Космические проекты советских авиаконструкторов

Исторически сложилось, что авиация и ракетно-космическая отрасль в России всегда были тесно взаимосвязаны. Все знаменитые исследователи космоса, изобретатели и космонавты начинали свой путь именно с военной или с гражданской авиации. Практически все отечественные авиационные конструкторские бюро пробовали себя и в ракетно-космической области.                                                

Достаточно вспомнить разработанную в середине 1960-х годов в ОКБ‑155 Артёма Микояна авиационно-космическую систему «Спираль» или участие в середине 2000-х годов «ОКБ Сухого» в проекте создания крылатой версии многоцелевого  пилотируемого многоразового космического  корабля «Клипер». Однако первые проекты  аппаратов, использующих авиационные принципы для решения космических задач, появились ещё во второй половине 1950-х годов. Одним из первых такие разработки начало ОКБ‑23 под руководством Владимира Мясищева.

КРМД «Буран» (вверху) и её крылатая маршевая ступень (внизу).

В марте 1953 года Сергей Королев начал работы над своей знаменитой межконтинентальной ракетой Р‑7, обеспечившей уже в октябре 1957 года запуск Первого искусственного спутника Земли. Год спустя, в мае 1954 года, вышло Постановление Совмина СССР о разработке крылатых ракет межконтинентальной дальности (КРМД) для поражения целей на территории США. Постановление предусматривало предъявление комплексов к совместным испытаниям в первом квартале 1957 года.

К работам по этой тематике были привлечены в результате два авиационных КБ: ОКБ‑301 Семёна Лавочкина для разработки КРМД «Буря» («изделие 350», В‑350, Ла‑350) с ядерной боевой частью массой 2,1 тонны (позже масса была увеличена до 2,35 тонны) и ОКБ‑23 Владимира Мясищева для разработки КРМД «Буран («изделие 40»), рассчитанной на термоядерную боевую часть с изначальной массой 3,4 тонны.

Разработку крылатых ракет средней дальности вели ОКБ‑240 Сергея Ильюшина (изделия П‑20С и П‑22), ОКБ‑49  (П‑100), ОКБ‑156 Андрея Туполева (изделия «121» и «123»). Поручение разработки крылатых ракет авиационным предприятиям было логичным: вторые ступени и «Бури» и «Бурана» представляли собой беспилотный крылатый летательный аппарат со сверхзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем (СПВРД). Использование авиационных принципов не ограничивалось только применением крыла для обеспечения полёта. Это касалось всех бортовых систем.

КРМД «Буран» состояла из крылатой маршевой ступени, получившей обозначение «изделие 41», и четырёх стартовых ускорителей («изделие 42») с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). Отделение стартовых ускорителей происходило при числе Маха 3. В 1956 году вышло постановление Совмина об увеличении мощности боевой части «Бурана», что повлекло рост её массы до 5 тонн. В связи с этим был разработан новый эскизный проект «изделие 40А». В 1957 году опытное производство ОКБ‑23 построило первую крылатую ракету, рассчитанную под новую боевую часть, начались её стендовые испытания. Однако в том же году ракета Королева Р‑7 достигла межконтинентальной дальности.  Крылатые ракеты только разрабатывались и испытывались. Кроме того, они имели большее подлетное время до цели, были уязвимые баллистических ракет из-за меньшей высоты полёта. Поэтому до лётных испытаний «изделие 40А» не дошло.

Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР от 5 февраля 1960 года разработка КРМД «Буран» была прекращена.

Космические крылья

Советским авиационным конструкторам, которые во второй половине 1950-х годов под давлением политического руководства страны были вынуждены постепенно отходить от основной самолётостроительной тематики в пользу ракетно-космической, вполне логичной и правильной представлялась тогда идея воздушно-космического аппарата. Бурный рост скоростей и высот послевоенной авиации, казалось, предрекал неминуемый переход от сверхзвуковых к гиперзвуковым скоростям и космическим полётам.

«К моменту запуска первого спутника реактивная авиация уже фактически подошла к границе космоса, точнее сказать, к верхней границе атмосферы, но только снизу, — рассказывает Вадим Лукашевич, кандидат технических наук, историк авиационнокосмических систем, автор сайта “Буран.Ру”. — Спутник открывал авиаторам новые перспективы, ускорив уже десятилетиями существовавшее стремление к новым рубежам. Ещё одним побудительным мотивом для рывка авиаторов в космос было желание уберечься от гонений на авиацию, которые предприняло политическое руководство страны в лице Никиты Хрущёва в конце 1950-х годов. Большинство авиационных ОКБ были либо насильственно переведены на ракетную тематику, либо вынуждены “добровольно” заняться ею ради выживания».

Мясищев был одним из первых главных конструкторов, кто инициативно приступил к космическим разработкам. Практически параллельно с работами над «изделием 40», в 1956 году его ОКБ‑23 занялось проработкой гиперзвукового орбитального ракетоплана с планирующим спуском и самолётной посадкой. Владимир Михайлович называл такой аппарат «сателлоид» – удерживаемый на орбите двигателями малой тяги.

