специалисты, ранее работавшие по проекту «Спираль», были переведены из ОКБ А. И. Микояна и ОКБ «Радуга» приказом министра авиационной промышленности в НПО «Молния».

В данное время самолёт-аналог 105.11 можно видеть в Центральном музее Военно-воздушных сил РФ в Монино.

Мощный воздушный корабль-разгонщик (вес 52 т, длина 38 м, размах крыла 16,5 м) должен был разгоняться до шестикратной скорости звука (6М), затем с его «спины» на высоте 28—30 км должен был стартовать 10-тонный пилотируемый орбитальный самолёт длиной 8 м и размахом 7,4 м.

«

Самолёт-разгонщик до 6 махов предполагалось возможным использовать и как пассажирский самолёт-авиалайнер, что, безусловно, было рационально: его высокие скоростные характеристики позволили бы поднять скорости гражданской авиации».[18]

Самолёт-разгонщик был первым технологически-революционным детальным проектом гиперзвукового летательного аппарата с воздушно-реактивными двигателями. На 40-м конгрессе Международной авиационной федерации (FAI), проходившей в 1989 году в Малаге (Испания) представители американского Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) дали самолёту-разгонщику высокую оценку, отметив, что он «проектировался в соответствии с современными требованиями».[10]

Ввиду требования больших средств для принципиально новых двигательных, аэродинамических и материаловедческих технологий для создания такого гиперзвукового самолёта-разгонщика, в последних вариантах проекта рассматривалась менее затратная и более быстро достижимая возможность создания не гиперзвукового, а сверхзвукового разгонщика, в качестве которого рассматривался модифицированный ударно-разведывательный самолёт Т-4 («100»)

[19], однако и он не был реализован.

Орбитальный самолёт-космоплан по проекту представлял собой летательный аппарат со стреловидным крылом, имеющими отклоняющиеся вверх консоли для изменения поперечного угла атаки. При спуске с орбиты самолёт самобалансировался на разных участках траектории. Фюзеляж был выполнен по схеме несущего корпуса с сильно затупленной оперённой треугольной формой в плане, из-за чего получил прозвище «Лапоть».

Теплозащита была выполнена с применением плакированных пластин, то есть покрытой методом горячей прокатки поверхности материала слоем металла. В данном случае был ниобиевый сплав с покрытием на основе дисилицида молибдена. Температура поверхности носовой части фюзеляжа на разных стадиях спуска с орбиты могла достигать 1600 °C.

Двигательная установка состояла из жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) орбитального маневрирования, двух аварийных тормозных ЖРД с вытеснительной системой подачи компонентов топлива на сжатом гелии, блока ориентации, состоящего из 6 двигателей грубой ориентации и 10 двигателей точной ориентации; турбореактивный двигатель для полёта на дозвуковых скоростях и посадки, работающий на керосине.

Для спасения пилота в случае аварии орбитального самолёта предусматривалась отделяемая кабина в виде капсулы с собственными пороховыми двигателями для отстрела от самолёта на всех этапах его движения от старта до посадки, а также с управляющими двигателями для входа в плотные слои атмосферы.

Помимо возможности транспортного варианта с небольшим грузовым отсеком, были разработаны основные военные варианты орбитальных самолётов:

  • фото- и радиоразведчики;
  • для поражения авианосцев, имеющие ракеты с ядерной боевой частью и системой наведения со спутника;
  • перехватчики космических целей в двух вариантах. Первый вариант для фотографирования и передачи фотографий по каналам связи, второй — для поражения цели.

Для подготовки пилотов орбитального самолёта в 1966 году в Центре подготовки космонавтов была сформирована группа, в которую вошли члены отряда космонавтов, имевшие достаточную лётную подготовку. Первоначальный состав группы:

После реорганизации в 1969 Центра подготовки космонавтов был создан 4-й отдел 1-го управления ЦПК, начальником которого был назначен Г. С. Титов. Последний к тому моменту защитил диплом по теме САС проекта одноместного воздушно-космического летательного аппарата.[20]

В отдел были набраны молодые лётчики, проходившие космическую подготовку:

7 января 1971 года в связи с уходом Г. С. Титова из отряда космонавтов начальником отдела был назначен А. В. Филипченко, а 11 апреля 1973 — инструктор-космонавт-испытатель Л. В. Воробьев. В 1973 отдел был расформирован в связи с прекращением работ по проекту.

Влияние американских программ на проект[править | править код]

Перейти к разделу «Влияние американских программ на проект» HL-20 Personnel Launch System Перейти к разделу «Влияние американских программ на проект»

На начало программы «Спираль» повлияло начало работ по американской программе «Dyna Soar».

[11] Выбор облика орбитального самолёта «Спираль» производился не совсем на пустом месте. При выборе компоновки и алгоритмов управления орбитального самолёта «Спираль» конструкторы внимательно следили за американскими работами и испытаниями беспилотных аппаратов «ASSET[en]»(1963—1965), «SV-5D[en]»(1966—1967). К моменту выпуска в СССР аванпроекта «Спирали» в США уже проводились исследование пилотируемых гиперзвуковых летательных аппаратов на малых скоростях полета («PILOT») и полеты пилотируемых аппаратов «M2-F1[en]», «M2-F2[en]» и «HL-10», также предусматривались летные исследования «X-24[en]». Результаты этих испытаний были известны в ОКБ Микояна.[21]

На закрытие программы «Спираль» повлияло начало создания программы «Буран» как ответ на начало американской программы «Спейс Шаттл», а также закрытие в 1975 году программы «».[11]

По мнению сотрудников НАСА, на сайте организации на дизайн Бора-4 могли повлиять данные по созданию и испытанию пилотируемых аппаратов M2-F1, M2-F2, HL-10, X-24A, X-24B купленные Советским Союзом.[22][23][неавторитетный источник?]

Перейти к разделу «Влияние американских программ на проект»

HL-20, чей проект лёг в основу корабля Dream Chaser, создавался, в том числе, на основе снимков советских экспериментальных аппаратов серии БОР-4, запущенных по программе «Энергия — Буран»: Космос-1374 в июне 1982 года и Космос-1445 в марте 1983 года,[5] являвшихся модификацией аппаратов, созданных по программе Спираль, реализовавшейся с начала 60-х годов,[24] полученных в результате шпионажа ЦРУ и переданных в НАСА, где изготовили и испытали в аэродинамической трубе, использовав полученный опыт.[4] Но благодаря Марку Сиранджело, который бывал в России и встречался с отечественными инженерами,[6] имена российских специалистов полетят в первый полёт на борту корабля Dream Chaser вместе американскими специалистами, работавшими над проектом НL-20.[25]

  1. 1 2 3 4 5 6 Начало авиакосмических технологий. О проекте многоразовой космической системы «спираль»
  2. 1 2 3 4 БОРЫ Капьяр
  3. ↑ Ошибка в сносках?: Неверный тег <ref>; для сносок lenta.ru1 не указан текст
  4. 1 2 Марсианские хроники: как турецкие иммигранты стали подрядчиками NASA
  5. 1 2 Colorado-built Dream Chaser, successor to the space shuttle, turning into reality Colorado-built Dream Chaser, successor to the space shuttle, turning into reality
  6. 1 2 Revival of Russian Spacecraft? Mysterious Origins of NASA New Space Shuttle
  7. ↑ Dyna-Soar (англ. Dynamic Soaring — «разгон и планирование») в соответствии с методикой повторного входа в атмосферу Ойгена Зенгера (немецкий проект межконтинентального реактивного бомбардировщика, известный как «проект Зенгера» 1944 года).
  8. ↑ Проект «Спираль». Материалы XI Международного симпозиума по истории авиации и космонавтики.
  9. ↑ ЭПОС (105.11) на видео — Сброс с ТУ-135К, полёт, посадка
  10. 1 2 Воздушно-орбитальная система «Спираль»
  11. 1 2 3 ЛУКАШЕВИЧ В.П. ТРУФАКИН В.А МИКОЯН С.А. Воздушно-орбитальная система «СПИРАЛЬ» // Авиация и космонавтика. — 2007. — № 2. Архивировано 25 июля 2017 года.
  12. ↑ ОАО «Климов» — осваивая космос
  13. ↑ Аппараты БОР
  14. ↑ схема применения
  15. ↑ боевые блоки в проекте «Буран»
  16. ↑ 50 «Спираль»
  17. ↑ XXII. ЛЕБЕДИНАЯ ПЕСНЯ «БУРАНА»
  18. ↑ Лозино-Лозинский. http://www.buran.ru/htm/archivl.htm
  19. ↑ Спираль. Несостоявшийся виток
  20. ↑ Диплом Гагарина (неопр.) (недоступная ссылка). Архивировано 10 января 2015 года.
  21. ЛУКАШЕВИЧ В.П. ТРУФАКИН В.А МИКОЯН С.А. Воздушно-орбитальная система «СПИРАЛЬ» // Авиация и космонавтика. — 2006. — № 11. Архивировано 25 июля 2017 года.
  22. W. Kempel, Robert Developing and Flight Testing the HL-10 Lifting Body: A Precursor to the Space Shuttle (англ.) 40. NASA (апрель 1994). — «…Much of the wind-tunnel and flight test work we accomplished and published was unclassified. As a result, the Soviet Union took advantage of our work with their design and flight testing of the subscale BOR-4 vehicle in 1982…». Архивировано 5 августа 2014 года.
  23. R. Dale, Reed Wingless Flight The Lifting Body Story (англ.) 180. NASA (1997). — «…The NASA lifting-body program has been well documented in about 100 technical reports on the program’s 222 flights and 20,000 hours of wind-tunnel tests. Many of these publications are unclassified. The Soviet Union purchased copies of these reports from NASA Headquarters in Washington, D.C., then designed its own lifting body. In 1982, the Soviets flight-tested an unpiloted, 10-foot-long, subscale version of their lifting body, the BOR-4, including a maneuvering re-entry over the Indian Ocean from space orbit. The flight test of the BOR-4 closely resembled that of our PRIME (X-23) vehicle in 1966…». Архивировано 18 декабря 2014 года.
  24. ↑ Проект «Спираль». Как советский космолёт стал американской новинкой
  25. ↑ The unlikely Cold War origins of America’s most intriguing spacecraft
  • Лукашевич В. П., Афанасьев А. Б. Космические крылья — М.: ЛенТа Странствий, 2009, 496с.- ил. [1]
    • Гл. 10 Воздушно-орбитальный самолёт «Спираль» (с.201-218)
    • Гл. 11 Экспериментальные самолёты-аналоги (с.219-244)
    • Гл. 12 Боевые пилотируемые орбитальные самолёты (с.245-255)
    • Гл. 13 Создание ЭПОСа (с.257-278)
    • Гл. 15 Первые беспилотные орбитальные ракетопланы (с.287-300)
    • Гл. 16 Летающий «Лапоть» (с.301-344)
  • Микоян С. А. Мы — дети войны. Воспоминания военного лётчика-испытателя — М.: Яуза, Эксмо, 2006

История программы «Спираль»

Начало 60-х годов. Холодная война в разгаре. В США идут работы по программе Dyna Soar – гиперзвукового орбитального ракетоплана Х20. Как ответ на эту программу, работы по разработке собственных ракетопланов проводятся и в нашей стране многими институтами и КБ, как по заказу правительства, в виде НИОКР, так и в инициативном порядке. Но разработка аэрокосмической системы «Спираль» явилась первой официальной крупномасштабной темой, поддержанной руководством страны после ряда событий, ставших предысторией проекта.

