|
История создания многоразового орбитального корабля "Буран"Работы по созданию многоразовых космических кораблей в Советском Союзе имеют свою историю. |
Идея использовать крылья на возвращаемом космическом аппарате возникла сразу же с началом полетов в космос. Это объяснялось желанием использовать потенциальные возможности земной атмосферы (в первую очередь, управляемое торможение и точное маневрирование) и тем авиационным заделом, с которым первые ракетчики пришли в космонавтику. Поэтому наличие крыльев на спускаемом аппарате, движущимся в атмосфере, выглядело простым и логичным.
Первые проекты крылатых космических
кораблей
Во второй половине 50-х годов в ЦАГИ приступили к исследованию гиперзвуковых
пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов. Первые официальные упоминания
о "космолетах" ("космопланах") - аппаратах типа самолетов, способных летать на
чрезвычайно больших высотах и в околоземном космосе - появились в 1958 году в
планах Министерства обороны СССР,
очерчивающих основные направления деятельности советских ВВС на ближайшие 25
лет. Предполагалось, что разрабатываемые аппараты смогут достичь скоростей свыше
М=10 и высот полета более 60 км.
Вскоре в ОКБ-23 и ОКБ-256 Госкомитета по авиационной технике началась разработка
проектов пилотируемых "космопланов", запускаемых на орбиту трехступенчатой
модификацией МБР Р-7.
|
В ОКБ-256 Павла Цыбина по заказу ОКБ-1 Сергея Королева, параллельно с "гагаринским" "Востоком", проектировался крылатый космический корабль (КК) "классической" аэродинамической схемы, эскизный проект которого был утвержден 17 мая 1957 года. Планирующий космический аппарат (ПКА) имел трапециевидное крыло и нормальное хвостовое оперение при стартовой массе 4,7 т, посадочной - 2,6 т и экипаже 1 человек. Расчетная продолжительность полета достигала 27 часов. КК имел длину 9,4 м, размах крыла 5,5 м, высоту по оперению 4 м и ширину фюзеляжа 3 м. Особенностью проекта было складывание крыла в аэродинамическую "тень" фюзеляжа на участке интенсивного торможения в атмосфере. Схема спуска предполагала интенсивное торможение в атмосфере с использованием подъемной силы несущего корпуса до скорости 500-600 км/ч на высоте около 20 км, затем обеспечивалось планирование с помощью раскладывающего крыла. Космонавт должен был катапультироваться перед посадкой на взлетно-посадочную полосу (ВПП). После подключения к работам ЦАГИ выяснилось, что проблемы, встающие перед разработчиками крылатых космических аппаратов, гораздо серьезнее, чем было принято считать. Так, после продувок в аэродинамических трубах выяснилось, что тепловые нагрузки на теплозащитный экран значительно превосходят расчетные, а узел шарнира поворота консолей крыла на самом теплонапряженном участке спуска находится в "застойной" зоне с практически полным отсутствием теплоотвода. Технические проблемы, связанные с точной ориентацией при спуске, сложности с теплозащитой и успешные испытания КК "Восток" определили прекращение работ по ПКА.
|
В 1957-60 годах воздушно-космические аппараты (ВКА) М-40, М-46 и другие разрабатывались в ОКБ-23 Владимира Мясищева в рамках "Темы-48". Последний вариант ВКА-23 впервые предусматривал применение плиточной керамической теплозащиты, предназначался для одного космонавта и при запуске на орбиту высотой 400 км имел массу 4,5 т, длину 9 м, размах крыла 6,5 м, высоту по килям 2 м и был способен нести полезный груз 700 кг.
|
В 1960 г. ОКБ-23 и ОКБ-256 стали филиалами ОКБ-52 Владимира
Челомея, продолжившим работу над ракетопланами. Результатом стал эскизный проект
беспилотного ракетоплана Р-1 массой 6,3 т, оснащенного М-образным складным
крылом переменной стреловидности, и его пилотируемого варианта Р-2.
Беспилотный вариант Р-1 предназначался для проверки и отработки всех агрегатов и
систем ракетоплана на орбите, в том числе систем ориентации и стабилизации,
теплозащиты, срабатывания средств разделения с изучением динамики процесса
расцепки, уточнения баллистических и аэродинамических параметров ракетоплана с
оценкой надежности работы всех бортовых систем.
На ракетоплане Р-2 предполагалась отработка космонавтом
контрольно-проверочных, связных и
наблюдательных функций из космоса. Полная
масса ракетопланов Р-1 и Р-2 - по 6300 кг, штатная траектория полета должна была
включать эллиптическую орбиту с перигеем 160 км и апогеем 290 км, полное время
полета составляло 24 часа. Перегрузка на спуске должна была
составить всего 3,5-4 g, в отличие от 9-11 g на спускаемом
аппарате КК "Восток".
