Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

Такой лакомый кусочек упустить было нельзя, и все ведущие аэрокосмические фирмы США вступили в борьбу за получение контракта на создание Х30. Среди них – «Рокуэлл Интернешнл», «Макдоннел Дуглас», «Дженерал Дайнэмикс». В апреле 1986 года были заключены основные контракты с промышленными фирмами. В июле 1986 года между НАСА и Министерством обороны был подписан заключительный меморандум. Постепенно стал вырисовываться облик ВКС. Эксперты полагали, что стартовая масса космического самолета составит 147 тонн, длина в пределах 46-61 метров, а размах крыльев 33 метра. Пилотировать аппарат будет экипаж из двух человек. В качестве комбинированной двигательной установки, конструктивно объединенной с планером, будут использованы 3-5 ГПВРД и один жидкостной двигатель тягой 23-32 тонны. Масса полезного груза, выводимого на низкую околоземную орбиту, составляет 9 тонн.

Нерешенных задач было много. Это и снижение сухой массы конструкции, и уменьшение веса теплозащитного покрытия, и применение “шугообразного” водорода и его хранение. Но наибольшую головную боль доставляла двигательная установка. На каждом этапе полета требовался свой тип двигателя. Для взлета ВКС с аэродрома и разгона до М=2 использовался турбореактивный двигатель, далее начинали работать прямоточные воздушно-реактивные двигатели и ПВРД со сверхзвуковым горением, при М>7 уже работал гиперзвуковой ПВРД и до высот 80-100 км, ну а для выхода на орбиту нужен был ЖРД. Использование отдельно всех типов ДУ резко увеличивало сухую массу ВКС. Требовалась комбинированная двигательная установка, работающая в разных диапазонах скоростей. Но сначала нужно был все-таки освоить гиперзвуковые скорости.

К началу 90-х годов тихо скончалась стратегическая оборонная инициатива, одновременно была урезана и программа строительства орбитальной станции «Фридом». Все это вместе привело к уменьшению военного и космического бюджетов. Таким образом, рушилось технико-экономическое обоснование проекта NASP. Потребное количество полетов ВКС уменьшалось, срок окупаемости, естественно, возрастал. Росли и потребные затраты на создание NASP: они уже составили 15-17 миллиардов долларов при начальных 5 миллиардах. Поэтому в мае 1993 года командование ВВС США и руководство НАСА пришли к выводу о необходимости приостановить разработку прототипа NASP Х30.

В настоящее время продолжаются в минимальном объеме лишь отдельные исследования по проблемам создания ГПВРД. Ясно, что создание одноступенчатых аэрокосмических самолетов с гиперзвуковыми двигателями при современном уровне технологий практически невозможно. Требуется огромный объем исследований и, возможно, объединение усилий многих стран.

Работы в США по гиперзвуковому ракетоплану NASP подстегнули аналогичные работы в СССР. По этому поводу вышли даже два Постановления правительства (27 января и 19 июня 1986 года), а Министерство обороны выдало техническое задание от 1 сентября 1986 года. К этой работе подключилось и НПО «Энергия», хотя самолеты – не его профиль. В проекте многоразовой космической системы аэродромного базирования основу составляет воздушно-космический самолет, представляющий собой гиперзвуковой ракетоплан с комбинированной многорежимной двигательной установкой на основе турбопрямоточного воздушно-реактивного двигателя и линейного ЖРД. Начальная масса ВКС не превышает 700 тонн, масса конструкции составляет 140 тонн, масса полезного груза – не менее 25 тонн при выведении на опорную орбиту высотой 200 км и наклонением 51. Длина ВКС составляет 71 метр при размахе крыльев 42 метра. Воздушно-космический самолет предназначался для оперативного экономически эффективного выведения полезных нагрузок на низкие орбиты, технического обслуживания орбитальных группировок, а также решения оборонных задач в космосе и из космоса.