В соответствии с пятилетним Тематическим планом ВВС по орбитальным и гиперзвуковым самолетам практические работы по авиационной космонавтике в нашей стране в 1965 г. были поручены ОКБ-155 А.И.Микояна, где их возглавил 55-летний Главный конструктор ОКБ Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский. Тема по созданию двухступенчатого воздушно-орбитального самолета (в современной терминологии — авиационно-космической системы — АКС) получила индекс «Спираль». Советский Союз серьезно готовился к масштабной войне в космосе и из космоса.

В соответствии с требованиями заказчика конструкторы взялись за разработку многоразового двухступенчатого комплекса, состоящего из гиперзвукового самолета-разгонщика (ГСР) и военного орбитального самолета (ОС) с ракетным ускорителем. Старт системы предусматривался горизонтальный, с использованием разгонной тележки, отрыв происходил на скорости 380-400 км/ч. После набора с помощью двигателей ГСР необходимых скорости и высоты происходило отделение ОС и дальнейший разгон происходил с помощью ракетных двигателей двухступенчатого ускорителя, работающих на фтороводородном топливе.

Боевой пилотируемый одноместный ОС многоразового применения предусматривал использование в вариантах дневного фоторазведчика, радиолокационного разведчика, перехватчика космических целей или ударного самолета с ракетой класса «космос-Земля» и мог применяться для инспекции космических объектов. Вес самолета во всех вариантах составлял 8800 кг, включая 500 кг боевой нагрузки в вариантах разведчика и перехватчика и 2000 кг у ударного самолета. Диапазон опорных орбит составлял 130…150 км по высоте и 450…1350 по наклонению в северном и южном направлениях при стартах с территории СССР, причем задача полета должна была выполняться в течение 2-3 витков (третий виток посадочный). Маневренные возможности ОС с использованием бортовой ракетной двигательной установки, работающей на высокоэнергетических компонентах топлива — фтор F2 + амидол (50% N2h5 + 50% Bh4N2h5), должны были обеспечивать изменение наклонения орбиты для разведчика и перехватчика на 170, для ударного самолета с ракетой на борту (и уменьшенном запасе топлива) — 70…80. Перехватчик также был способен выполнить комбинированный маневр — одновременное изменение наклона орбиты на 120 с подъемом на высоту до 1000 км.

После выполнения орбитального полета и включения тормозных двигателей ОС должен входить в атмосферу с большим углом атаки, управление на этапе спуска предусматривалось изменением крена при постоянном угле атаки. На траектории планирующего спуска в атмосфере задавалась способность совершения аэродинамического маневра по дальности 4000…6000 км с боковым отклонением плюс/минус 1100…1500 км.

В район посадки ОС должен был выводиться с выбором вектора скорости вдоль оси взлетно-посадочной полосы, что достигалось выбором программы изменения крена. Маневренность самолета позволяла обеспечить посадку в ночных и сложных метеоусловиях на один из запасных аэродромов территории Советского Союза с любого из 3-х витков. Посадка совершалась с использованием турбореактивного двигателя («36-35» разработки ОКБ-36), на грунтовой аэродром II класса со скоростью не более 250 км/ч.

Согласно утвержденному Г.Е.Лозино-Лозинским 29 июня 1966 года аванпроекту «Спирали», АКС с расчетной массой 115 тонн представляла собой состыкованные воедино крылатые широкофюзеляжные многоразовые аппараты горизонтального взлета-посадки — 52-тонный гиперзвуковой самолет-разгонщик (получивший индекс «50-50»), и расположенный на нем пилотируемый ОС (индекс «50») с двухступенчатым ракетным ускорителем — блоком выведения.

Из-за неосвоенности в качестве окислителя жидкого фтора для ускорения работ по АКС в целом в качестве промежуточного шага предлагалась альтернативная разработка двухступенчатого ракетного ускорителя на кислородно-водородном топливе и поэтапное освоение фторного топлива на ОС — сначала использование высококипящего топлива на азотном тетраксиде и несимметричном диметилгидразине (АТ+НДМГ), затем фторо-аммиачное топливо (F2+Nh4), и только после накопления опыта планировалось заменить аммиак на амидол.

Благодаря особенностям заложенных конструктивных решений и выбранной схеме самолетного старта позволял реализовать принципиально новые свойства для средств выведения военных нагрузок в космос:

— вывод на орбиту полезного груза, составляющего по весу 9% и более от взлетного веса системы;

— уменьшение стоимости вывода на орбиту одного килограмма полезного груза в 3-3,5 раза по сравнению с ракетными комплексами на тех же компонентах топлива;

— вывод космических аппаратов в широком диапазоне направлений и возможность быстрого перенацеливания старта со сменой необходимого параллакса за счет самолетной дальности;

— самостоятельное перебазирование самолета-разгонщика;

— сведение к минимуму потребного количества аэродромов;
— быстрый вывод боевого орбитального самолета в любой пункт земного шара;

— эффективное маневрирование орбитального самолета не только в космосе, но и на этапе спуска и посадки;

— самолетная посадка ночью и в сложных метеоусловиях на заданный или выбранный экипажем аэродром с любого из трех витков.

СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ АКС СПИРАЛЬ.

Гиперзвуковой самолет-разгонщик (ГСР) «50-50».

ГСР представлял собой самолет-бесхвостку длиной 38 м с треугольным крылом большой переменной стреловидности по передней кромке типа «двойная дельта» (стреловидность 800 в зоне носового наплыва и передней части и 600 в концевой части крыла) размахом 16,5 м и площадью 240,0 м2 с вертикальными стабилизирующими поверхностями — килями (площадью по 18,5 м2) — на концах крыла.

Управление ГСР осуществлялось с помощью рулей направления на килях, элевонов и посадочных щитков. Самолет-разгонщик был оборудован 2-местной герметичной кабиной экипажа с катапультируемыми креслами.

Взлетая с разгонной тележки, для посадки ГСР использует трехопорное шасси с носовой стойкой, оборудованной спаренными пневматиками размером 850×250, и выпускаемой в поток в направлении «против полета». Основная стойка оснащена двухколесной тележкой с тандемным расположением колес размером 1300×350 для уменьшения требуемого объема в нише шасси в убранном положении. Колея основных стоек шасси 5,75 м.

В верхней части ГСР в специальном ложе крепился собственно орбитальный самолет и ракетный ускоритель, носовая и хвостовая части которых закрывались обтекателями.

На ГСР в качестве топлива использовался сжиженный водород, двигательная установка — в виде блока четырех турбореактивных двигателей (ТРД) разработки А.М.Люлька тягой на взлете по 17,5 т каждый, имеющих общий воздухозаборник и работающих на единое сверхзвуковое сопло внешнего расширения. При пустой массе 36 т ГСР мог принять на борт 16 т жидкого водорода (213 м3), для размещения которого отводилось 260 м3 внутреннего объема

Двигатель получил индекс АЛ-51 (в это же время в ОКБ-165 разрабатывался ТРДФ третьего поколения АЛ-21Ф, и для нового двигателя индекс выбрали «с запасом», начав с круглого числа «50», тем более что это же число фигурировало в индексе темы). Техническое задание на его создание получило ОКБ-165 А.М.Люльки (ныне — НТЦ имени А.М.Люльки в составе НПО «Сатурн»).

Преодоление теплового барьера для ГСР обеспечивалось соответствующим подбором конструкционных и теплозащитных материалов.

Самолет-разгонщик.

В ходе работ проект постоянно дорабатывался. Можно сказать, что он находился в состоянии «перманентной разработки»: постоянно вылезали какие-то неувязки — и все приходилось «доувязывать». В расчеты вмешивались реалии — существующие конструкционные материалы, технологии, возможности заводов и т.д. В принципе, на любом этапе проектирования двигатель был работоспособен, но не давал тех характеристик, которые хотели получить от него конструкторы. «Дотягивание» шло в течение еще пяти-шести лет, до начала 1970-х, когда работы по проекту «Спираль» были закрыты.

Двухступенчатый ракетный ускоритель.

Блок выведения представляет собой одноразовую двухступенчатую ракету-носитель, расположенную в «полуутопленном» положении в ложементе «на спине» ГСР. Для ускорения разработки аванпроектом предусматривалась разработка промежуточного (на топливе водород-кислород, h3+O2) и основного (на топливе водород-фтор, h3+F2) вариантов ракетного ускорителя.

При выборе топливных компонентов проектировщики исходили из условия обеспечения вывода на орбиту возможно большего полезного груза. Жидкий водород (h3) рассматривался как единственный перспективный вид горючего для гиперзвуковых воздушных аппаратов и как один из перспективных горючих для ЖРД, несмотря на его существенный недостаток — малый удельный вес (0,075 г/см3). Керосин в качестве топлива для ракетного ускорителя не рассматривался.

В качестве окислителей для водорода могут быть кислород и фтор. С точки зрения технологичности и безопасности кислород более предпочтителен, но его применение в качестве окислителя для водородного топлива приводит к значительно большим потребным объемам баков (101 м3 против 72,12 м3), то есть к увеличению миделя, а следовательно, лобового сопротивления самолета-разгонщика, что уменьшает его максимальную скорость расцепки до М=5,5 вместо М=6 при фторе.

Ускоритель.

Общая длина ракетного ускорителя (на фтороводородном топливе) 27,75 м, включая 18,0 м первой ступени с донным стекателем и 9,75 м второй ступени с полезной нагрузкой — орбитальным самолетом. Вариант кислородно-водородного ракетного ускорителя получился на 96 см длиннее и на 50 см толще.

Предполагалось, что фтороводородный ЖРД тягой 25 т для оснащения обеих ступеней ракетного ускорителя будет разрабатываться в ОКБ-456 В.П.Глушко на базе отработанного ЖРД тягой 10 т на фтороаммиачном (F2+Nh4) топливе

Орбитальный самолет.

Орбитальный самолет (ОС) представлял собой летательный аппарат длиной 8 м и шириной плоского фюзеляжа 4 м, выполненный по схеме «несущий корпус», имеющий сильно затупленную оперенную треугольную форму в плане.

Основой конструкции являлась сварная ферма, на которую снизу крепился силовой теплозащитный экран (ТЗЭ), выполненный из пластин плакированного ниобиевого сплава ВН5АП с покрытием дисилицидом молибдена, расположенных по принципу «рыбной чешуи». Экран подвешивался на керамических подшипниках, выполнявших роль тепловых барьеров, снимая температурные напряжения за счет подвижности ТЗЭ относительно корпуса с сохранением внешней формы аппарата.

Верхняя поверхность находилась в затененной зоне и нагревалась не более 500 С, поэтому сверху корпус закрывался панелями обшивки из кобальт-никелевого сплава ЭП-99 и сталей ВНС.

