Владимир Молодцов - Пилотируемые космические полеты

На первом этапе предполагалось создать экспериментальный гиперзвуковой самолет ЭГС с максимальной скоростью полета до М=5-6, а на втором – экспериментальный ВКС – прототип одноступенчатого многоразового ВКС, обеспечивающий проведение летного эксперимента во всей области полетов, вплоть до выхода в космос. В связи с кризисом экономики в 1992 году работы по Ту2000 были приостановлены.

В 1981 году в ОКБ имени А. И. Микояна был разработан проект гиперзвукового пассажирского самолета, получившего имя «Владимир».Схема его была достаточно оригинальна. Во-первых, оригинальна сама двигательная установка, основой которой являются модули прямоточных воздушно-реактивных двигателей изменяемой геометрии со сверхзвуковым горением. Но ПВРД начинают работать со скорости М=2. Если использовать турбореактивные двигатели для начального разгона, то дальше они становятся мертвым грузом. Решение было найдено за счет размещения ЖРД внутри ПВРД - в результате получается ракетно-прямоточный воздушно-реактивный двигатель, который работает в диапазоне скоростей М=210. После набора силы прямоточным двигателем ракетный исполняет роль регулируемого конуса управления скачками уплотнений на остальных режимах работы. Во-вторых, использование переохлажденного “шугообразного” водорода позволяет уменьшить объем топливных баков и обеспечить накопление на борту атмосферного кислорода, необходимого для работы ракетного двигателя. В-третьих, топливные баки изолированы от пассажирского салона за счет применения трехфюзеляжной схемы, где левый и правый фюзеляжи – баки с водородом, а центральный – пассажирский салон и кабина экипажа. Длина фюзеляжа составит 120 метров, а размах крыльев – 100 метров. Из этого следует и четвертая особенность. Для взлета аппарата таких размеров используется водная поверхность, то есть аквадром, причем при взлете и посадке используется эффект экрана, что позволяет снизить скорость отрыва до 60-80 км/час.

На базе такого гиперзвукового самолета может быть создан двухступенчатый воздушно-космический самолет. При этом в центроплане часть пассажирских отсеков превращаются в грузовой отсек, топливные баки с кислородом и водородом, а в его хвостовой части устанавливаются дополнительные жидкостные ракетные двигатели. После набора высоты 70-80 км при скорости М>8 отстыковываются боковые опустевшие фюзеляжи, которые в автоматическом режиме возвращаются на свой аквакосмодром. Вторая же ступень с помощью ЖРД выходит на орбиту. Между прочим, часть кислорода для ЖРД можно накапливать при полете в атмосфере.

Создание работоспособного гиперзвукового ПВРД – сложнейшая научно-техническая задача. И для ее решения требуются немалые усилия. Тем значительнее достижения, которые были получены в нашей стране несмотря на известные экономические трудности. Ведущей организацией в этом направлении, как уже говорилось, является ЦИАМ. Была создана гиперзвуковая летающая лаборатория «Холод», снабженная экспериментальным ГПВРД. В качестве носителя использована серийная зенитная ракета 5В28 зенитно-ракетного комплекса С200, созданная под руководством П. Д. Грушина. Вместо боевой части и головки самонаведения на ГЛЛ установлен неотделяемый экспериментальный блок с ГПВРД, который имеет осесимметричную камеру сгорания и воздухозаборник с коническим центральным телом. В качестве топлива используется водород.

Летные испытания гиперзвуковой летающей лаборатории «Холод» начались 27 ноября 1991 года. Всего было проведено 5 пусков. Гиперзвуковой двигатель работал на высоте 25-30 км. Случались и неудачи, когда не удавалось запустить ГПВРД. Тем не менее, при полете 12 февраля 1998 годабыла достигнута скорость М=6,41на высоте 27 км, а время работы ГПВРД составило 77 секунд. И это все при том, что за границей работы по ГПВРД практически не вышли за стены лабораторий. Правда, в 1998 году компания «Микрокрафт» по заданию Научно-исследовательского центра НАСА имени Лэнгли создала летающую лабораторию HyperX для демонстрации ГПВРД, которая получила название Х43. Она вместе с ракетой «Пегас» подвешивается под крылом самолета Б52. После сброса на высоте 13 км ракета разгоняет аппарат Х43 до высоты порядка 30 км. Далее производится запуск ГПВРД, который обеспечивает разгон до скорости М=10. Однако при попытке запуска 2 июня 2001 годапроизошел взрыв ракеты «Пегас», и летающая лаборатория была потеряна.

В настоящее время специалисты ЦИАМ совместно с реутовским НПО Машиностроения работают над созданием экспериментального гиперзвукового летательного аппарата ЭГЛА, имитирующего компоновку, очертания и режимы полета перспективных воздушно-космических самолетов. На сей раз носителем послужит межконтинентальная баллистическая ракета УР100. Сам ЭГЛА представляет собой аппарат в виде удлиненного конуса с треугольным крылом и вертикальным стабилизатором. В нижней части фюзеляжа ГЛА смонтированы модули экспериментального ГПВРД с камерой сгорания прямоугольного сечения, а в хвостовой части – бак с жидким водородом.

Полет ЭГЛА начинается с вертикального старта и выведения на пологую баллистическую траекторию. При повторном входе в атмосферу будет включен ГПВРД, который будет работать на высотах 40-50 км. Предстоит освоить скорости М=6-14. После окончания водорода последует гиперзвуковое планирование, которое завершится парашютной посадкой.

Создание гиперзвуковых летательных аппаратов помимо двигателей требует решения и множества других проблем. Поэтому и первый полет такого аппарата состоится не ранее, чем через 12-15 лет. Но, скорее всего переход к одноступенчатым многоразовым ВКС произойдет через 25-30 лет и только тогда, когда помимо создания ГПВРД удастся снизить “сухую” массу ВКС на 30 по сравнению с системами «Спейс Шаттл» и «Энергия» – «Буран», что пока нереально. Такие выводы были сделаны в рамках программы «Орел». Эта научно-исследовательская и экспериментальная работа проводилась с 1993 по 1996 год по заказу Российского Космического Агентства для исследования тенденций развития и возможностей отечественных многоразовых средств выведения. В работе приняли участие ведущие отечественные научные и промышленные аэрокосмические организации. Рассматривались частично и полностью многоразовые аппараты. В результате наиболее перспективными концепциями ближайшего будущего (5-10 лет) были признаны частично многоразовая ракетно-космическая система (МРКС), в том числе всеазимутальная двухступенчатая ракета-носитель со спасаемой первой ступенью, и частично многоразовая многоцелевая авиационно-космическая система (МАКС). В более отдаленной перспективе наиболее предпочтительным выглядит создание одноступенчатого многоразового космического ракетоплана (МКР), а также двухступенчатой многоразовой многоцелевой авиационно-космической системы (МиГАКС).