Для запуска ракетопланов велась проработка
собственной двухступенчатой РН А-150 со стартовым весом около 200 т.
По программе разработки ракетоплана и маневрирующих боеголовок в 1961-63 годах
было выполнено 12 суборбитальных запусков масштабных моделей МП-1 и М-12 на РН
Р-12 разработки Михаила Янгеля (первый пуск 21.02.1963), но после снятия с
руководящих постов благоволившего к Челомею Никиты Хрущева (его сын Сергей работал в
ОКБ-52) 19 октября 1964 года все работы были прекращены с передачей материалов
по ракетопланам в ОКБ-155 Артема Микояна.
МП-1 представляла собой прообраз маневрирующей боеголовки в виде
1,8-метрового конуса массой
1,75 т, управляемого на гиперзвуковых скоростях восемью
аэродинамическими щитками. Баллистическая ракета поднимала образец на 405 км, в
атмосферу он входил в 1760 км от места старта со скоростью 3,8 км/с. М-12 - такой
же конус, но с четырьмя стабилизаторами.
Если работа над ракетопланами не спасла самостоятельность
ОКБ-23 Мясищева, то патриарх отечественной авиации Андрей Туполев поступил
мудрее, создав еще в 1956-57 годах внутри своего ОКБ-156 отдел "К" под
руководством своего сына Алексея, поручив ему работы в области беспилотных
авиационных и ракетных систем. В 1958 г. отдел "К" начал работы над ударным
беспилотным комплексом "ДП" (дальний планирующий), состоящим из РН
(предполагалось использовать модификации боевых Р-5, -12, -14 или Р-16) и
последней ступени в виде планирующего ракетоплана с термоядерной боевой частью.
Предусматривалась также разработка в ОКБ-156 собственного носителя. РН должна
была забрасывать планирующий аппарат на высоту 50-100 км и придавать ему
горизонтальную скорость до 20000 км/ч. После разделения ракетоплан выполнял
коррекцию и летел к цели по планирующей траектории со снижением скорости и
высоты полета. Аппарат должен был выйти на цель на удалении до 4000 км от точки
старта, развивая скорость до М=10 (~7000 км/ч) над целью на высоте 30 км.
В 1959 г.
"туполевцы" приступили к рабочему проектированию экспериментального
прототипа боевого комплекса "ДП" - самолета
"130" (Ту-130). В окончательном
виде он стал "бесхвосткой" массой 2050 кг и сравнительно небольших размеров: длина -
8,8 м, размах крыла - 2,8 м и высота - 2,2 м.
В опытном производстве заложили серию из пяти экспериментальных
"130", и в 1960
г. первый планер был готов к оснащению оборудованием и к стыковке с РН
-
модифицированной Р-12. Однако по постановлению от 5 февраля 1960 работы по
"130"
прекратили - его судьбу решили успехи в создании советских МБР. К этому моменту
окончательный вариант комплекса "ДП" состоял из трехступенчатой РН собственной
разработки со стартовым весом 240 т, и крылатого аппарата, способного доставить
термоядерную боеголовку весом 3-5 т на дальность 9000-12000 км.
Задел по темам "ДП" и
"130" был использован в проектах ракетоплана
"136"
(Ту-136, "Звезда",
"Красная звезда") и его орбитального варианта "Спутник".
Пилотируемый "136" предназначался для
одновиткового полета вокруг Земли с
последующей посадкой, а "Спутник" ("137", Ту-137) для нескольких витков с
последующей планирующей посадкой на ВПП аэродрома. Работы по темам
"Звезда" и
"Спутник" продолжались до 1963 г., не выходя за рамки эскизного проектирования.
Интересно другое -
в рамках "Звезды" прорабатывался вариант вывода ракетоплана на орбиту с
помощью авиационно-космической системы, первая ступень которой
представляла стратегический сверхзвуковой самолет ("135" или "139"), а
вторая ступень - баллистическую ракету воздушного базирования с
ракетопланом вместо головной боевой части. Именно этот вариант можно
считать предтечей
воздушно-орбитального самолета (ВОС) "Спираль", блестящий проект которого
предложило ОКБ-155 Микояна 29 июня 1966 года.
Мы не будем здесь подробно останавливаться на проекте "Спираль" - ему, включая и его продолжения в виде беспилотных орбитальных ракетопланов ("БОРов") - посвящен отдельный раздел сайта.
Путь
к "Бурану"
Следующей этапной работой для советской космонавтики явилась разработка
многоразовой космической системы (МКС) "Энергия-Буран", завершившаяся
триумфальным беспилотным полетом и
автоматической посадкой "Бурана" на
ВПП космодрома Байконур
15 ноября 1988 года.