Двигательная установка включала в себя:

— ЖРД орбитального маневрирования тягой 1,5 тс (удельный импульс 320 сек, расход топлива 4,7 кг/сек) для выполнения маневра по изменению плоскости орбиты и выдачи тормозного импульса для схода с орбиты; впоследствии предусматривалась установка более мощного ЖРД с тягой в пустоте 5 тс с плавной регулировкой тяги до 1,5 тс для выполнения точных коррекций орбиты;

— два аварийных тормозных ЖРД с тягой в пустоте по 16 кгс, работающие от топливной системы основного ЖРД с вытеснительной системой подачи компонентов на сжатом гелии;

— блок ЖРД ориентации, состоящий из 6 двигателей грубой ориентации с тягой по 16 кгс и 10 двигателей точной ориентации с тягой 1 кгс;

— ТРД со стендовой тягой 2 тс и удельным расходом топлива 1,38 кг/кг в час для полета на дозвуке и посадки, топливо — керосин. В основании киля расположен регулируемый воздухозаборник ковшового типа, открываемый только перед запуском ТРД.

В качестве промежуточного этапа на первых образцах боевых маневренных ОС предусматривалось применение для ЖРД топлива фтор+аммиак.

Для аварийного спасения пилота на любом участке полета в конструкции предусматривалась отделяемая кабина-капсула фарообразной формы, имеющая собственные пороховые двигатели для отстрела от самолета на всех этапах его движения от старта до посадки. Капсула была снабжена управляющими двигателями для входа в плотные слои атмосферы, радиомаяком, аккумулятором и аварийным блоком навигации. Приземление осуществлялось с помощью парашюта со скоростью 8 м/сек, поглощение энергии при этой скорости производится за счет остаточной деформации специальной сотовой конструкции угла капсулы.

Вес отделяемой снаряженной кабины с оборудованием, системой жизнеобеспечения, системой спасения кабины и пилотом 930 кг, вес кабины при приземлении 705 кг.

Система навигации и автоматического управления состояла из автономной астроинерциальной системы навигации, бортовой цифровой вычислительной машины, ЖРД ориентации, астрокорректора, оптического визира и радиовертикали-высотомера.

Для управления траекторией самолета при спуске помимо основной автоматической системы управления предусматривается резервная упрощенная система ручного управления по директорным сигналам.

История программы "Спираль"

Спасательная капсула

Варианты использования.

Дневной фоторазведчик.

Дневной фоторазведчик предназначался для детальной оперативной разведки малогабаритных наземных и подвижных морских предварительно заданных целей. Размещенная на борту фотоаппаратура обеспечивала разрешение на местности 1,2 м при съемке с орбиты высотой 130 плюс/минус 5 км.

Предполагалось, что поиск цели и визуальные наблюдения за земной поверхностью летчик будет вести через расположенный в кабине оптический визир с плавно изменяющейся кратностью увеличения от 3х до 50х. Визир был оснащен управляемым отражающим зеркалом для отслеживания цели с дистанции до 300 км. Съемка должна была производится автоматически после ручного совмещения летчиком плоскости оптической оси фотоаппарата и визира с целью; размер снимка на местности 20х20 км при дистанции фотографирования вдоль трассы до 100 км. За один виток летчик должен успеть сфотографировать 3-4 цели.

Фоторазведчик оснащен станциями КВ и УКВ диапазонов для передачи информации на землю. При необходимости повторного прохода над целью по команде летчика автоматически выполняется маневр поворота плоскости орбиты.

Радиолокационный разведчик.

Отличительной чертой радиолокационного разведчика являлось наличие внешней разворачиваемой одноразовой антенны размером 12х1,5 м. Предполагаемая разрешающая способность при этом должна была быть в пределах 20-30 м, что достаточно при разведке авианосных морских соединений и крупных наземных объектов, при ширине полосы обзора по наземным объектам — 25 км и до 200 км при разведке над морем.

Ударный орбитальный самолет.

Для поражения подвижных морских целей предназначался ударный орбитальный самолет. Предполагалось, что пуск ракеты «космос-Земля» с ядерной БЧ будет производиться из-за горизонта при наличии целеуказания от другого ОС-разведчика или спутника. Уточненные координаты цели определяются локатором, сбрасываемым перед сходом с орбиты, и средствами навигации самолета. Наведение ракеты по радиоканалу на начальных участках полета позволяло проводить коррекцию с повышением точности наведения ракеты на цель.

Ракета со стартовой массой 1700 кг при точности целеуказания плюс/минус 90 км обеспечивала поражение морской цели (типа авианосец), движущейся со скоростью до 32 узлов, с вероятностью 0,9 (круговое вероятное отклонение боеголовки 250 м).

Перехватчик космических целей «50-22».

Последним проработанным вариантом боевого ОС был перехватчик космических целей, разрабатывавшийся в двух модификациях:

— инспектор-перехватчик с выходом на орбиту цели, сближением с ней на расстояние 3-5 км и уравниванием скорости между перехватчиком и целью. После этого летчик мог провести инспекцию цели с помощью 50х-кратного оптического визира (разрешение на цели 1,5-2,5 см) с последующим фотографированием.

История программы "Спираль"

В случае решения пилота уничтожить цель в его распоряжении имелось шесть самонаводящихся ракет разработки СКБ МОП весом по 25 кг, обеспечивающих поражение целей на дальности до 30 км при относительных скоростях до 0,5 км/сек. Запаса топлива перехватчика хватает на перехват двух целей, расположенных на высотах до 1000 км при углах некомпланарности орбит целей до 100;

— дальний перехватчик, оснащенный самонаводящимися ракетами разработки СКБ МОП с оптическим координатором для перехвата космических целей на пересекающихся курсах при промахе перехватчика до 40 км, компенсируемым ракетой. Максимальная дальность пуска ракеты составляет 350 км. Вес ракеты с контейнером 170 кг. Поиск и обнаружение заранее заданной цели, а также наведение ракеты на цель производится летчиком вручную с помощью оптического визира. Энергетика этого варианта перехватчика также обеспечивает перехват 2-х целей, находящихся на высотах до 1000 км.

Космонавты «Спирали».

В 1966 году в Центре подготовки космонавтов (ЦПК) была сформирована группа для подготовки к полету на «изделии-50» — так в ЦПК зашифровывался орбитальный самолет по программе «Спираль». В состав группы вошли пять космонавтов, имеющих хорошую летную подготовку, в том числе космонавт N2 Герман Степанович Титов (1966-70 гг), и еще не летавшие в космос Анатолий Петрович Куклин (1966-67 гг), Василий Григорьевич Лазарев (1966-67 гг) и Анатолий Васильевич Филипченко (1966-67 гг).

Кадровый состав 4 отдела со временем менялся — подготовку к полету на «Спирали» в разное время прошли Леонид Денисович Кизим (1969-73 гг), Анатолий Николаевич Березовой (1972-74 гг), Анатолий Иванович Дедков (1972-74 гг), Владимир Александрович Джанибеков (июль-декабрь 1972 г), Владимир Сергеевич Козельский (август 1969 — октябрь 1971 г), Владимир Афанасьевич Ляхов (1969-73 гг), Юрий Васильевич Малышев (1969-73 гг), Александр Яковлевич Петрушенко (1970-73 гг) и Юрий Викторович Романенко (1972 г).

Наметившаяся тенденция к закрытию программы «Спираль» привела в 1972 году к численному сокращению 4 отдела до трех человек и к снижению интенсивности тренировок. В 1973 году группа космонавтов темы «Спираль» стала так и называться ВОС — Воздушно-орбитальный самолет (иногда встречается и другое наименование — Военный орбитальный самолет).

11 апреля 1973 года заместителем начальника 4 отдела 1 управления был назначен инструктор-космонавт-испытатель Лев Васильевич Воробьев. 1973 год стал последним годом 4 отдела 1 управления ЦПК — дальнейшая история отряда космонавтов ВОС сошла на нет..

Закрытие проекта.

С технической точки зрения работы шли успешно. По календарному плану разработки проекта «Спираль» предусматривалось создание дозвукового ОС начать в 1967 г, гиперзвукового аналога в 1968 г. Экспериментальный аппарат должен был впервые выводиться на орбиту в беспилотном варианте в 1970 г. Первый пилотируемый полет его намечался на 1977 г. Работы по ГСР должны были начаться в 1970 г, если его 4 многорежимных ТРД будут работать на керосине. В случае принятия перспективного варианта, т.е. топливом для двигателей является — водород, то постройку его предполагалось развернуть в 1972 г. Во 2-й половине 70-х гг. могли начаться полеты полностью укомплектованной АКС «Спираль».

Но, несмотря на строгое технико-экономическое обоснование проекта, руководство страны интерес к теме «Спираль» потеряло. Вмешательство Д.Ф.Устинова, бывшего в ту пору секретарем ЦК КПСС, курировавшим оборонную промышленность и ратовавшего за ракеты, отрицательно сказывалось на ходе программы. А когда ставший министром обороны А.А.Гречко, ознакомился в начале 70-х гг. со «Спиралью», он выразился ясно и однозначно: «Фантазиями мы заниматься не будем». Дальнейшее выполнение программы прекратили.

Но благодаря сделанному большому научно-техническому заделу, важности затронутых тем, выполнение проекта «Спираль» трансформировалось в различные научно-исследовательские работы и связанные с ними конструкторские разработки. Постепенно программа была переориентирована на летные испытания аппаратов-аналогов без перспектив создания на их базе реальной системы (программа БОР (Беспилотный Орбитальный Ракетоплан)).

Такова история проекта, который даже не будучи осуществленным, сыграл значительную роль в космической программе страны.

«Спираль» развития авиационно-космических систем / Habr

Ровно 40 лет назад отделившись от самолёта-носителя Ту-95КМ в свой первый одиночный полёт отправился МиГ-105.11 получивший за свою характерную форму прозвище «лапоть». Это был аналог орбитального корабля, созданного как часть авиационно-космической системы «Спираль» по которой также должны были быть созданы самолёт-разгонщик способный развить скорость в 6М и две ракетные ступени для вывода корабля на орбиту. В итоге были изготовлены только корабль и несколько его копий в масштабе 1:3 которые слетали в космос. Несмотря на это «Спираль» и американский проект X-15 которые были родом из 1960-х оказались ближе всего к завершению из всех проектов воздушного старта космических грузов на данный момент.

Трудности в создании двигателя для гиперзвукового самолёта-разгонщика (ГПВРД) и хроническое невезение преследовали такие проекты. И даже сейчас, когда казалось бы появление первых рабочих ГПВРД (X-43 и X-51) открыло для таких проектов дорогу в космос, появление многоразовых первых ступеней (от SpaceX, Blue Origin и Индии) похоже собирается окончательно поставить на истории этих проектов жирную точку. Что же им всё время так мешало? Об этом и пойдёт речь ниже.

Теория

Чем же так выгоден воздушный старт? Дело в том, что он позволяет экономить в массе ракеты за счёт того что часть скорости и высоты покрываются самолётом-разгонщиком (то есть снижает необходимый запас характеристической скорости или delta-V), также это позволяет ставить сразу на первую ракетную ступень ЖРД с вакуумными соплами, которые имеют больший удельный импульс, что увеличивает эффективность двигателя и также снижает вес ракеты. При этом двигатели самолётов, такие как турбореактивные (ТРД), прямоточные (ПВРД) и даже гиперзвуковые (ГПВРД) — хоть и имеют удельный импульс, падающий с ростом скорости, но он всё равно остаётся существенно выше чем у ЖРД до 10 скоростей звука (10М):

Кроме этого до 1993 года посадка ракетной ступени на двигателях казалась слишком сложной и не рассматривалась как перспективное направление для многоразовых космических систем. Так что подавляющее большинство многоразовых проектов до этого момента так или иначе опирались на концепцию конструкции с крыльями или несущим корпусом и горизонтальную посадку.