Не остались в стороне, конечно, и авиационные КБ. В принципе, еще в 1968-1971 годах в ОКБ А. Н. Туполева в проработке находилось несколько технических предложений по ВКС с горизонтальным стартом и посадкой. Взлетная масса летательных аппаратов, согласно проектов, достигала 300 тонн. В качестве силовой установки предлагалось использовать ЖРД на тепловыделяющих элементах с использованием ЯСУ, в качестве рабочего тела – водород. Рассматривались варианты многоэтапного вывода полезных нагрузок с ВКС, находящихся на орбите вокруг Земли, на межпланетные орбиты с использованием ионных и плазменных маршевых двигателей. В тот период основное внимание ОКБ было сосредоточено на СПС-1 и многорежимных тяжелых боевых самолетах. На развертывание крупномасштабных и дорогостоящих исследовательских работ по одноступенчатым ВКС не было ни средств, ни свободных необходимых научно-технических и людских ресурсов, кроме того, до первых успехов в американской программе по шаттлу военные не проявляли особого интереса к проектам отечественных ВКС, делая традиционно ставку в оборонных космических программах на традиционные ракетно-космические системы. Поэтому все эти оригинальные предложения ОКБ не вышли из стадии эмбрионального состояния.

С началом работ на Западе по одноступенчатым ВКС, работы по данной тематике оживились и в СССР. К середине 80-х годов совместно с ЦАГИ, ОКБ Н. Д. Кузнецова, с другими предприятиями и организациями отечественного ВПК ОКБ подготовило ряд конкретных технических предложений по созданию авиационно-космической системы на базе одноступенчатого орбитального самолета с маршевой и корректирующей силовыми установками на основе ЖРД, с наземным или воздушным стартом с тяжелых самолетов-носителей.

Следующим этапом в создании одноступенчатого ВКС в ОКБ А. Н. Туполева стало начало проектирования летательного аппарата с маршевой силовой установкой, построенной на комбинации двигателей принципиально различного типа (ТРД+ПВРД+ЖРД). За прошедшие годы ОКБ удалось накопить большой научно-технический и технологический материал, дающий возможность перейти к практической реализации проекта одноступенчатого ВКС. По теме одноступенчатого орбитального ВКС ОКБ за эти годы подготовило несколько проектов, отличавшихся различными техническими решениями в части компоновки летательного аппарата и его силовой установки. Одним из последних проектов стал проект, получивший обозначение самолет «2000» или Ту-2000с комбинированной силовой установкой (ТРД + ШПВРД + ЖРД), при этом ШПВРД означает широкодиапазонный ПВРД.

Как уже говорилось, в ответ на разработку США трансатмосферного X-30 (NASP) Министерство обороны 1 сентября 1986 года на основании постановлений правительства СССР от 27 января и 19 июля 1986 года о создании эквивалента выпустило техническое задание на одноступенчатый многоразовый воздушно-космический самолет (МВКС). МВКС должен был обеспечить эффективную и экономичную доставку на околоземную орбиту; обеспечить высокоскоростную трансатмосферную межконтинентальную транспортировку, и решение военные задач, как в атмосфере, так и в ближнем космическом пространстве. Из представленных ОКБ А. Н. Туполева, ОКБ А. С. Яковлева и НПО «Энергия» проектов одобрение получил Ту-2000, разработанный совместно с Центральным институтом авиационного моторостроения имени П. И. Баранова. Выполненный по схеме “бесхвостка” он должен иметь размах крыла 28,7 метра, длину 64,8 метров и стартовую массу 280 тонн при полезной нагрузке 4,6 тонны. Самолет рассчитан на 100 полетов, взлет и посадку на существующих аэродромах. Основой такого аппарата служит гиперзвуковой ПВРД с использованием забортного кислорода. В качестве топлива используется водород, который хранится на борту в «шугообразном» состоянии и служит также для охлаждения корпуса ВКС. Участие в работах по созданию двигателя приняло ОКБ имени А. М. Люльки.