Создание МКС "Энергия-Буран" (рис. справа) было самой масштабной и трудоемкой программой в
истории советской космонавтики. Достаточно сказать, что в течение 18 лет над МКС
непосредственно работало более миллиона человек в
1286 предприятиях и организациях 86 министерств и ведомств, были задействованы
крупнейшие научные и производственные центры страны. Общие затраты на программу
по состоянию на начало 1992 года составили 16,4 млрд. советских рублей.
"Буран" задумывался как
военная система. Вот как вспоминал об этом в 1994-м
году директор головного в ракетно-космической
промышленности Центрального НИИ машиностроения Ю.А.Мозжорин:
"Программа имеет свою
предысторию. В 1972 г. Никсон объявил, что в США
начинает разрабатываться программа "Space Shuttle". Она была объявлена
как национальная, рассчитанная на 60 пусков
челнока в год, предполагалось создать 4 таких
корабля; затраты на программу планировались в 5
миллиардов 150 миллионов долларов в ценах 1971 г. В
дальнейшем они конечно подросли, как и у всех
бывает, достигли 13 миллиардов 400 миллионов
долларов. Программа была серьезная, поскольку
создавались 4 стартовых комплекса, на базе Ванденберг и на мысе Кеннеди, создавались
специальные производства.
Челнок выводил на околоземную
орбиту 29,5 т, и мог спускать с орбиты груз до 14,5 т.
Это очень серьезно, и мы начали изучать, для каких
целей он создается? Ведь все было очень необычно:
вес, выводимый на орбиту при помощи одноразовых
носителей в Америке, даже не достигал 150 т/год, а
тут задумывалось в 12 раз больше; ничего с орбиты
не спускалось, а тут предполагалось возвращать 820
т/год... Это была не просто программа создания
какой-то космической системы под девизом
снижения затрат на транспортные расходы (наши,
нашего института проработки показали, что
никакого снижения фактически не будет
наблюдаться), она имела явное целевое военное
назначение.
И действительно, в это время начали
говорить о создании мощных лазеров, лучевого
оружия, оружия на новых физических принципах,
которое - теоретически - позволяет уничтожать
ракеты противника на расстоянии в несколько
тысяч километров. Как раз вот создание такой
системы и предполагалось для отработки этого
нового оружия в космических условиях".
Слова Юрия Александровича
подтверждает заместитель Главного конструктора
МКС "Буран" В.М.Филин:
"Необходимость создания
отечественной многоразовой космической системы
как средства сдерживания потенциального
противника была выявлена в ходе аналитических
исследований, проведенных Институтом прикладной математики АН
СССР и НПО
"Энергия" в период 1971-75 гг. Было показано, что
США, введя в эксплуатацию свою многоразовую
систему "Space Shuttle", смогут
получить решающее военное преимущество в плане
нанесения превентивного ракетно-ядерного удара
по жизненно-важным объектам на территории нашей
страны".
В решениях НТС Министерства общего машиностроения и Министерства обороны ставилась задача: "исключить возможную техническую и военную внезапность, связанную с появлением у потенциального противника многоразовой транспортной космической системы "Space Shuttle" - принципиально нового технического средства доставки на околоземные орбиты и возвращения на Землю значительных масс полезных грузов".
Но окончательный облик
"Бурана" появился не сразу. Первоначальный вариант
"ОС-120" (рисунок справа),
появившийся в 1975 году в томе 1Б "Технические предложения"
"Комплексной ракетно-космической программы", был практически полной
копией
американского шаттла - в хвостовой части корабля размещались три
маршевых
кислородно-водородных двигателя (11Д122 разработки КБЭМ тягой по 250 тс и
удельным импульсом 353 сек на земле и 455 сек в вакууме) с двумя выступающими мотогондолами с двигателями орбитального маневрирования.
МКС с орбитальным кораблем ОС-120 имела стартовую массу 2380 т и состояла из
четырех модульных блоков I ступени, расположенных вокруг подвесного топливного
отсека и орбитального самолета, образующих II ступень системы. Советский аналог
воздушно-космического самолета "Шаттла" -
"ОС-120" получался тяжелее (стартовая
масса 120 т, посадочная - 89 т) за счет размещения на пилонах в хвостовой части
двух РДТТ системы аварийного спасения для экстренного отделения корабля от
топливного отсека.