Сравнение выгоды воздушного старта от максимальной скорости самолёта-разгонщика:

Как видно из таблицы — скорость в 6М позволяет экономить целую треть от всех расходов для выхода на низкую опорную орбиту (НОО), что для трёхступенчатой ракеты означает что при старте с такого гиперзвукового самолёта мы фактически можете выкинуть первую ступень (которая вносит максимальную долю в общую стоимость ракеты-носителя). Для скоростей порядка 2-2,5М было построено два пассажирских самолёта и бесчисленное число военных, и даже для скоростей чуть выше 3М в СССР и США было изготовлено как минимум по одному самолёту (о которых ниже), характеристики которых позволяли нести значительную нагрузку. При этом на таких скоростях мы всё ещё имеем 20% экономии от необходимой скорости.

Казалось бы, и дозвуковой старт позволяет экономить не мало (вплоть до 10%) — но в данном случае проявляется сразу несколько проблем: для того чтобы получить максимальную выгоду при старте с ограничением ≤1М нам надо забраться как можно выше. Но из-за падения давления воздуха на высоте скорость сваливания (минимальная скорость) нашего самолёта начинает расти, при этом скорость звука (максимальная скорость) наоборот начинает падать. Наиболее показательным в этом плане стал разведывательный самолёт Локхид У-2, который забирался на высоту до 21 км. При крейсерской скорости в 805 км/ч у него было безопасное окно скорости всего в 19 км/ч (после модернизации самолёта увеличивше его вес безопасное окно стало ещё меньше), выход из которого грозил сваливанием в штопор или даже разрушением самолёта. Этому графику безопасных величин сходящемуся с увеличением высоты в одну точку пилоты дали весьма красочное название «гробовой угол» — отчасти за то что при испытаниях самолёта из-за этого эффекта погибли три лётчика-испытателя. Для стратегического разведчика с такой опасностью можно было мириться, но для обычного коммерческого «космического извозчика» — это оказывается чрезмерный риск.

Таким образом все современные проекты воздушного старта оказываются ограничены практическим потолком транспортных самолётов, составляющим обычно 10-12 км. На этой высоте у вакуумного сопла ЖРД всё ещё есть существенные потери в эффективности, что означает более медленный старт и большие потери в момент старта ракеты (когда доля потерь и так больше всего). Таким образом нам надо или использовать специально разработанные для таких больших перепадов высот двигатели или делать двигатель с «промежуточным» соплом. Это вынуждает нас фактически делать специализированную ракету-носитель для воздушного старта которая не будет иметь унификации с наземными образцами, или использовать существующие на данный момент компоненты ракет наземного старта не оптимальные для воздушного и терять таким образом значительную часть от его преимуществ.

Существовавшие ранее проекты:

Ракетоплан X-15

Сбрасывался из-под крыла одного из двух выделенных для этого бомбардировщиков B-52 на высоте 13,7 км при скорости около 800 км/ч. После этого ракетоплан запускал свой ЖРД на компонентах этанол/кислород и в зависимости от плана полёта набирал максимальную высоту или скорость, после чего планировал на дно солёного озера и садился на переднюю колёсную стойку и две задних лыжи. Всего ракетопланов было три: 1) X-15-1 — базовая модель совершившая 82 полёта; 2) X-15A-2 — версия сделавшая в общей сложности 53 вылета, на которую в ходе полётов установили дополнительные сбрасываемые баки и абляционную защиту, с помощью которых Уильям Найт смог достигнуть скорости 7247 км/ч в полёте №188; 3) X-15-3 — версия использовавшаяся для высотных полётов, на нём в полётах №90 и 91 Джозеф Уокер смог забраться на высоту выше 100 км — за общепринятую границу космоса (линию Кармана), больше этого не удалось сделать никому за 199 полётов 3-х ракетопланов.

Полёты продолжались с 8 июня 1959 года до 24 октября 1968 года, после 6 переносов 200-го полёта из-за разных причин он был отменён вместе со всей программой 20 декабря 1968 года. В полёте №4 5 ноября 1959 года Скотту Кроссфильду пришлось аварийно садиться из-за небольшого пожара. Не рассчитанный на посадку с полными баками ракетоплан X-15-1 переломился, но лётчик при этом не пострадал. На восстановление повреждений ушло 2,5 месяца. В полёте №74 9 ноября 1962 года двигатель ракетоплана X-15A-2 не смог выйти на полную мощность, из-за чего решено было садиться в не плановом месте и с превышением лимитов по массе и скорости, от чего ракетоплан при посадке перевернулся и загорелся, лётчик Джон Маккей получил серьёзные увечья. Ракетоплан X-15-3 был вовсе потерян в полёте №191 15 ноября 1967 года, когда при входе в атмосферу он попал в штопор, лётчик Майкл Адамс погиб. Оба оставшихся целыми X-15 сейчас экспонируются в музеях.

X-15 мог с трудом мог добраться до космоса (что сейчас легко делает New Glenn стартующий с земли) так как его топливо было далёким от идеала, имея удельный импульс всего в 276 сек. Это позволяло ракетоплану иметь запас характеристической скорости 2,4 км/с — намного меньше минимальных необходимых для выхода на орбиту 7,8 км/с. Но для этой проблемы было элегантное решение: предполагалось разработать для ракетоплана X-15-3 дельтовидные крылья, рассчитанные на большие скорости, а сам ракетоплан собирались запускать с дополнительной ракетной ступенью со спины стратегического бомбардировщика XB-70 «Валькирия». Новые крылья для ракетоплана продувались в аэродинамической трубе с 1966 года вплоть до катастрофы X-15-3 поставившей точку на этой идее.

Лётные испытания двух построенных «Валькирий» шли нормально вплоть до 14 октября 1965 года, когда у первого образца при испытаниях на скорости >3М набегающий поток воздуха сорвал с левого крыла 60 см его сотовой конструкции. Скорость этого прототипа решено было ограничить М=2,5. При совместных показательных полётах второго образца «Валькирии» и F-104 «Старфайтер» 8 июля 1966 года последний засосало и ударило об крыло «Валькирии» турбулентным потоком. Пилотировавший F-104 Джосеф Уокер (поставивший рекорд высоты на X-15) погиб при ударе, «Валькирия» от полученных повреждений свалилась в плоский штопор и разбилась, один из двух её пилотов не смог катапультироваться и также погиб.

Полёты оставшейся «Валькирии» продолжались до 4 февраля 1969 года уже с ограничениями скорости, пока этот проект и вовсе не был закрыт тогдашним министром обороны Робертом Макнамарой вместе с другим примечательным проектом — космопланом X-20 «Динозавр».


Параллельно со сбросами ракетопланов «Стратосферные крепости» B-52 участвовали в испытаниях NASA аппаратов с несущим корпусом названных за их форму и посредственную аэродинамику «летающими ванными» — корабли серии M2-F1, M2-F2 и M2-F3 (по центру). Как высказывался об этом летательном аппарате Милтон Томпсон: «если бы человек выпал из B-52 в момент отделения M2-F1 от самолёта, то аппарат опередил бы его у Земли». В дальнейшем аэродинамику улучшили, благодаря чему появились HL-10 (справа) и X-25A (слева), но все эти аппараты имели лишь небольшие двигатели и предназначались исключительно для исследования аэродинамики при спуске с орбиты что, в итоге легло в основу конструкции «Спейс Шаттла». Так что рекордом для всех трёх аппаратов стали результаты в 1976 км/ч по скорости и 27524 м по высоте показанные на HL-10 в полётах 18 и 27 февраля 1970 года соответственно.

«Спираль»

Сердцем программы должен был стать гиперзвуковой самолёт-разгонщик, который должен был развивать 4-6М. В начале этот проект хотели поручить ОКБ Туполева (уже занимавшемся в тот момент Ту-144) но в итоге он от него отказался. Проект приняло ОКБ Микояна которое проводило продувки моделей самолёта в аэродинамической трубе вплоть до закрытия проекта. Самолёт-разгонщик разгонялся с помощью разгонной тележки до скорости 400 км/ч после чего запускал свои двигатели и отрывался от земли. Для улучшения аэродинамики после взлёта нос самолёта поднимался, ограничивая тем самым обзор в низ — такой вариант использовался на Ту-144 и «Конкорде», а для советского бомбардировщика Т-4 пошли ещё дальше и сделали кабину полностью закрывающейся.

Так как базовое топливо для ракетных ступеней (фтор/водород) и топливо для ГПВРД самолёта-разгонщика (водород) до этого не применялось для этих целей — решено было на начальном этапе разработать промежуточный вариант системы с несколько худшими показателями. Однако даже этот промежуточный вариант должен был стать по многим показателям лучше всего что было создано до этого, а основной вариант системы и вовсе поражает воображение:

Таким образом данная система могла вывести на орбиту груз в 10+ тонн при стартовой массе всего в 115 тонн — то есть полезный груз составлял около 10% стартовой массы! Это является просто немыслимым показателем для современных химических ракет, которые выводят на орбиту в среднем 3,5% от собственной массы (и только у самой тяжёлой версии полностью водородной Delta IV этот показатель достигает 3,9%). Такие характеристики достигались ГПВРД самолёта-разгонщика, которому не надо было тащить с собой в стратосферу окислитель, и фторным топливом ракетных ступеней которое имело удельный импульс в 479 сек в вакууме.


Несмотря на одновременный старт создания разгонщика, двигателей к нему и орбитального корабля, к закрытию проекта в начале 70-х двигатель был не готов, продувки моделей разгонщика продолжались до 1975 года, а только 25 апреля этого года (уже после официального закрытия проекта) — самолёт-аналог МиГ-105.11 был передан с завода-изготовителя для испытаний. Так как корабль имел военную направленность, предполагалось что кабина пилота будет отстреливаемой, иметь собственные двигатели и парашют для возможности самостоятельного схода с орбиты и посадки на землю. Из-за общих проблем с проектом эта часть корабля реализована так и не была.

В первые самолёт-аналог МиГ-105.11 был сброшен с Ту-95КМ в своём 11 совместном полёте 27 октября 1977 года, после чего приземлился ВПП Грошево. Испытания аналога проходили до 13 сентября 1978 года, когда из-за ошибки руководителя полёта при заходе на посадку по неправильному курсу в вечернее время пилота ослепило Солнце, в результате чего произошла жёсткая посадка повредившая шасси. 24 октября самолёт был отправлен на подвесе того же Ту-95КМ на Тушинский машиностроительный завод для ремонта. Хотя самолёт-аналог в дальнейшем и отремонтировали, однако этот полёт на ТМЗ так и остался для МиГ-105.11 последним.

После официального закрытия проекта оставалась надежда на использования для старта орбитального корабля самолётов из других проектов, более всего на эту роль подходил проект Т-4 ОКБ Сухого, история которого по своему интересна. Так как у СССР не было возможности создать столь большое число авианосных группировок сколько было у США, для борьбы с ними требовалось найти какой-то другой способ. Обычное ядерное оружие для этих целей не подходило, так как за время между получением информации о место положении авианосца и подлётом ракеты он мог выйти из радиуса поражения. Поэтому было предложено для этой цели создание небольшой группировки стратегических бомбардировщиков с ядерным ракетным вооружением.

