НА КРЫЛЬЯХ ИЗ КОСМОСА

ВОЗДУШНО-ОРБИТАЛЬНЫЙ САМОЛЕТ «СПИРАЛЬ». В начале 1960-х годов, после создания 30-го ЦНИИ Министерства обороны СССР, в его ряды влилось много выпускников Военно-воздушной академии имени Н.Е. Жуковского. Со свойственной молодежи энергией и не имея достаточного опыта, они начали генерировать многочисленные идеи, среди которых было предложение разработать авиационно-космическую систему, состоящую из самолета-разгонщика и орбитального самолета (ОС). Основным назначением системы было снабжение орбитальных станций, хотя не исключались и другие задачи, включая разведку и борьбу с искусственными спутниками земли (ИСЗ) вероятного противника.

Поддержал эту работу и ЦАГИ, возглавляемый тогда В.М. Мясищевым, но в рамках программы научно-исследовательских и опытноконструкторских работ. Удивительного в этом ничего нет. Тема была очень перспективной и впоследствии это принесло свои результаты. Затем к программе подключились и специалисты Летно-исследовательского института, в стенах которого было разработано семейство беспилотных орбитальных ракетопланов, сокращенно обозначавшихся как «БОР».

На бумаге все выходило довольно просто и благодаря кажущейся простоте удалось убедить руководство министерства обороны и авиационной промышленности в своей правоте, тем более, что для последнего это был значительный куш от «финансового пирога». Но в МАПе были осторожны и для начала в план опытного строительства включили лишь создание демонстрационного образца пилотируемого воздушноорбитального самолета, получившего обозначение «Спираль», включавшего гиперзвуковой разгонщик (изделие 205) и орбитальный самолет (изделие 105) с двухступенчатой ракетой.

В то время за рубежом, особенно в США, проводились широкомасштабные исследования по созданию ракетопланов многоразового использования, в том числе и двухступенчатых с самолетом-разгонщиком. Все это достаточно широко освещалось на страницах иностранных авиационных изданий, и впоследствии оказало в СССР сильнейшее влияние на выбор аэродинамической схемы воздушно-космической системы и ОС. Наиболее заметно это было на ОС, представлявшем собой летающее крыло с несущим корпусом и складываемыми несущими консолями. Эти консоли в основном и отличали его от американских проектов Х-20 и Х-24.

Изделие «105.11» с передними колесными опорами шасси

Причиной повышенного интереса к такой схеме было наивыгоднейшее соотношение ее площади в плане и внутреннего полезного объема. При этом обеспечивались достаточно высокие значения аэродинамического качества на сверх- и дозвуковых скоростях, гарантировавшие при спуске требуемую маневренность в горизонтальной плоскости.

Расчеты показали, что для вывода ОС весом 10 300 кг на орбиту ИСЗ требовался самолет-разгонщик со взлетным весом не менее 52 000 кг. В этом случае стартовый вес воздушно-орбитального самолета составил бы 115 тонн. Но на этом его проектирование приостановили. Дело в том, что более глубокая проработка вопроса создания гиперзвукового самолета-разгонщика, разработка которого велась с 1967 года, подтвердила чрезвычайную сложность поставленной перед промышленностью задачи, для решения которой в те годы понадобилось бы не менее 15 лет.

Правда, рассматривался и альтернативный вариант запуска ОС — с помощью ракеты-носителя (PH). Самой мощной в то время была PH «Союз», использовавшаяся для запуска одноименных пилотируемых космических кораблей, но ее грузоподъемность была недостаточной для выведения ОС. Что касается PH «Протон», то с ее помощью пилотируемые объекты в космос никогда не выводили. Получается, что «Спираль», оставшись без носителя, была обречена.

Сказал свое слово и новый министр обороны маршал Гречко, посчитавший все это фантастикой, и, как ни странно, оказался прав.

Проектирование системы развернулось на Московском машиностроительном заводе (ММЗ) «Зенит», но оно не дошло даже до стадии технических предложений. Однако работу по ОС не прекратили, поскольку любой результат, полученный в ходе ее разработки, в перспективе мог принести существенную пользу. В связи с этим позволю себе подробнее остановиться лишь на единственном построенном аналоге орбитального самолета.

Разработка аванпроекта аналога «Спираль» — экспериментального пилотируемого орбитального самолета (ЭПОС) — началась в Дубненском филиале ММЗ «Зенит» на основании приказа МАП № 184 от 30 июля 1965 года, а возглавлял эту работу (до середины 1971 года) главный конструктор Г.Е. Лозино-Лозинский. Одноместный аналог орбитального самолета разрабатывался с учетом его старта с самолета-носителя Ту-95КМ и рассчитывался на скорость полета до 8000 км/ч на высотах 80 — 120 км. Начало летных испытаний первоначально планировалось в IV-м квартале 1967 г.

