Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Этого недостатка лишена схема с параллельным расположением ступеней. Не случайно, что подобных вариантов многоразовых транспортных космических кораблей оказалось значительно больше. Одним из них явился проект «Астророкет»или AR14Bкомпании «Мартин». МТКС «Астророкет» представляет собой двухступенчатую систему с параллельным расположением ступеней (животом друг к другу). Обе ступени пилотируются экипажем из трех человек. Общая стартовая масса системы 1125 тонн, масса выводимой полезной нагрузки – 22,7 тонны.

Первая ступень имеет плоскую верхнюю поверхность, концы крыльев отогнуты вниз и на них размещены органы управления. Размах крыльев составляет 23,3 метра, а длина – 48,6 метров.

Орбитальный корабль своей нижней плоскостью размещается на первой ступени, концы крыльев отогнуты вверх. Размах крыльев составляет 21,6 метров, а длина – 42 метра.

Старт производится вертикально. Разделение ступеней происходит на высоте 65 км при скорости 2640 м/с. После разделения первая ступень с помощью четырех ТРД, расположенных по бокам хвостовой части, возвращается на Землю и садится по самолетному на аэродром. Посадку орбитального корабля обеспечивают два ТРД.

По своему интересен трехмодульный проект многоразовой космической транспортной системы «Мустард»английской компании «Бритиш Эйркрафт корпорейшн» (ВАС). Система, обеспечивающая выведение на орбиту полезного груза массой 3 тонны, состоит из трех пилотируемых ступеней, одинаковых по конструкции и геометрии. Две ступени выполняют функции разгонных ступеней и служат носителями топлива, а третья является орбитальным аппаратом. Все три ступени после выполнения своих функций возвращаются на стартовую базу. Каждая ступень имеет стартовый вес 142 тонны, из которых 115-118 тонн приходится на топливо (жидкий кислород и жидкий водород). Ступени соединены параллельно в три слоя, либо под 120 друг к другу.

По аэродинамической компоновке каждая ступень представляет собой аппарат с подъемной силой типа «несущий корпус». В момент старта одновременно включаются ракетные двигатели всех ступеней. Выключение двигателей ускорителей первой ступени происходит через 150 секунд на высоте 46 км при скорости полета около 2 км/с. На участке пассивного полета происходит перекачка остатков топлива из баков ускорителей первой ступени в баки орбитального аппарата, после чего производится разделение ступеней. После разделения ускорители первой ступени входят в атмосферу, на дозвуковой скорости включаются ТРД, которые обеспечивают посадку на аэродром.

Орбитальный аппарат производит повторное включение двигателей, с помощью которых выходит на орбиту. Вход в атмосферу совершается с углом атаки 40 при аэродинамическом качестве на гиперзвуке 1,0. Снижение в атмосфере и посадка аналогична первым ступеням.

Для многоразовых систем вертикального старта и горизонтальной посадки помимо двух- и трехмодульных схем рассматривались и так называемые полутораступенчатые схемы с неспасаемыми топливными баками. Один из таких многоразовых транспортных кораблей был представлен в проекте «Стар Клиппер»компании «Локхид». В конструктивном отношении корабль, в плане напоминающий самолет с дельтовидным крыло, представляет собой аппарат, по бокам к которому крепятся два сбрасываемых топливных бака. Аэродинамическое качество корабля на гиперзвуке составляет 2,0.

Стартует корабль вертикально с помощью трех кислородно-водородных ЖРД тягой по 160 тонн. Масса выводимой на орбиту полезной нагрузки составляет 11,3 тонны.

Между прочим, при выборе схемы МТКС «Спейс Шаттл» также пришли к подвесному топливному баку. Однако в середине 60-х годов такая измена принципу многоразовости казалась необоснованной.

При всей технической реализуемости схем вертикального старта и горизонтальной посадки они имели тот недостаток, что на этапе выведения на орбиту абсолютно не использовались подъемная сила крыльев и кислород атмосферы. Не случайно, что довольно много проектов многоразовых систем было посвящено именно проектам с горизонтальным стартом. Два достаточно похожих проекта появилось в ФРГ. Их разработали фирмы «Юнкерс»и «Бёлков». В обоих проектах двухступенчатые крылатые системы разгонялись по рельсам с помощью специальной реактивной тележки, работающей на паре. В проекте фирмы «Юнкерс» длина рельсового пути составляла 3,2 км, а скорость в конце разгона – 250 м/с. Схему двухступенчатого транспортного корабля фирма «Юнкерс» позаимствовала у американской компании «Мартин». Стартовый вес системы – 150-250 тонн. Корабль способен вывести на орбиту полезный груз массой 2-3 тонны. Для посадки обоих ступеней на аэродром используются турбореактивные двигатели.

Несколько похожую схему использовала в своем проекте английская компания «Бристоль Сидли». В ней также предусматривался запуск двухступенчатой космической транспортной системы с помощью катапульты. Однако ускоритель первой ступени вместо ЖРД оснащен комбинированной силовой установкой их ТРД и ПВРД. В этом случае разделение первой и второй ступеней происходит на высоте 30 км при скорости М=10-14. Дальнейший вывод на орбиту осуществляется с помощью ЖРД орбитального аппарата. Общий стартовый вес системы составляет 275 тонн, а масса орбитального аппарата – 50 тонн.

В совместном проекте, представленном Национальным обществом конструирования и производства авиационных двигателей ( SNECMA) и объединением западногерманских авиационных фирм для опытно-конструкторских работ ERNO, ускоритель первой ступени массой 120 тонн представляет собой гиперзвуковой самолет-разгонщик, оснащенный четырьмя комбинированными турбопрямоточными двигателями. Орбитальная ступень массой 80 тонн в форме несущего корпуса размещается под фюзеляжем разгонной ступени.

Старт системы происходит с взлетно-посадочной полосы. До скорости М=4 турбопрямоточные двигатели работают на керосине, а свыше этой скорости на водороде. Разделение ступеней происходит на высоте 35 км при скорости М=7. Масса выводимого на орбиту полезного груза составляет 3 тонны.

Особый интерес для нас представляют проекты французской фирмы «Дассо», продемонстрированные в январе 1964 годана симпозиуме по аэрокосмическим исследованиям в Брюсселе. Первый мало чем отличается от предыдущего проекта. Разве что разгон первой ступени свыше скорости М4 осуществлялся с помощью ЖРД а не ПВРД, да масса системы несколько отличалась: вес системы – 230 тонн, вес разгонной ступени 162 тонны и вес орбитального аппарата – 68 тонн. Во втором проекте этой же фирмы первая ступень была такой же по форме, но меньше по размерам весу. Стартовая масса самолета-разгонщика составляла 107 тонн. Орбитальный аппарат был еще меньше и весил всего лишь 11 тонн. Но фокус заключался в том, что для выведения его на орбиту после отделения от первой ступени использовался одноразовый ракетный ускоритель. Ну, чем не «Спираль»? Тем более что работы по «Спирали» начались лишь через полтора года. Одним словом – хорошо в СССР была поставлена служба научно-технической информации.