Расчёты показывали, что для прорыва ПВО авианосного соединения они должны были иметь весьма высокую скорость — порядка 3М. В конкурсе участвовало 3 конструкторских бюро: ОКБ Туполева с проектом Ту-135, ОКБ Яковлева с проектом Як-35 и ОКБ Сухого с проектом Т-4. В итоге выиграл проект ОКБ Сухого, а сам Сухой и Туполев при этом поссорились, что привело к их знаменитому разговору при обсуждении будущего данного проекта:

Туполев: «Сухой — мой ученик, я его знаю — он с темой не справится.»
Сухой: «Именно потому, Андрей Николаевич, что я ваш ученик, я с ней справлюсь.»
В итоге один экземпляр Т-4 всё-таки был построен и проходил испытания вплоть до перехода на сверхзвук, но из-за того, что Туполев в итоге смог добиться того чтобы новые образцы Т-4 не стали производить на Казанском авиационном заводе — проект в итоге затормозился и вскоре был закрыт.

Для дальнейших испытаний орбитального корабля уже были изготовлен МиГ-105.12 (для испытаний на сверхзвуке) и приступили к строительству МиГ-105.13 (уже для испытаний на гиперзвуке). Оба этих аналога не были закончены до конца к моменту начала строительства «Бурана», когда их строительство полностью было свёрнуто, при этом третий аналог всё же проходил испытания в термобарокамере в то время как второй просто простоял на ТМЗ до конца 70-х. Сейчас единственный летавший экземпляр МиГ-105.11 стоит в Центральном музее военно-воздушных сил в Монино, бок о бок с Т-4 и со сверхзвуковым пассажирским Ту-144 (история которого была немногим удачливее).

Ещё один весьма интересный момент: Гагарин защитил свой диплом 17 февраля 1968 года, темой его дипломной работы стал космический корабль с решётчатыми рулями (как те которые сейчас применяются на многоразовых версиях ракет семейства Falcon 9). В дальнейшем это направление должно было стать темой его кандидатской работы. Юрий Алексеевич погиб 27 марта того же года в своём выпускном полёте с инструктором, в котором он после продолжительного перерыва в полётах должен был снова получить право самостоятельно летать…

МАКС

Проект предусматривающий старт с АН-325 (увеличенной версии АН-225, построенный для перевозки «Бурана», центрального бака ракета-носителя «Энергия» и других негабаритных грузов весом до 250 тонн которых он может нести внутри фюзеляжа или на внешней подвеске). Конструкция общим весом в 275 тонн включающая бак, орбитальный корабль и 7 тонн полезной нагрузки должны были выходить на орбиту благодаря уникальному в своём роде двухкамерному двигателю РД-701 работавший на компонентах топлива керосин+водород/кислород. Двигатель имел два режима: в первом из них для увеличения тяги в обе камеры подавалась значительная доля керосина (что обеспечивала в 2,5 раза большую тягу), при этом в дальнейшем двигатель переходил на второй режим в котором подача керосина полностью прекращалась (обеспечивая на 10% больший удельный импульс):

Проект имел широкую известность, но так и не получил должного финансирования. Несмотря на свой уникальный двигатель проект наследует все технические недостатки дозвукового носителя, а также имеет свой собственный — это трёхкомпонентный бак, в котором надо обеспечивать теплоизоляцию трёх компонентов топлива (водород, кислород, керосин) которые должны храниться при разных температурах (около 20К, 50К и 300К соответственно). Намного более перспективным в данном плане (по моему личному мнению конечно) мог бы стать полный отказ от самолёта-носителя в пользу наземного старта, с использованием сбрасываемых баков и сохранением одноступенчатой схемы — это позволило бы решить проблему теплоизоляции стандартными системами дренажа (когда разогреты компоненты топлива сбрасываются, а баки подпитываются за счёт наземных систем до момента пуска).

Европейских проектов было сразу несколько:

Проект RT-8 немецкой фирмы «Юнкерс» — предусматривал старт двухступенчатой крылатой ракеты с 3-километровой тележки с разгоном до 900 км/ч, также рассматривался воздушный старт. Обе ступени предполагали посадку на землю, вторая ступень предполагала вывод чуть менее 3 тонн на орбиту, также предусматривался перелив топлива водород/кислород из 1-й ступени во 2-ю. Проект завершился с закрытием фирмы в 1969 году.

Оригинальный проект MUSTARD британской авиастроительной фирмы BAC — предусматривавший запуск трёх одинаковых аппаратов общим весом около 424 тонны. После набора 2 км/с скорости и 56 км высоты двигатели отключались, и два крайних аппарата перекачивали оставшееся топливо водород/кислород в средний аппарат, после чего отделялись и садились по-самолётному. Полезная нагрузка должна была достигать 5 тонн, проект не вышел за стадию начальной конструкторской проработки, но получил значительную известность в СМИ.

Британский проект EAG.4396 предусматривавший запуск корабля и ракетной ступени с самолёта при скорости 4М. Ракетная ступень имела в качестве топлива керосин/кислород и два сбрасываемых бака. По проекту прорабатывались разные варианты корабля/ракеты в качестве носителя, но из-за его военной направленности о нём практически ничего не известно.

Проект «Le transporteur aerospatial» французской фирмы Dassault Aviation — это самолёт-разгонщик с ПВРД, разгонная ступень и ракетоплан в которых в качестве топлива должен был использоваться водород на всех стадиях.

Современные проекты

Это ракета-носитель «Pegasus XL» — это запускаемая на высоте 12,4 км с модифицированного широкофюзеляжного пассажирского самолёта Lockheed L-1011 «Трайстар» ракета-носитель сверхлёгкого класса. Вес ракеты составляет 23,12 тонны, а полезная нагрузка может достигарть 443 кг. С 1990 года было запущено всего 43 ракеты этого класса, при этом с середины 2013 года у Orbital ATK было всего 2 контракта с NASA по которым за 55 млн $ был запущен спутник CYGNSS 15 декабря 2016 года, а 8 декабря 2017 года должен полететь спутник ICON уже по цене 56,3 млн $, после чего у фирмы вовсе не остаётся контрактов. И это не удивительно: после появления на рынке SpaceX запускающей для NASA тонны грузов по цене в районе 87 млн $, смысл от использования «Пегасов» практически пропал. А для коммерческих заказчиков, которым запуск на ракете Falcon 9 обходится в 62 млн $ — «Пегас» выглядит ещё более неприглядным предложением.

Запуск 8 микроспутников в 28,9 кг каждый по миссии слежения за ураганами CYGNSS от NASA

Несмотря на это фирма не отказываться от своей крылатой ракеты и даже подписала в октябре 2016 года договор на их запуски с самого большого в мире самолёта Stratolaunch позволяющей нести по 3 «Пегаса» сразу. Но с новостями о первых тестах ракеты «Электрон» от Rocket Lab, возвратом к полётам японской ракеты SS-520-4 до конца 2017 года, первыми суборбитальными полётами ракеты Vector-R и готовящейся к полётам Firefly Alpha (имеющим тот же класс грузоподъёмности, но в 6-10 раз меньшую стоимость) — шансов у этого проекта практически не остаётся.

Проект швейцарского суборбитального корабля SOAR, использовавший в себе наработки другого европейского проекта «Гермес». Предполагалось что суборбитальный корабль будет запускать дополнительную ракетную ступень (которую по договору должна была производить РКК «Энергия») что позволяло бы выводить до 250 кг на орбиту. Первые тестовые полёты должны были стартовать в 2016 году, но из-за финансовых проблем к концу этого года фирма объявила о банкротстве. Дальнейшая судьба проекта находится под вопросом.

В отдельную категорию можно отнести проекты SSTO:

Это другая перспективная ветвь развития средств вывода на орбиту именуемая «single-stage-to-orbit» — выход одной ступенью на орбиту. Главной проблемой при данном подходе является необходимость набрать 7,8 км/с орбитальной скорости и 200 км высоты необходимых для опорной орбиты, при этом гравитационные и аэродинамические потери приводят к тому что такой корабль должен иметь запас характеристической скорости в 9-10 км/с.

Это весьма жёсткие условия для корабля с ЖРД, так как для самой эффективной топливной пары водород/кислород которая используется на данный момент, имеет удельный импульс 3816 м/с на уровне моря и 4462 м/с в вакууме — по формуле Циолковского выходит, что корабль должен в таком раскладе иметь соотношение собственной массы к массе топлива около 1:10 а то и больше — то есть на двигатели, баки, систему управления и полезную нагрузку должно приходиться меньше 10% массы. При этом массовое совершенство современных ракет использующие алюминий-литиевые сплавы и углеволокно достигает 5% от веса только при компонентах керосин/кислород, а в случае водород/кислородного топлива — этот показатель оказывается ещё меньше. То есть на полезную нагрузку практически ничего не остаётся. При этом реальная возможность реализации такого проекта появилась совсем недавно, с первыми экспериментами по использованию в качестве конструкционного материала для самой ракеты и её баков углеродного волокна — прежние материалы не давали шансов получить необходимого массового совершенства.

X-30 — проект многоразового корабля, прорабатывавшийся в 1982-1993 годах. В качестве двигателя в проекте предлагалось использовать ГПВРД, для охлаждения обшивки и рекуперации энергии — предлагалось прокачивать под обшивкой водород, который после нагрева должен был выбрасываться позади корабля создавая дополнительную тягу. В качестве обшивки рассматривались сплавы титана и алюминия и углерод-углеродные композиты (использовавшиеся также в Шаттлах и на Буране). Проект был закрыт из-за технических проблем — в частности отсутствия действующих образцов ГПВРД, которые в дальнейшем были разработаны и произведены в проектах X-43 и X-51.

Проект «КОРОНА» от «ГРЦ Макеева» прорабатывавшийся с 1992 по 2012 год — это одноступенчатая ракета-носитель около 300 тонн веса которая по мере развития проекта (и перехода с алюминий/магниевых сплавов на углепластик) полезная нагрузка росла с 1 до 7,5 тонн груза. Проект не получил должного финансирования и был закрыт в 2013 году.

Британский проект HOTOL стартовавший в 1982 году, и его идеологический наследник Skylon стартовавший в 2004 году и должен привести к первым испытательным полётам в районе 2025 года — это проект многоразового космического корабля с гибридными водородными двигателями, которые должны работать до скорости в 5,4М и высоты в 26 км, после чего переходить на использования собственных баков с кислородом. Корабль должен доставлять до 17 тонн на НОО и до 7,3 тонн на ГПО. Общая стоимость проекта оценивается в 12 млрд $, по планам корабль должен использоваться до 200 раз.