Параллельно в НПО "Энергия" рождается другой вариант, названный МТК-ВП (Многоразовый транспортный корабль вертикальной посадки), массой ~90 т, конструктивно состоящий из передней носовой части конической формы с кабиной экипажа и блоком двигателей ориентации, цилиндрического грузового отсека большого объема в центральной части, и хвостового отсека с двигательной установкой и запасами топлива. МТК-ВП должен был выводиться на орбиту РН стартовой массой 2380 т, состоящей из шести боковых модульных блоков (с уменьшенным до 250 т запасом топлива) в качестве I ступени и центрального блока с рабочим запасом топлива 455 т и кислородно-водородными ЖРД в качестве II ступени. На каждом боковом блоке устанавливался кислородно-керосиновый ЖРД РД-123 тягой по 600 тс, на центральном блоке устанавливалось два ЖРД 11Д122.
|
Предполагалось, что после запуска (МТК-ВП располагался сверху РН) и работы на орбите корабль входит в плотные слои атмосферы с некоторым углом атаки и, используя небольшое аэродинамическое качество, совершает "скользящий" управляемый спуск, используя для балансировки и управления воздушные и газодинамические рули. Максимальное значение бокового маневра при спуске плюс/минус 800 км. Вертикальная скорость посадки гасится парашютной системой, вводимой в действие на высоте 12 км при скорости 250 м/с. Остаточная вертикальная скорость гасится двигателями мягкой посадки, горизонтальная скорость - выдвигаемыми опорами-амортизаторами. Проблему малого гиперзвукового аэродинамического качества, и соответственно, малой боковой дальности конструкторы к маю 1976 года решили размещением треугольных наплывов на корпусе, увеличивающихся к хвосту. Расчетная боковая дальность корабля с таким треугольным в сечении корпусом возрастала до 1800 км. Предлагалось два способа посадки МТК-ВП - вертикально на выдвигающиеся перед посадкой опоры с гашением боковой скорости или без гашения боковой скорости с посадкой на опоры-лыжи с небольшим скользящим пробегом после посадки. Именно похожую схему парашютной посадки с гашением двигателями РДТТ боковой скорости предложено использовать в бескрылом варианте нового шестиместного многоразового космического корабля "Клипер".
МТК-ВП имел серьезное преимущество - отсутствовали крылья, большую часть времени бывшие паразитной массой. К достоинствам предложенной схемы можно также отнести следующее:
Но МТК-ВП имел и серьезные недостатки. В первую очередь высокую температуру нагрева поверхности при спуске (до +19000С), что делало проблематичным его многоразовость, и длительный цикл послеполетного восстановления. Недаром впоследствии Лозино-Лозинский отзывался о МТК-ВП как о "полумногоразовом".
9 января 1976 года Генеральный конструктор НПО "Энергия" Валентин Глушко утверждает "Техническую справку", содержащую сравнительный анализ нового варианта корабля - "ОК-92", который стал дальнейшим продолжением ОС-120, но имел два главных принципиальных отличия - у него отсутствовали маршевые кислородно-водородные двигатели (они были перенесены на центральный блок РН), но появились два воздушно-реактивных двигателя (ВРД) для обеспечения возможности самостоятельных полетов в атмосфере. Это обуславливалось тем, что все аэродромы для посадки "Бурана" расположены на территории бывшего СССР, поэтому в течении суток имелись витки, посадка с которых невозможна. Из этой ситуации могло быть два принципиальных выхода: расширить количество аэродромов (но "Буран" создавался как военный объект, а стратегические союзники были расположены "компактно" к границам СССР, Куба же была слишком близка к территории потенциального противника), либо повысить энерговооруженность атмосферного участка за счет установки ВРД. Конструкторы выбрали второй путь. И хотя новый вариант имел "родимые пятна" ОС-120 в виде раздельной двигательной установки и токсичных компонентов топлива, это был шаг вперед.
После выхода Постановления N132-51 разработку планера корабля, средств воздушной
транспортировки элементов МКС и системы автоматической
посадки поручили
специально организованному НПО "Молния", которое возглавил
Глеб Лозино-Лозинский.
НПО "Молния" (совместно с ЦАГИ) сразу же предложила свои варианты: корабль
"305-1"
со схемой "несущий корпус" на основе увеличенного в четыре раза
орбитального самолета "Спираль" и
крылатый вариант "305-2", близкий к варианту ОК-92. В конечном итоге
ОК-92 и был принят для
дальнейшей проработки, в ходе которой он сначала поменял один мощный
РДТТ экстренного отделения от РН на два небольших по бокам хвостовой
части, а затем "лишился" и их. ВРД (двухконтурные
турбовентиляторные Д-30КП - модифицированные двигатели,
широко используемые на дальнемагистральном пассажирском самолете Ил-62М) на боковых пилонах были перенесены наверх, по
разные стороны от киля с заменой их на ТРД АЛ-31, и размещены в полуутопленных
мотогондолах, но впоследствии были сняты и в полете "Бурана" не участвовали.
Двигатели корабля были переведены на кислородно-керосиновое топливо и
скомпонованы в объединенную двигательную установку. В ходе
дальнейших проработок ракеты-носителя с целью повышения надежности за счет
"горячего" резервирования (возможность выключения аварийного двигателя и
дросселирования оставшихся) количество кислородно-водородных двигателей на
центральном блоке было увеличено с трех до четырех, что позволило снизить тягу
каждого с 250 до 190 тс. В то же время общая тяговооруженность всего комплекса
была повышена за счет увеличения тяги кислородно-керосиновых двигателей боковых
блоков с первоначальных 600 тс до 740 тс.