При этом первостепенной задачей ОКБ было подтверждение расчетных характеристик орбитального самолета. С этой целью запланировали разработку трех его вариантов — дозвукового (изделие 105.11), сверхзвукового (105.12) и гиперзвукового (105.13).

Тогда военные эту работу рассматривали очень серьезно и спустя год для подготовки летчиков ОС в Центре подготовки космонавтов (ЦПК) сформировали группу, в которую вошли Г.С. Титов, А.П. Кукпин, В.Г. Лазарев и A.B. Филипченко.

В 1969 году, после реорганизации ЦПК был создан 4-й отдел 1-го управления во главе с Г.С. Титовым, в который в том же году вошли: Л.Д. Кизим, B.C. Козельский и Ю.В. Малышев. Впоследствии отдел пополнился еще шестью космонавтами, но в 1973 году его расформировали в связи с прекращением работ по проекту «Спираль».

Произошло это, видимо, после того, как осознали невозможность создания авиационно-космической системы в предложенном виде.

Схема аналога экспериментального орбит

Экспериментальный воздушноорбитальный самолет «205»

Изделие «105.11» представляло собой несущий корпус с зафиксированными в горизонтальной плоскости концевыми несущими консолями.

Каркас несущего корпуса представлял собой ферменную конструкцию без теплозащитного экрана, который должен был крепиться на шарнирах (для исключения деформаций при аэродинамическом нагреве) нижней части лишь изделия «105.13». Сверху на хвостовой части корпуса находились балансировочные щитки.

Вход в кабину пилота осуществлялся через люк в верхней части корпуса ОС.

Особенностью планера была не только его форма, но и конструкционные материалы. Так нижняя часть фюзеляжа изготавливалась из ниобиевого сплава, поворотные консоли крыла — из стали ВНС-2, их носки, а также элероны и киль — из титанового сплава ОТ4-1. Кабина изготавливалась из сталей ВНС-2 и ВНС-4. Исключение составила менее нагреваемая верхняя часть несущего корпуса, изготовленная из алюминиевого сплава Д-19.

Убирающиеся шасси имело четыре опоры с амортизаторами и лыжами в виде тарелок. Сделано это было для облегчения машины. Все опоры убирались в ниши, расположенные вне теплозащитного экрана.

Система управления включала руль направления и односекционные элевоны для управления на атмосферном участке полета в каналах крена и тангажа, а также отклоняемые щитки для продольной балансировки машины. На «изделии 105.13» должны были использоваться верньерные ЖРД системы газодинамического управления и газовые рули ЖРД.

Носовая часть изделия «105.11» с металлическим чехлом датчика угла атаки

Носовая опора лыжного шасси

Беспилотный орбитальный ракетоплан БОР-2

Силовая установка включала короткоресурсный ТРД РД36-35К для автономных полетов облегченной машины и предпосадочного маневрирования, а на «изделии 105.13» — два разгонных ЖРД для выхода в космос. Воздухозаборник ТРД располагался в основании киля и на активном участке полета был закрыт специальной створкой.

Кроме этого, имелась пневмосистема управления шасси и створкой воздухозаборного устройства.

Постройку всех трех аналогов изделия «105» запланировали на Дубненском машиностроительном заводе (ДМЗ). При этом на предприятии изготовили первый летный экземпляр («105.11»), головную часть фюзеляжа, консоли крыла и элевоны, вертикальное оперение с рулем направления, поворотную створку воздухозаборного устройства и тормозные щитки для тепловых испытаний, а также планер для статических испытаний.

Кабина пилота, видимо, не имела герметизации, но была оснащена катапультным креслом пилота КМ-1.

ЛЕТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Испытания аналога проводились на базе НИИ ВВС в г. Ахтубинске Астраханской области, где находится филиал ОКБ Микояна. Ведущим летчиком-испытателем аналога был назначен А.Г. Фастовец, ранее привлекавшийся для отработки системы управления ОС на пилотажном стенде МК-10 в ЦАГИ. Участвовали в испытаниях и специалисты института во главе с ведущими инженерами В. Орловым и В. Чернобривцевым.

Подвеска самолета «105.11» под носителем Ту-95К

Траектории полета орбитального самолета «105.13»

Летные испытания ОС начались 2 декабря 1975 года. На первом этапе определяли запасы путевой устойчивости и управляемости самолета при движении его по грунтовой 5-км взлетно-посадочной полосе (ВПП) на колесно-лыжном шасси (передние лыжные опоры заменили неубираемыми со свободно ориентирующимися колесами), действующие на него нагрузки и взлетно-посадочные характеристики. Выяснилось, что по мере увеличения скорости разбега аналог уводит в стороны от воображаемой центральной оси ВПП иногда до 150 — 180 м (при ширине ВПП 500 м). Выход нашли, убрав в нейтральное положение щитки и разгрузив задние опоры лыжного шасси.