Проект «Дельта клиппер»

Также именуемый просто как DC-X, этот проект стал первой попыткой продемонстрировать жизнеспособность идеи SSTO «в металле», и первой ракетой которая села на реактивной тяге 18 августа 1993 года (став тем самым основой для «Кузнечика» от SpaceX). По программе было осуществлено 5 полётов последний из которых закончился жёсткой посадкой, повредившей корпус ракеты. Данный испытательный образец решено было не восстанавливать, а изготовить новый (DC-XA) который на свой 3-й полёт смог подняться на высоту в 3140 метров (в 4 раза выше полётов «Кузнечика»), но посадке после следующего полёта одна из опорных ног не вышла из-за чего ракета упала и загорелась (что усугубилось утечкой из бака кислорода). Хотя затраты на проект на тот момент составляли всего 110 млн $ (в пересчёте на текущие цены) — от проекта было решено отказаться в пользу следующего в списке:


Сравнение размеров X-33, VentureStar и Шаттла

Американский проект VentureStar — стартовавший в 1992 году, был весьма немалых размеров как можно судить по схеме: при стартовой массе в тысячу тонн 20 из них должны приходиться на полезную нагрузку. По проекту должен был быть построен и испытан его уменьшенный аналог — X-33, после чего к 2004 году должен был быть построен уже полноразмерный корабль. Из-за проблем с композитным баком жидкого водорода и другими техническими проблемами X-33 так и не был достроен, что вызвало отмену всего проекта. В дальнейшем NASA удалось решить проблему с композитными баками и ряд других проблем — но было уже поздно. На основе наработок этих проектов сейчас разрабатывается проект XS-1 под эгидой DARPA:

P.S. Если вас заинтересовала тема воздушного старта — я бы вам порекомендовал книгу «Космические крылья» В.П. Лукашевича и И.Б. Афанасьева, где тема существовавших ранее проектов (вроде X-15 и «Спирали» и множества других) освещается намного подробнее.

Спираль (авиационно-космическая система) — это… Что такое Спираль (авиационно-космическая система)?

Файл:Spiral spaceplane.jpg

Модель самолёта-разгонщика проекта «Спираль»

Авиационно-космическая система «Спираль» — система космического назначения, состоящая из орбитального самолёта, который по технологии воздушный старт должен был выводиться в космос гиперзвуковым самолётом-разгонщиком, а затем ракетной ступенью на орбиту.

Проект «Спираль», начатый в 1960-х гг, был ответом на программу создания США космического перехватчика-разведчика-бомбардировщика X-20 «Dyna Soar».[1][2]

Примерно в 1964-м группа ученых и специалистов ЦНИИ 30 ВВС разработала концепцию создания принципиально новой ВКС, которая наиболее рационально интегрировала в себе идеи самолета, ракетоплана и космического объекта и удовлетворяла бы вышеуказанным требованиям. В середине 1965-го министр авиационной промышленности П. В. Дементьев поручил ОКБ А. И. Микояна разработку проекта этой системы, получившей название «Спираль». Главным конструктором системы назначили Г. Е. Лозино- Лозинского. От ВВС руководство работами осуществлял С. Г. Фролов, военно- техническое сопровождение поручили начальнику ЦНИИ 30 — З. А. Иоффе, а также его заместителю по науке В. И. Семенову и начальникам управлений — В. А. Матвееву и О. Б. Рукосуеву — основным идеологам концепции ВКС.

— Труфакин В. Начало авиакосмических технологий. О проекте многоразовой космической системы «спираль» Крылья Родины. – 2003. — № 6. – С. 5-10.

Разработка системы «Спираль» и её орбитального самолёта начались в конструкторском бюро ОКБ-155 А. И. Микояна летом 1966 года. Готовность системы к эксплуатации предполагалась в середине 1970-х годов. И в США, и в СССР эти программы были свёрнуты на разных стадиях разработки.

Руководителем проекта «Спираль» был Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский.

Самолёт-разгонщик

Мощный воздушный корабль-разгонщик (вес 52 т, длина 38 м, размах 16,5 м) должен был разгоняться до шестикратной скорости звука (М=6), затем с его «спины» на высоте 28—30 км должен был стартовать 10-тонный пилотируемый орбитальный самолёт длиной 8 м и размахом 7,4 м.

«Самолёт-разгонщик до 6 махов предполагалось возможным использовать и как пассажирский самолёт-авиалайнер, что, безусловно, было рационально: его высокие скоростные характеристики позволили бы поднять скорости гражданской авиации».[3]

Самолёт-разгонщик был первым технологически-революционным детальным проектом гиперзвукового летательного аппарата с воздушно-реактивными двигателями. На 40-м конгрессе Международной авиационной федерации (FAI), проходившей в 1989 году в Малаге (Испания) представители американского Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) дали самолёту-разгонщику высокую оценку, отметив, что он «проектировался в соответствии с современными требованиями».[4]

Ввиду требования больших средств для принципиально новых двигательных, аэродинамических и материаловедческих технологий для создания такого гиперзвукового самолёта-разгонщика, в последних вариантах проекта рассматривалась менее затратная и более быстро достижимая возможность создания не гиперзвукового, а сверхзвукового разгонщика, в качестве которого рассматривался модифицированный ударно-разведывательный самолёт Т-4 («100»)[5], однако и он не был реализован.

Орбитальный самолёт

Орбитальный самолёт-космоплан представлял собой летательный аппарат со стреловидными крыльями, имеющими отклоняющиеся вверх консоли для изменения поперечного угла атаки. При спуске с орбиты самолёт самобалансировался на разных участках траектории. Фюзеляж был выполнен по схеме несущего корпуса с сильно затупленной оперённой треугольной формой в плане, из-за чего получил прозвище «Лапоть».

Теплозащита была выполнена с применением плакированных пластин, то есть покрытого методом горячей прокатки поверхности материала слоем металла. В данном случае был ниобиевый сплав с покрытием на основе дисилицида молибдена. Температура поверхности носовой части фюзеляжа на разных стадиях спуска с орбиты могла достигать 1600 °C.

Двигательная установка состояла из жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) орбитального маневрирования, двух аварийных тормозных ЖРД с вытеснительной системой подачи компонентов топлива на сжатом гелии, блока ориентации, состоящего из 6 двигателей грубой ориентации и 10 двигателей точной ориентации; турбореактивный двигатель для полёта на дозвуковых скоростях и посадки, работающий на керосине.

Для спасения пилота в случае аварии орбитального самолёта предусматривалась отделяемая кабина в виде капсулы с собственными пороховыми двигателями для отстрела от самолёта на всех этапах его движения от старта до посадки, а также с управляющими двигателями для входа в плотные слои атмосферы.

Помимо возможности транспортного варианта с небольшим грузовым отсеком, были разработаны основные военные варианты орбитальных самолётов:

  • фото- и радиоразведчики;
  • для поражения авианосцев, имеющие ракеты с ядерной боевой частью и системой наведения со спутника;
  • перехватчики космических целей в двух вариантах. Первый вариант для фотографирования и передачи фотографий по каналам связи, второй — для поражения цели.

Космонавты проекта

Для подготовки пилотов орбитального самолёта в 1966 году в Центре подготовки космонавтов была сформирована группа, в которую вошли члены отряда космонавтов, имевшие достаточную лётную подготовку. Первоначальный состав группы:

После реорганизации в 1969 Центра подготовки космонавтов был создан 4-й отдел 1-го управления ЦПК, начальником которого был назначен Г. С. Титов. В отдел были набраны молодые лётчики, проходившие космическую подготовку:

7 января 1971 года в связи с уходом Г. С. Титова из отряда космонавтов начальником отдела был назначен А. В. Филипченко, а 11 апреля 1973 — инструктор-космонавт-испытатель Л. В. Воробьев. В 1973 отдел был расформирован в связи с прекращением работ по проекту.

БОР-2 — суборбитальный аппарат-аналог БОР-4 — запускавшийся на орбиту космический аппарат-аналог БОР-6 — не летавший космический аппарат-аналог

Ход проекта

В ходе программы для отработки создания орбитального самолёта и демонстрации его реализуемости был созданы подпроекты самолёта-аналога МиГ-105.11, суборбитальных аппаратов-аналогов БОР-1 (Беспилотный орбитальный ракетоплан), БОР-2, БОР-3 и космических аппаратов-аналогов «ЭПОС» (Экспериментальный пилотируемый орбитальный самолёт) БОР-4 и БОР-6.

Работы по созданию «Спирали», в том числе аналогов её орбитального самолёта, прерванные в 1969 году, были возобновлены в 1974 году. В 1976—1978 годах было проведено 7 испытательных полётов Миг-105.11.

На дозвуковом аналоге орбитального самолёта МиГ-105.11 проводили испытания лётчики Пётр Остапенко, Игорь Волк, Валерий Меницкий, Александр Федотов. На МиГ-105.11 стартовал из-под фюзеляжа тяжёлого бомбардировщика Ту-95К[6]Авиард Фастовец, окончательный этап испытаний аналога проводил Василий Урядов.

Запускавшийся уже в рамках программы «Буран», космический аппарат БОР-4 представлял собой беспилотный экспериментальный аппарат, являющийся уменьшенной копией орбитального самолёта «Спирали» в масштабе 1:2.

Разработки жаростойких теплозащитных материалов «типа пенокерамика» в рамках проекта «Спираль» велись (что отражено в документе 1966 года[4]) за 15 лет до начала полётов по американской программе Спейс шаттл, а также за 16 лет до первого испытания советских кварцевых плиток на БОРе-4 и за 22 года до полёта «Бурана». На БОРе-4 отрабатывалась теплозащита для «Бурана». Технические решения, полученные специалистами ОКБ Завода Климова в ходе разработок бортовых жидкостных ракетных двигателей, также были использованы при создании «Бурана».[7]

Также «на базе БОРа-4 разрабатывались маневрирующие боевые блоки космического базирования, основной задачей которых была бомбардировка Америки из космоса с минимальным подлётным временем до целей (5…7 минут)». Лукашевич В. П., финансовый директор ОАО «Международный консорциум Многоцелевые авиационно-космические системы».[8][9][10]

Собственные работы над «Спиралью» (кроме аналогов БОР) были окончательно прекращены после начала разработки более масштабного, менее технологически рискованного, казавшегося более перспективным и во многом повторявшим американскую программу Спейс шаттл проекта «Энергия-Буран». Министр обороны А. А. Гречко даже не дал разрешения на орбитальные испытания почти готового ЭПОС, начертав по разным данным резолюцию «Фантазиями мы заниматься не будем»[11] или «Это — фантастика. Нужно заниматься реальным делом»[12]. Основные специалисты, ранее работавшие по проекту «Спираль», были переведены из ОКБ А. И. Микояна и ОКБ «Радуга» приказом министра авиационной промышленности в НПО «Молния».

В данное время самолёт-аналог Миг-105.11 можно видеть в Центральном музее Военно-воздушных сил РФ в Монино.

Фильм

Литература

  • Лукашевич В. П., Афанасьев А. Б. Космические крылья — М.: ЛенТа Странствий, 2009, 496с.- ил. [1]
    • Гл. 10 Воздушно-орбитальный самолет «Спираль» (с.201-218)
    • Гл. 11 Экспериментальные самолеты-аналоги (с.219-244)
    • Гл. 12 Боевые пилотируемые орбитальный самолеты (с.245-255)
    • Гл. 13 Создание ЭПОСа (с.257-278)
    • Гл. 15 Первые беспилотные орбитальные ракетопланы (с.287-300)
    • Гл. 16 Летающий «Лапоть» (с.301-344)
  • Микоян С. А. Мы — дети войны. Воспоминания военного летчика-испытателя — М.: Яуза, Эксмо, 2006

Примечания

См. также

Ссылки

 Просмотр этого шаблона Многоразовые транспортные космические корабли

Flag of the United States.svg США: «X-20 Dyna Soar», старт на РН (проект не реализован)

         Flag of the Soviet Union.svg СССР: «Спираль», схема воздушный старт (проект остановлен)
                           ЛКС, старт на РН (проект не реализован)

Shuttle.svg

Flag of the United States.svg США: Программа «Space Shuttle» Завершена

Flag of the Soviet Union.svg СССР: Программа «Буран» Остановлена

  • ОК-МЛ-1 (БТС 001, аэродинамическая модель,
    парковый аттракцион)
  • ОК-ГЛИ (БТС 002, атмосферный самолёт-аналог,
    передан в музей)
  • Буран (1.01, списан, уничтожен в 2002 году)
  • 1.02 (закончен на 95—97 %, передан в музей)
  • 2.01 (построен на 30—50%, на реставрации)
  • 2.02 (построен на 10—20%, частично разобран)
  • 2.03 (разобран)

Проект «Спираль». Как советский космолет стал американской новинкой | Наука | Общество

Американская компания Sierra Nevada опубликовала видеоролик последних испытаний многоразового космического корабля Dream Chaser.