Параметры всех конкурирующих вариантов МКС, рассматривавшихся в НПО "Энергия" в
период 1975-1976 гг., наряду с "тогдашними" известными нашим проектантам
параметрами шаттла, приведены в сводной таблице:
Характеристики |
МКС с ОС-120 на 29.07.1975 |
МКС с ОК-92 |
МТК-ВП на 01.05.1976 |
Спейс Шаттл |
|
на 09.01.1976 |
на 01.05.1976[1] |
||||
М н о г о р а з о в а я к о с м и ч е с к а я с и с т е м а в ц е л о м |
|||||
Стартовая масса МКС, т |
2380 |
2380 |
2410 |
2380 |
2000 |
Суммарная тяга двигателй при старте, тс |
2985 |
2985 |
3720 |
4100 |
2910 |
Начальная тяговооруженность |
1,25 |
1,25 |
1,54 |
1,27 |
1,46 |
Максимальная высота на старте, м |
56,0 |
56,0 |
73,58 |
56,1 |
|
Максимальный поперечный размер, м |
22,0 |
22,0 |
16,57 |
23,8 |
|
Время подготовки к очередному полету, сутки |
14 |
14 |
н/д |
14 |
|
Многократность применения: - орбитальный корабль
- I ступень - центральный блок |
до 100 раз с заменой ДУ через 50 полетов до 20 раз 1 |
до 100 раз
до 20 раз 1 (с потерей двигателей II ступени) |
н/д
до 20 раз 1 (с ДУ II ступени) |
100 раз с заменой ДУ через 50 п-тов до 20 раз 1 |
|
Затраты на один полет (без амортизации орбитального корабля), млн. руб. (долл.) |
9,8 |
15,45 |
н/д |
н/д |
$10,5 |
Начало ЛКИ: I ступени в составе РН 11К77 ("Зенит") кислородно-водородного блока II ступени в составе МКС с грузовым транспортным контейнером автономные испытания ОК в атмосфере МКС в целом |
1978 год
1981 год 1981 год 1983-85 годы |
1978 год
1981 год 1981 год 1983-84 годы |
1978 год
1981 год - 1983 год |
4 кв. 1977 г.[2] 3 кв. 1979 г. |
|
Стоимость разработки, млрд. руб. (долл.) |
6,1[3] |
5,7 |
н/д |
н/д |
$5,5 |
Р а к е т а - н о с и т е л ь |
|||||
Обозначение |
РЛА-130 |
РЛА-130 |
РЛА-130 |
РЛА-130В |
|
Компоненты и масса топлива: I ступень (жидкий О2 + керосин РГ-1), т II ступень (жидкий О2 + жидкий H2), т |
4×330 720 |
4×330 720 |
4×310 800 |
6×250 455 |
984 (масса ТТУ) 707 |
Размеры блоков ракеты-носителя: I ступень, длина×диаметр, м II ступень, длина×диаметр, м |
40,75×3,9 н/д[4] × 8,37 |
40,75×3,9 н/д × 8,37 |
25,705×3,9 37,45×8,37 |
45,5×3,7 н/д × 8,50 |
|
Двигатели: I ступень: ЖРД (КБЭМ НПО "Энергия") тяга: на уровне моря, тс в вакууме, тс удельный импульс, на уровне моря, сек в вакууме, сек РДТТ (I ступень у "Шаттла"): тяга, на уровне моря, тс удельный импульс, на уровне моря, сек в вакууме, сек II ступень: ЖРД разработки КБХА тяга, в вакууме, тс удельный импульс, на уровне моря, сек в вакууме, сек |
РД-123 4×600 4×670 305 340
11Д122 3×250 353 450 |
РД-123 4×600 4×670 305 340
11Д122 3×250 353 450 |
РД-170 4×740 4×806 308,5 336,2
РД-0120 4×190 349,8 452 |
РД-123 6×600 6×670 305 340
11Д122 2×250 353 450 |
2×1200 240 270 SSME 3×213 365 455 |
Продолжительность активного участка выведения, сек |
н/д |
н/д |
н/д |
540 |
н/д |
О р б и т а л ь н ы й к о р а б л ь |
|||||
Размеры орбитального корабля: общая длина, м максимальная ширина корпуса, м размах крыла, м высота по килю, м размеры отсека полезного груза, длина×ширина, м объем гермокабины экипажа, м3 объем шлюзовой камеры, м3 |
37,5 5,5 22,0 17,4
18,5×4,6 70 н/д |
34,5 5,5 22,0 15,8
18,5×4,6 70 н/д |
34,0 8,0
н/д
н/д × 5,5 55 7 |
37,5 5,5 23,8 17,3
18,3×4,55 70 н/д |
|
Стартовая масса корабля (с РДТТ САС), т |
155,35 |
116,5 |
н/д |
- |
|
Масса корабля после отделения РДТТ САС, т |
119,35 |
92 |
98 |
88 |
111 |