На этом же этапе 20 июля 1976 года состоялся первый подлет аналога. Затем А. Фастовец 11 октября выполнил и первый вылет с перелетом на другую грунтовую ВПП, расположенную в 20 км.

Испытания проходили успешно, и это позволило в следующем году приступить ко второму этапу — старту аналога с авиаматки — переоборудованного стратегического ракетоносца Ту-95КМ. При этом ОС «105.11» подвешивался на балочном держателе БД-205, предназначенном для крылатой ракеты Х-20М, и находился в полуутопленном положении. Правда, пришлось преодолеть одну существенную трудность.

Ракета Х-20 имела лобовой воздухозаборник, позволявший запускать ее ТРД в совместном с носителем полете. На ОС воздухозаборник располагался в основании киля, полностью находившегося в грузовом отсеке носителя. В связи с этим на Ту-95КМ пришлось смонтировать соответствующую систему наддува воздуха.

Перед стартом аналог выдвигался из фюзеляжа носителя, осуществлялся запуск ТРД — и происходило его отделение.

Перед началом второго этапа испытаний на аналоге вернулись к прежним передним опорам шасси с лыжами и в июле 1977 года вновь приступили к пробежкам по грунтовой ВПП, но неудачно. Силы трения лыж о засохший и потрескавшийся глинистый грунт были столь велики, что накрепко удерживали машину на месте. Выход нашли, использовав для размягчения земли… сок астраханских арбузов, в изобилии росших в степи. Эти испытания подтвердили возможность безопасного выполнения пробега аппарата на лыжах по грунту.

Здесь следует отметить еще одну особенность совместных полетов ОС и носителя. В авиации было немало случаев несанкционированного сброса грузов, размещенных на внешней подвеске самолетов. Поэтому во избежание этого пилот подвешенного самолета находился в кабине, оборудованной в грузовом отсеке носителя. По достижении заданной высоты он переходил в кабину экспериментальной машины и приступал к выполнению предписанного задания. Правда, иногда это табу приходилось нарушать, все зависело от конкретного задания. Но при выполнении посадки всей системы пилота ОС обязывали находиться в кабине носителя.

Осенью 1977 года был выполнен ряд совместных полетов и после доработки носителя 27 октября приступили к автономным полетам с отделением от него ОС. Первый «сброс» с Ту-95КМ, пилотируемого подполковником А. Обеловым, осуществили на скорости 420 км/ч по прибору с высоты 5500 м перпендикулярно створу посадочной глиссады аэродрома. Орбитальный самолет, отделившись от носителя, круто опустил нос, снижаясь с вертикальной скоростью 50 -70 м/с. Полет был блестяще завершен.

В 1977 — 1978 годах состоялось еще пять полетов аналога с отцепкой от Ту-95КМ и посадкой на грунтовую ВПП полигона Грошево. Три из них выполнил А. Фастовец и по одному П. Остапенко и В. Урядов. Помимо них на ОС летали летчики-испытатели А. Федотов, В. Меницкий и И. Волк.

В ходе летных испытаний самолета «105.11» с двигателем РД36-35К были достигнуты максимальная скорость 550 км/ч и четырехкратная перегрузка. При этом максимальный угол крена достигал 78°.

В последнем полете 13 сентября 1978 года при посадке, проходившей против солнца, поломалась одна из опор шасси из-за столкновения аппарата с камнем на ВПП.

Кроме изделия «105.11» в Дубне разработали аналог ОС для испытаний на сверхзуковой скорости «105.12» (заводской № 7510511201), но изготовили его в 1976 году на Тушинском машиностроительном заводе. В отличие от предшественника, аппарат был оборудован поворотными несущими консолями и сбрасываемым ЖРД от зенитной ракеты системы С-25.

После отделения изделия «105.12» от самолета-носителя на высоте 11 000 м, летящего со скоростью, соответствующей числу М=0,8, летчик должен был запустить ЖРД и разогнаться до числа М=1,69 с набором высоты. После чего на высоте 15 500 м ускоритель сбрасывался.

Самолет, двигаясь по баллистической траектории, поднимался на 16 500 м и, погасив скорость до звуковой, начинал планирующий полет. На высоте около 6000 м и скорости 420 км/ч летчик запускал ТРД и совершал посадку на грунтовую ВПП аэродрома.

*Достигнутая.

Изделие «105.11» доставили в Монинский музей ВВС на трейлере

Изделие «105.11» в экспозиции Монинского музея ВВС

К моменту окончания работ по «Спирали» на ТМЗ успели собрать лишь фюзеляж гиперзвукового аналога «105.13» (№ 7510511301), который впоследствии использовали для испытаний теплозащитного экрана.

В 1975 году началась разработка многоразовой космической системы и по предложению НПО «Молния» орбитальный корабль проектировался по схеме «несущий корпус», с использованием опыта, полученного при создании «Спирали». Но уже на этапе технического проекта остановились на схеме американского «Спейс шаттла». Но это уже другая история.

Н. ЯКУБОВИЧ