Предполагается, что Dream Chaser («Бегущий за мечтой») будет доставлять на околоземную орбиту грузы и экипаж численностью до 7 человек.

Dream Chaser создается по контракту с НАСА для доставки грузов на МКС. Первый полет на орбитальную станцию запланирован на 2020 год.

«Звездные войны» на заре космической эры

Возможно, этот проект не вызвал бы интереса в России, если бы не одно немаловажное обстоятельство: внешний вид, а также ряд технических решений, примененных при строительстве Dream Chaser, повторяют советский проект многоразового космического корабля, который был разработан еще полвека тому назад.

Речь идет о проекте «Спираль», ставшем предтечей куда более известного «Бурана». Вот только предназначение «Спирали» было отнюдь не мирным: этот корабль должен был стать частью не выдуманных, а самых настоящих «звездных войн».

Через три недели после выхода на орбиту первого искусственного спутника Земли Соединенные Штаты начали готовить ответ. Речь шла не о запуске своей «искусственной Луны», а о создании боевого космолета.

X-20 Dyna-Soar задумывался как космический перехватчик-разведчик-бомбардировщик. Помимо ведения разведки, он должен был уничтожать спутники противника и, совершая «нырки» в атмосферу, наносить бомбовые удары по целям на Земле. Разумеется, речь шла о ядерных бомбардировках.

Удар с орбиты

Когда в СССР стало известно, над чем работают американцы, руководство страны поставило задачу создать аналогичный боевой космолет.

Так на свет появился проект, получивший название «Спираль». Космолет должен был выводиться на орбиту при помощи гиперзвукового самолета-разгонщика и ракетной ступени. Посадка была запланирована в режиме обычного самолета.

После формирования общей концепции в ЦНИИ 30 ВВС задание было передано конструкторскому бюро ОКБ-155 Артема Микояна. Руководителем проекта «Спираль» был назначен Глеб Лозино-Лозинский.

Военные хотели получить космолет, решающий сразу несколько задач. Поэтому разработчики предусматривали сразу несколько модификаций космолета: разведчик, перехватчик, космический бомбардировщик.

О последней роли стоит сказать особо. Советский космолет готовили к атакам на авианосные группы потенциального противника. Вооруженный ракетой «космос-земля» с ядерной боеголовкой космолет уже на первом витке должен был атаковать цель. Даже отклонение ракеты от цели на 200 метров обеспечивало гарантированное уничтожение вражеского авианосца.

Создатели «Спирали» готовились и к бою космических аппаратов на орбите. Помимо вооружения, для советского космолета разрабатывалась уникальная капсула, в которой должен был спастись экипаж в случае поражения корабля врагом.

Гениальный «Лапоть»

Проект «Спираль» разрабатывался в условиях, когда компьютерные технологии были далеки от совершенства. Поэтому многие решения, которые сегодня возложены на компьютеры, приходилось искать в других сферах.

Огромную проблему представляло преодоление при спуске плотных слоев атмосферы. Критически важные зоны защитили при помощи специальной теплозащиты, которая потом была доработана уже во время создания «Бурана».

Но этого было мало. В 1960-х годах было практически невозможно управлять спуском так, чтобы набегающий поток воздуха касался только зон, защищенных теплозащитой. И тогда Глеб Лозино-Лозинский предложил оснастить «Спираль» складными консолями крыльев.

Система самобалансировки работала так: в тот момент, когда при спуске с орбиты скорость достигала максимума, консоли треугольных крыльев автоматически складывались, «подставляя» под удар защищенные носовую часть и днище.

Фюзеляж космолета был выполнен по схеме несущего корпуса с сильно затупленной оперённой треугольной формой в плане.

Кто-то из создателей, взглянув на свое детище, неожиданно сказал: «Вот это лапоть!» Так и повелось: боевой космолет его разработчики нежно называли «Лаптем» или «Космическим лаптем».

Команда Титова: кто должен был пилотировать космические штурмовики

Пока конструкторы разрабатывали космолет, приступили к подготовке его будущие пилоты. В 1966 году в Центре подготовки космонавтов была сформирована группа, работавшая по «теме „Спираль“». Самым известным ее участником стал советский космонавт номер два Герман Титов. Также в группу входили будущие космонавты Василий Лазарев и Анатолий Филипченко.

Работы над космолетом шли трудно. И дело не только в сложности поставленной задачи. Одновременно в СССР реализовывали сразу несколько космических программ, и проект «Спираль» оказался в хвосте очереди на финансирование. Возможно, случилось это потому, что разведка сообщила: американский проект создания боевого орбитального корабля буксует и близок к провалу. К тому же ОКБ-1, которое после смерти Сергея Королева возглавил Василий Мишин, к конкурентам относилось крайне ревниво, убеждая советское руководство в бессмысленности самой идеи орбитального самолета.

В 1969 году в Центре подготовки космонавтов прошла реорганизация, и в группу летчиков, работавших по теме «Спираль», пришла молодежь: Леонид Кизим, Владимир Джанибеков, Юрий Романенко, Владимир Ляхов. Все они побывают в космосе, но пилотами «Спирали» не станут.

Как «Спираль» поменяли на «Буран»

С 1969 года в рамках проекта начались запуски суборбитальных аппаратов-аналогов БОР (Беспилотный орбитальный ракетоплан). Три модификации аппаратов БОР представляли собой модели в масштабе 1:3. Было проведено семь запусков, из которых полностью успешными оказались два.

В 1973 году отдел отряда космонавтов, работавший по проекту «Спираль», расформировали в связи с закрытием проекта.

Парадокс, однако, заключается в том, что в это время в правительственных кругах уже обсуждался вопрос о необходимости создания в СССР многоразовой космической системы.

В 1976 году министр обороны СССР Дмитрий Устинов утвердил тактико-техническое задание на разработку такой системы. А необходимость объяснялась тем, что еще раньше такие работы были начаты… в США. Спустя десятилетие ситуация повторялась в точности, только теперь программа «Энергия — Буран» должна была стать ответом на программу «Спейс шаттл».

Для работ по проекту было создано научно-производственное объединение «Молния», руководителем которого стал… Глеб Лозино-Лозинский.

«Спираль» же сочли морально устаревшим проектом, не отвечающим последним требованиям времени.

БОР-4: как советский секрет достался американцам

Специалисты, однако, полагают, что многие решения, применявшиеся в «Спирали», были куда удачнее тех, что использовались позднее как американцами, так и нашими конструкторами при создании системы «Буран».

Прототип «Спирали» все-таки побывал в космосе, причем не раз. В 1979 году был создан аппарат БОР-4, представлявший из себя габаритно-весовую модель «Спирали» в масштабе 1:2.

В 1982-1984 годах БОР-4 совершил четыре орбитальных полета. Для печати запуски аппарата были зашифрованы под именами спутников серии «Космос».

После одного из полетов БОР-4 приводнился в Индийском океане, где его поджидали не только советские военные корабли, но и представители ВМС Австралии, которые сделали огромное количество фотоснимков советского аппарата. Снимки были переданы в ЦРУ, откуда перекочевали в НАСА.

Проведя анализ, американские инженеры пришли в восторг: конструктивные решения русских коллег они признали гениальными. Настолько, что сначала они были фактически скопированы в проекте орбитального самолёта HL-20, который не был реализован в девяностых, а теперь перекочевали в Dream Chaser.

Обижаться на янки не стоит. То, что не понадобилось нам, они с успехом используют. Нам же остается только кусать локти и сожалеть об упущенных возможностях.

Проект «Спираль»… Советский истребитель «Шатлов»…

Все дальше в глубину истории уходят времена Красной Империи – Советского Союза. Но еще много его тайн сокрыто от нашего взора. Недавно была рассекречена информация о Советском истребителе «Шатлов» под названием «Спираль», такое название носит авиационно-космическая система — представлявшая собой многоразовый космический истребитель-бомбардировщик, который был разработан советскими учеными в шестидесятых годах прошлого века. Советский проект «Спираль» был нашим ответом на попытку создания американцами космического разведчика-бомбардировщика X-20 «Dyna Soar».

Система «Спираль» включала в себя самолет, выводящий корабль на орбиту, разгонную ступень и непосредственно сам одноместный космический модуль. Данная система создавалась для боевого применения в космосе, а также для инспекции любых космических объектов на предмет установления их назначения или ликвидации. Эта информация была озвучена по TV на канале «Россия» 17 апреля 2010 года.

Усовершенствованная ипостась «Спирали» – многоцелевой космический перехватчик МАКС. Хотя МАКС и мог быть использован в военных целях, но разрабатывался он в основном для экономических целей — для вывода на орбиту людей и грузов, для использования в комплексе с орбитальной космической станцией. Разработчиком было НПО «МОЛНИЯ».

В 1969 году был испытан Экспериментальный Пилотируемый Орбитальный Самолет (ЭПОС) – атмосферный аналог «Спирали». Мы были готовы уже в то время к господству в космосе. Но где все эти корабли? Куда они подевались? В гонке за Америкой оригинальные проекты оказались не нужны.

Всем известен американский фантастический фильм «Звездные войны». Но мы первые предложили и реализовали идею Звездных войн. Мы были готовы уже в то время к сражению в космосе. Если американский «Шаттл» ограничен в своей маневренности в космосе и не способен летать в атмосфере, то советские орбитальные комплексы были разработаны и испытаны как полнофункциональные системы.

В 1961 году Юрий Алексеевич Гагарин совершил первый в истории человечества космический полет вокруг Земли. А уже в 1965 году в СССР Глебом Евгеньевичем Лозино-Лозинским была спроектирована «Спираль» – такое имя получил космический управляемый истребитель-перехватчик, который называли охотником за «Шатлами». Это был боевой корабль для войны в атмосфере и космосе, обладавший крейсерской скоростью 6000 км/час. Он имел необычные очертания и, конечно, самолетом его было бы называть неправильно. Обладая широким полукруглым фюзеляжем, он походил скорее на слегка приплюснутую акулу. Его принадлежность к классу самолетов выдавали только небольшие скошенные назад крылья, придававшие ему очертания стремительной птицы. Первая «Спираль» не имела маршевых двигателей, поэтому спускалась на аэродром планируя в воздухе. «Спираль» можно было использовать как в автоматическом режиме, так и с ручным управлением.