Масса полезного груза, выводимого ОК на орбиту высотой 200 км и наклонением: I=50,7╟ , т I=90,0╟ , т I=97,0╟ , т |
30 20 16 |
30 20 16 |
30 н/д н/д |
26,5 18 14 |
|
Максимальная масса полезного груза, возвращаемая с орбиты, т |
20 |
20 |
20 |
14,5 |
|
Посадочная масса корабля, т |
89,4 |
67-72 |
66,4 |
84 (с грузом 14,5т) |
|
Посадочная масса корабля при аварийной посадке, т |
99,7 |
82 |
н/д |
н/д |
|
Сухая масса орбитального корабля, т |
68 |
51 |
79,4 |
68,1 |
|
Запас топлива и газов, т |
н/д |
10,5 |
6,6 |
12,8 |
|
Запас характеристической скорости, м/с |
450 |
320 |
500 |
320 |
|
Тяга корректирующе-тормозных двигателей, тс |
н/д |
2х14=28 |
2х8,5=17,0 |
н/д |
|
Тяга двигателей ориентации, тс |
40×0,4 16×0,08 |
в носовой части 16×0,4 и 8×0,08 в хвостовой части 24×0,4 и 8×0,08 |
впереди 18×0,45 сзади 16×0,45 |
н/д |
|
Время пребывания на орбите, сутки |
7-30 |
7-30 |
н/д |
7-30 |
|
Боковой маневр при спуске с орбиты, км |
╠2200 |
╠2200 (с учетов ВРД ╠5100) |
╠800┘1800 |
╠2100 |
|
Тяга воздушно-реактивных двигателей |
- |
Д-30КП, 2×12 тс |
АЛ-31Ф, 2×12,5 тс |
- |
- |
Возможность посадки орбитального корабля на территорию своей страны с Нкр=200км (~ 16 витков в сутки): i = 28,5╟
i = 50,7╟
i = 97╟ |
Посадка на ВПП старта
- с семи витков, кроме 6-14 с пяти витков, кроме 2-6,10-15 |
Посадка на любые аэродромы гражданского воздушного флота 1 класса
-
со всех витков, кроме 8,9
со всех витков |
Посадка на подготовленные грунтовые спецплощадки Ø 5км - со всех витков, кроме 8,9
со всех витков |
Посадка на базах Эдвардс, Канаверал, Ванденберг с девяти витков, кроме 7-13 - с десяти витков, кроме 2-4, 9-12 |
|
Потребная длина и класс посадочной полосы |
4 км, специальная ВПП |
2,5-3 км, все аэродромы 1 класса |
Спец.площадка Ø 5км |
4 км, специальная ВПП |
|
Посадочная скорость орбитального корабля, км/ч |
340 |
310 |
посадка на парашютах |
325 |
|
Двигатели системы аварийного спасения (САС), тип и тяга, тс масса топлива, т масса снаряженного двигателя, т удельный импульс, на земле/в вакууме |
РДТТ, 2×350 2×14 2×18-20 235/255 сек |
РДТТ, 1×470 н/д 1×24,5 н/д |
РДТТ, 1×470 н/д 1×24,5 н/дн/д |
- |
|
Экипаж, чел. |
3-9 |
3-9 |
3-9 |
3-9 |
|
Средства для транспортировки орбитального корабля и летной отработки: |
Ан-124 (проект) |
Ан-22 или автономно |
Ан-22, 3М или автономно |
н/д |
Боинг-747 |
[1]
Приведенные в таблице
значения уточнялись в ходе дальней разработки и поэтому отличаются от
параметров МКС "Энергия-Буран". [2] Горизонтальные полеты на внешней подвеске самолета-носителя "Боинг-747" [3] без учета стоимости разработки тяжелого транспортного самолета типа Ан-124 [4] здесь и далее "н/д" обозначает "нет данных" Внимание! В таблице приведены не реальные параметры системы "Space Shuttle", а параметры, которые были известны нашим проектантам в 1975 году. |
Эволюция проектов советской многоразовой
космической системы:
Эти и другие доработки
сделали "Буран" в конце концов таким, каким его узнал весь мир
осенью 1988 года.
В итоге был создан корабль с уникальными характеристиками, способный доставить
на орбиту груз массой 30 т и вернуть на Землю 20 т. Имея возможность взять на
борт экипаж из 10 человек, он мог весь полет выполнять в автоматическом режиме.
Но мы не будем подробно останавливаться на описании "Бурана",
ведь ему и посвящен весь
наш сайт, для нас важнее
другое - еще до его полета конструкторы уже думали о разработке многоразовых
кораблей следующего поколения.