В «Спирали» была предусмотрена система спасения пилота с любой высоты в виде аварийной отстреливаемой капсулы и обычной системы катапультирования. В то же время была организована секретная команда для обучения пилотов управлению кораблями данного типа. В нее входил и всем известный Джанибеков, а Герман Титов был назначен командиром боевых космонавтов. Первая модель «Спирали» – ее дозвуковой аналог, ЭПОС, была запущена 6 декабря 1969 года на высоту 40 км. Был разработан первый стратегический гиперзвуковой самолет-Ракетоносец, предназначенный для запуска ее на орбиту. И здесь советские инженеры пошли нетрадиционным путем: при военном противостоянии достаточно уничтожить стационарный Космический Пусковой Комплекс и выводить в космос боевые машины будет неоткуда. А запускать их с помощью самолета можно практически с любого специально оборудованного тяжелого аэродрома, он мобилен. Самолет поднимал корабль в стратосферу и он стартовала с включенными двигателями прямо с его «спины». Поэтому самолет был рассчитан на очень большую грузоподъемность, чтобы выдерживать отдачу при старте «Спирали» или ЭПОСа.

Первый запуск ЭПОСа был произведен в 1976 году, испытание прошло успешно. Как пишут специалисты, ЭПОС обладал уникальными аэродинамическими характеристиками. Обкатывали его Игорь Волк, Валерий Меницкий и Александр Федотов. Кроме ЭПОСА испытывались еще маломерные автоматические модели орбитального корабля под общим названием «Бор» — Беспилотный Орбитальный Ракетоплан.
«Спираль» была готова к серийному производству, но министр обороны Гречко одним росчерком пера отправил проект в корзину, заявив:
— Нечего заниматься фантастикой!

Свою лепту в замораживание проекта внесло и вмешательство Д.Ф. Устинова, бывшего в ту пору секретарем ЦК КПСС. Из-за ложных политических амбиций по настоянию Д.Ф. Устинова и министра общего машиностроения С.А. Афанасьева началась гонка с американцами и их проектом «Спейс Шаттл», пожертвовав при этом «Спиралью» — системой, по признанию компетентных отечественных и зарубежных специалистов, гораздо более прогрессивной.

— Если добавить, что СССР был, пожалуй, единственной страной, где космические проблемы были отделены от авиации и авиационной промышленности, да еще при отсутствии мощной координирующей организации, подобной американской NASA, то удивительна не постепенная ликвидация работ по «Спирали», а то, сколь многое удалось сделать. — Пишет Лебедев Виталий Владиславович, член Санкт-Петербургской Секции истории авиации и космонавтики при ИИЕТ им. С.И. Вавилова РАН.

Лозино-Лодзинскому было предложено заняться новым проектом – «Бураном», что он успешно и сделал. Но «Буран» по сравнению со «Спиралью» и МАКСом оказался гораздо более дорогим проектом. Тот же ЭПОС летал четыре раза, испытывая теплоизоляцию для «Бурана». Первый полноценный пуск «Бурана» в 1982 году произошел успешно, тогда он приземлился около Австралии. Но Глеб Евгеньевич не перестал заниматься своим детищем, параллельно с проектом «Буран» он усовершенствовал и испытывал «Спираль». Была разработана ее новая модификация: «МАКС» – Многоцелевая Авиационно-Космическая Система. МАКС предназначалась для орбитального патрулирования в космосе над территорией нашей страны. Она могла, например, сближаться с американскими спутниками, обследуя их на степень опасности для страны, также она была снабжена оружием для уничтожения как спутников, так и «Шаттлов». МАКС состояла из космического двухместного модуля, но уже с маршевыми двигателями, что делало ее маневренной в атмосфере и сбрасываемого топливного бака. Кроме двух пилотов МАКС способна доставлять на орбиту семь тонн груза или вместо него, пассажиров.

Эта «конструкция» должна была выводиться в атмосферу специальным самолетом. К тому времени уже существовал подобный проект — тяжелый транспортный самолет «Мрия». При подсчете стоимости вывода на орбиту одной тонны груза для разных космических кораблей, в том числе и американских Шаттлов, МАКС оказался самым дешевым перевозчиком. К тому же его можно было бы продавать за границу, так как инфраструктура для гражданской авиации есть в любой стане.

Когда 15 ноября 1988 года «Буран» произвел свой полноценный – первый и последний полет в автоматическом режиме, американцы были очень удивлены. Они спросили Лозино-Лодзинского:
— Как же так? Ведь у вас нет программного обеспечения!
Оказывается, все есть. Только непонятно почему мы до сих пор пользуемся американской Windows. Кто знает какие «тараканы» в ней таятся, и не лишимся ли мы всего Интернета, случись что серьезное…

«Буран» был готов к производству. Причем наши конструкторы создали не копию «Шаттла», а более эффективный во всех отношениях корабль. Это доказал даже его единственный полет. Он был готов для выполнения прикладных задач в космосе и обеспечения регулярной доставки людей и грузов на орбиту.
Но… тут Михаил Горбачев подписывает в Рейкьявике договор о разоружении с Рейганом, и проект задробили. Он оказался не нужен! Да здравствует мир во всем мире! Ура! А «Буран» – в корзину его!

— При внешнем сходстве с «Шаттлом» «Буран» является принципиально более совершенным космическим аппаратом; и главным результатом напряженных многолетних усилий стал триумфальный двухвитковый беспилотный полет «Бурана» с автоматической посадкой 15 ноября 1988 года. Полет продолжительностью 206 минут начался В 9 час 11 мин, на высоте 50 км, «Буран» вышел на связь со станциями слежения в районе посадочного комплекса, а в 9 час 24 мин 42 сек, опережая всего на секунду расчетное время, «Буран», преодолевая штормовые порывы бокового ветра на скорости 263 км/ч изящно коснулся полосы и через 42 сек, пробежав 1620 м, замер в ее центре с отклонением от осевой линии всего на 3 м! — Пишет Вячеслав Казьмин в своей статье.

Это был звездный час Главного конструктора «Бурана», доктора технических наук Глеба Евгеньевича Лозино-Лозинского.
28 ноября 2001 года Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский умирает, так и не дождавшись производства своих Спиралей, Максов и Буранов. Но вот весной этого года американцы, заявив о сворачивании проекта «Шаттл», запускают в космос совершенно новый космический корабль… который, внешне, как две капли воды похож на «Спираль». Разработали они его сами или купили готовый проект, ведь в эпоху рыночных отношений все продается и покупается? Кто знает. Тем более мы только что подписали с лицемерно улыбающимся президентом США очередной договор об очередном разоружении. Впрочем, зачем Америке, в самом деле, нужно устаревшее вооружение, если у нее теперь есть свои – американские МАКСы? Вопрос риторический… Только теперь уже они будут «обнюхивать» и контролировать наши военные спутники, а не мы их…

В настоящее время что-то сдвинулось с места в этом направлении: Роскосмос объявил конкурс на создание многоразового пилотируемого космического корабля нового поколения. Он создается для транспортно-технического обслуживания орбитальных пилотируемых станций и других объектов околоземной орбитальной группировки.
Уже находится в процессе разработки проект «Клипер». Он проектируется не только для выхода на орбиту, но и для полета к Луне. «Клипер» — это шестиместный многоразовый космический корабль, стартующий с помощью ракеты носителя «Энергия».

PS Данная информация не претендует на полноту изложения по данной теме. Она получена из открытых источников. Официальные документы до сих пор засекречены.

http://www.proza.ru/avtor/shaman7ho

Космический лапоть — проект «Спираль» / Назад в СССР / Back in USSR

Вероятный противник начал создание системы «Звездных войн». Он окружает СССР цепью космических станций с разведывательной аппаратурой и лазерными пушками для уничтожения советских баллистических ракет.
СМОТРЕТЬ ВСЕ ФОТО В ГАЛЕРЕЕСССР не стал дожидаться пока противник выстроит удавку орбитальных станции. Союз наносит ответный удар. С аэродромов стартуют гиперзвуковые самолеты, на которых крепиться по небольшому космическому истребителю с характерной формой носа, похожего на нос русского лаптя.

Гиперзвуковые носители набирают высоту в 20 километров и достигнув скорости 6 скоростей звука отпускаю истребители. Космические истребители быстро выходят на высоту четырехсот километров. Скоро в прицелах космонавтов возникают станции системы «Звездных войн». Из отсеков истребителей выдвигаются безинерционные 23 миллиметровые пушки, один выстрел и станция разлетаются на осколки. Уничтожив по несколько боевых станций врага, истребители входят в спираль снижения и идут на посадку.

Боевая задача выполнена – вражеская система «Звездных войн» полностью уничтожена за 80 минут.
Это не научная фантастика. Это сценарий применения боевой орбитальной системы, которую СССР начал разрабатывать с середины 60-х годов под условным названием «Спираль».

Название «Спираль» система орбитальных самолетов получила за характерный спуск орбитального истребителя на землю, который осуществлялся по баллистической спирали.
Над проектом «Спираль» работало конструкторское бюро под руководством конструктора Глеба Лозино-Лозинского.
В рамках проекты был создан испытательный атмосферный аппарат МиГ 105.11 для исследования аэродинамической схемы.
Был организован и отряд космолетчиков для полетов на аппарате «Спирали»
В качестве боевого ударного элемента планировался орбитальный истребитель вооруженный пушкой. В космосе одного прямого попадания снаряда пушки достаточно для уничтожения любого космического аппарата. Такая пушка была создана и испытана на одной из космических станций «Салют».
Модель орбитального истребителя МиГ 105.11 имела специфическую форму носовой части, получившую прозвище «Космический лапоть».

В рамках программы «Спираль» в середине –конце 1970-х были осуществлены атмосферные полеты на МиГ 105.11.
В 80-х годах начались космические эксперименты с прототипом орбитального аппарата. Для исследований была создана космическая модель БОР. Для отработки схемы было совершено несколько пусков. Во всех случаях модель БОК приземлялась в океане – никаких посадочных устройств и системы автоматической посадки на этих моделях не было.
«Космический лапоть» оказался исключительно удачным. Его схема отличалась и от «Шатлла» и от «Бурана». Вхождение в атмосферу и спуск были значительнее безопаснее, чем на «Шатлле» и от «Буране».
«Космический лапоть» создавался как боевой аппарат, поэтому он имел капсулу для спасения космолетчика. В любой ситуации летчик мог спуститься на аппарате до высоты 60-50 километров и покинуть аппарат в капсуле. Если бы такая система стояла на американском «Шатлле», то экипажи погибших «Шатлов» «Челленджера» и «Колумбии» были бы спасены.
Плюс системы «Спираль» в исключительно быстром времени реакции и высокой скрытности. Космический аппарат с помощью ракеты запускается за несколько недель. Ракету –носитель и космический аппарата необходимо привезти на космодром. Собрать, проверить, доставить на стартовый стол. Время подготовки пуска несколько десятков часов. За это время противник может легко уничтожит ракету во время доставки на стартовую позицию и подготовки пуска.
Истребители системы «Спираль» могли быть запущены с любого значительного аэродрома. Подготовка и влет самолетов – разгонщиков занимал не недели, а всего два часа.
«Космические лапти» могли быстро маневрировать по курсу и высоте и поражать элементы орбитальной группировки врага.

Систему орбитальных аппаратов «Спираль» уничтожил сам Советский Союз. В Политбюро ЦК КПСС было принято решение, что необходимо создавать советский аналог «Шатлла» — «Энергию — Буран». Эта система считалась более перспективной, имела двойное назначение. Советским лидерам казалось, что боевая система «Спираль» морально устарела. Это было ошибочное решение. В систему «Энергия — Буран» было вложена колоссальные средства а она совершила единственный полет в автоматическом режиме.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о