Но
сначала упомянем о проекте одноступенчатого воздушно-космического самолета,
прорабатывавшегося в НИИ-4 (затем ЦНИИ-50) Министерства обороны группой под руководством
Олега Гурко. Первоначальный
проект аппарата был оборудован силовой установкой, состоящих из
нескольких комбинированных прямоточных жидкостных ракетных двигателей,
использующих на этапах атмосферного полета (взлет и посадка)
атмосферный воздух в качестве рабочего тела. Основное отличие
прямоточных ЖРД от классических ПВРД (прямоточных воздушно-реактивных
двигателей) заключалось в том, что если в ПВРД набегающий поток воздуха
сначала сжимается за счет кинетической энергии набегающего потока, а
затем разогревается при сжигании топлива и выполняет полезную работу,
истекая через сопло, то в прямоточном ЖРД воздух разогревается струей
ЖРД, помещенного в воздушный тракт прямоточного двигателя. Помимо
многорежимности (и возможности работы в безвоздушном пространстве как
обычный ЖРД) комбинированный ЖРД на атмосферном участке создает
дополнительную тягу за счет возникновения инжекционного эффекта. В
качестве топлива предусматривался жидкий водород.
В 1974 году у Гурко возникла новая техническая идея, позволяющая существенно
снизить расход топлива за счет размещения в воздушном тракте теплообменника, нагревающего воздух теплом от бортового ядерного реактора.
Благодаря такому техническому решению появилась возможность в принципе исключить
расход топлива при полете в атмосфере и соответствующие выбросы в атмосферу
продуктов сгорания.
Окончательный вариант аппарата, получивший обозначение МГ-19 (Мясищев-Гурко,
М-19, "гурколет"), был выполнен по схеме несущий корпус,
обеспечивающей высокое весовое совершенство аппарата, и был оснащен
комбинированной двигательной установкой в составе ядерного реактора и
комбинированного прямоточного водородного ЖРД.
В первой половине 1970-х годов МГ-19 рассматривался как серьезный конкурент МКС
"Энергия-Буран", однако ввиду меньшей степени проработки и большей степени
технического риски при реализации, а также из-за отсутствия зарубежного аналога,
МГ-19 реализован не был. Тем не менее этот проект до сих пор не рассекречен, и
информация о нем и по сей день крайне скудна.
"После-бурановские" проекты.
Многоцелевая авиационно-космическая система
(МАКС)
В 1981-82 гг. в
НПО "Молния" был предложен проект авиационно-космической системы
"49" в составе самолета-носителя Ан-124 "Руслан", выполнявшего роль I ступени -
воздушного космодрома, и II ступени в составе двухступенчатого ракетного
ускорителя и пилотируемого орбитального самолета, выполненного по схеме "несущий
корпус". В 1982 году появляется новый проект - "Бизань" и его беспилотный аналог
"Бизань-Т", отличающийся от "49" одноступенчатым ракетным ускорителем. Начало
эксплуатации самого большого и грузоподъемного самолета в мире Ан-225 "Мрия"
позволило
"Молнии" разработать проект
Многоцелевой
авиационно-космической системы (МАКС), где роль I ступени выполняет дозвуковой самолет-носитель "Мрия",
а вторая ступень образована орбитальным самолетом, "сидящим верхом" на
сбрасываемом топливном баке. "Изюминкой" проекта является применение двух
маршевых трехкомпонентных ЖРД РД-701 на орбитальном самолете
и дифференциально отклоняемые консоли крыла, как у
орбитального самолета "Спираль".
НПО "Энергия", используя задел по МКС "Энергия-Буран", также предложило целый ряд частично или полностью многоразовых ракетно-космических систем с вертикальным стартом с использованием РН "Зенит-2", "Энергия-М" и многоразовой крылатой разгонной ступени вертикального старта на базе "Бурана". Наибольший интерес вызывает проект полностью многоразового носителя ГК-175 ("Энергия-2") на базе РН "Энергия" со спасаемыми крылатыми блоками обеих ступеней.
Также в НПО "Энергия" велись работы и над перспективным проектом одноступенчатого воздушно-космического самолета (ВКС).
Конечно, отечественные авиационные фирмы не могли отстать и предложили свои концепции многоразовых транспортных космических систем в рамках научно-исследовательской темы "Орел" под эгидой Росавиакосмоса по созданию РАКСа - Российского авиакосмического самолета. Одноступенчатая "туполевская" разработка получила индекс Ту-2000, двухступенчатая "микояновская" - МиГ АКС.
Но в истории нашей космонавтики существовали и бескрылые многоразовые
спускаемые
аппараты с малым аэродинамическим качеством, использовавшиеся в составе
одноразовых космических кораблей и орбитальных станций. Наибольшего успеха в
создании таких пилотируемых аппаратов достигло ОКБ-52 Владимира Челомея. Отказавшись
участвовать в разработке "Бурана", Челомей начал в инициативном порядке
разрабатывать собственный крылатый корабль ЛКС (Легкий космический самолет)
"малой" размерности со стартовым весом до 20 т под свой
носитель "Протон". Но
программа ЛКС не получила поддержки, и в ОКБ-52 продолжили разработку
трехместного возвращаемого аппарата (ВА) в многоразовом исполнении для
использования в составе транспортного корабля снабжения (ТКС) 11Ф72 и военной
орбитальной станции "Алмаз" (11Ф71).
ВА имел стартовую массу 7,3 т, максимальные длину 10,3 м и диаметр 2,79 м. Масса
аппарата на орбите после сброса аварийной двигательной установки - более 4,8 т,
при спуске с орбиты - около 3,8 м. Суммарный "обитаемый" объем ВА - 3,5 м3.
Максимальная масса возвращаемого полезного груза при запуске ТКС с экипажем - до
50 кг, без экипажа - 500 кг. Время автономного полета ВА по орбите - 3 час;
максимальное время нахождения экипажа в ВА - 31 час.
Оборудованный неотделяемым лобовым теплозащитным экраном и запущенный на орбиту
второй раз 30 марта 1978 года под обозначением "Космос-997" (первый полет - 15
декабря 1976 года под именем "Космос-881"), именно ВА Челомея 009А/П2 стал
первым в мире многоразовым космическим аппаратом. Однако по настоянию
Д.Ф.Устинова программа "Алмаз" была закрыта, оставив обширный задел,
использующийся и сегодня при изготовлении модулей российского сегмента МКС.
С начала 1985 года подобный проект -
многоразовый космический корабль "Заря"
(14Ф70) - разрабатывался и в НПО "Энергия" под
ракету "Зенит-2". Аппарат состоял из
многоразового корабля, по форме напоминавшего увеличенный спускаемый аппарат
корабля "Союз", и сбрасываемый перед сходом с орбиты одноразовый навесной отсек.
Корабль "Заря" имел диаметр 4,1 м, длину 5 м, максимальную массу около 15 т при
выведении на опорную орбиту высотой до 190 км и наклонением 51,60, в том числе
массу доставляемых и возвращаемых грузов соответственно 2,5 т и 1,5-2 т при
экипаже из двух космонавтов; 3 т и 2-2,5 т при полете без экипажа, или экипажа
до восьми космонавтов. Возвращаемый корабль мог эксплуатироваться в течение
30-50 полетов. Многоразовость достигалось за счет применения
"бурановских"
теплозащитных материалов и новой схемы вертикальной посадки на Землю с помощью
многоразовых ЖРД для гашения вертикальной и горизонтальной скоростей посадки и
сотового амортизатора корпуса корабля для исключения его повреждений.
Отличительной
особенностью "Зари" было размещение посадочных двигателей (24 ЖРД
тягой 1,5 тс каждый, работающих на компонентах перекись водорода - керосин, и 16
однокомпонентных ЖРД тягой 62 кгс каждый для управления спуском) внутри прочного
корпуса корабля.
Проект "Зари" был доведен до стадии завершения выпуска рабочей документации, но
в январе 1989 года был закрыт из-за отсутствия финансирования.
Логика развития пилотируемой космонавтики и экономические реалии России поставили задачу разработки нового пилотируемого корабля - вместительного, недорогого и эффективного транспортного средства для ближнего космоса. Таким и стал проект космического корабля "Клипер", вобравшего в себя опыт проектирования многоразовых кораблей. Будем надеяться, что у России хватит разума (а главное, средств!) реализовать новый проект и "Клипер" не разделит судьбу своих предшественников, а будет долго и надежно служить нашей космонавтике.
Описание разработки ОК
"Буран" в книге "Ракетно-космическая
корпорация "Энергия" имени С.П.Королева:
1946-1996".
Смотри также:
- статью С.В.Андреева "Развитие
многоразовых космических кораблей";
- статью
"Проект Спираль" В.Лебедева;
- статью
"Как родился проект "Энергия-Буран",
автор - В.Гладкий
- статью "Многоразовый корабль с вертикальной посадкой"
И.Афанасьева
Самолет-аналог БТС-02 ГЛИ
на авиасалоне МАКС-99 (фоторепортаж) Смотри также "Летающие аналоги ОК "Буран" и рассказ о передаче в лизинг БТС-02 и репортаж об отправке |
При создании этой страницы были использованы материалы из статьи С.Александрова "Вершина" в журнале "Техника Молодежи", N2/1999 стр 17-19, 24-25
Web-master: ╘Вадим Лукашевич 1998-2006
E-mail: buran@buran.ru