До 1957 года в ОКБ‑23 совместно с НИИ‑1 и НИИ‑4 были проведены исследования и проектно-конструкторские изыскания по изучению эффективности различных типов ЛА дальнего действия. Вывод, сделанный в этих работах, определил основное направление исследований: «Наиболее перспективными и практически осуществимыми в ближайшее время будут инерционно-аэродинамические (крылато-баллистические) ракеты с околокруговыми и круговыми скоростями полёта, именуемыми изделиями “сателлоидного типа”. Среди подобных аппаратов наибольший интерес представляют ракеты, последней ступенью которых может быть малогабаритный инерционно-круговой самолёт многоразового действия — сателлоид или межконтинентальный ракетоплан…»

Среди причин целесообразности продолжения работ по пилотируемым «сателлоидам» Мясищев указывал:

• лётчик является необходимым элементом системы управления, если обстоятельства, которые возникают в полёте, не могут быть учтены с помощью вычислительной машины;
• лётчик [сам] представляет собой самую лёгкую и универсальную вычислительную машину, необходимую для управления;
• пилотируемый ЛА может сам перелететь в нужное место, что упрощает проблему перевозок и боевого снабжения;
• ракетоплан обладает очевидным преимуществом в тактическом отношении перед всеми другими ЛА ракетно-авиационного типа, поскольку обеспечивает достижение предельно возможных скоростей, высот и дальностей полёта».

Эти недостижимые для других летательных и космических аппаратов лётно-технические возможности «крылатого спутника», при многоразовости действия, открывали широкие перспективы использования его в качестве эффективного средства разведки территории противника. «Ракетоплан также мог использоваться в научных целях для зондирования верхних слоев атмосферы (недоступных ни спутникам, ни самолётам), для связи с обитаемыми спутниками Земли (пилотируемыми станциями) и для транспортировки орбитальных грузов (топлива, аппаратуры, строительных материалов и т. д.)», — писал Мясищев.

Первым опытом работ ОКБ‑23 по космической тематике стал проект гиперзвукового орбитального ракетоплана «изделие 46» с планирующим спуском, горизонтальной посадкой и практически неограниченной круговой (орбитальной) дальностью полёта. В качестве носителя, обеспечивающего  выведение  ракетоплана, Мясищев предлагал использовать либо модернизированную ракету Р‑7 Королева, либо носитель собственной разработки на основе проработки ракетных ускорителей для «Бурана».

Основные проблемы заключались в освоении гиперзвуковых скоростей полёта. Мясищев предлагал поэтапный план работ по освоению гиперзвуковых скоростей полёта, согласно которому разработку беспилотного сателлоида-разведчика предполагалось выполнить в 1963 году.

Семейство «48»-х 

Первый этап разработки предполагал создание экспериментального аппарата с экипажем из одного человека для отработки планирующего спуска, включая посадку, бортового оборудования и исследования жизнедеятельности человека в условиях космического полёта. Были рассмотрены четыре варианта аппарата:

• «48-I» крылатая схема с малыми углами атаки при входе и торможением гиперзвуковыми щитками;
• «48-II» крылатая схема с большими углами атаки на входе и планирующей посадкой;
• «48-III» бескрылая схема «обратный конус» с роторным спуском;
• «48-IV» конус с гиперзвуковыми крыльями и тормозными щитками (вариант с парашютной посадкой).

По рассказам доктора технических наук Евгения Кулаги (ветеран ОКБ‑23, впоследствии — главный конструктор темы Государственного космического научно-производственного центра (ГКНПЦ) им. М. В. Хруничева), «пилотируемый многоразовый воздушно-космический самолёт (ВКС) – “изделие 48-IV”, представлял собой небольшой самолёт стреловидной формы с плоским днищем». В плане аппарат имел форму почти правильного равностороннего треугольника. По сути, это было летающее крыло малого удлинения.

По воспоминаниям Кулаги, ракетоплан «48» создавался в сотрудничестве с ОКБ‑1 (С. П. Королев) и НИИ‑1 (М. В. Келдыш). Королев очень уважительно относился к Мясищеву. Они познакомились еще в 1939 году в «Туполевской шарашке» — ЦКБ‑29 НКВД, куда оба попали как «враги народа». С тех пор Мясищев и Королев сохраняли личные контакты.

Работы по теме «48» дошли до тепловых испытаний образцов конструкции с теплозащитой в струе реактивного двигателя. Однако кампания против военного самолётостроения сделала свое дело: в октябре 1960 года ОКБ‑23 было передано в качестве филиала № 1 в ОКБ‑52, руководимое Владимиром Челомеем, занимавшееся ракетной тематикой. Мясищев был назначен на должность начальника ЦАГИ.

В космос из «Холода»

В 1967 году Владимир Мясищев стал генеральным конструктором Экспериментального машиностроительного завода (ЭМЗ). Он был образован в 1966 году на базе филиала Машиностроительного завода им. М. В. Хруничева в городе Жуковский и Конструкторского бюро № 90. Мясищеву пришлось заново собирать конструкторский коллектив,
создавать новые лаборатории, стенды для испытаний.

Рисунки проектов ВКС М-19 взяты из книги: А.А. Брук, К.Г. Удалов, С.Г. Смирнов, А.В. Архипов, В.И. Погодин, Б.П. Пунтус. «Иллюстрированная энциклопедия самолётов ЭМЗ им. В.М. Мясищева». М., Авико Пресс, 2006 г. 

• 19–1 — создание летающей лаборатории с силовой установкой на жидком водороде с целью отработки вопросов применения криогенного топлива;
• 19–2 — проектно-конструкторские работы по определению облика гиперзвукового самолёта;
• 19–3 — проектно-конструкторские работы по определению возможного облика воздушно космических самолётов различного типа на химическом топливе;
• 19–4 — проектно-конструкторские работы по определению облика одноступенчатого воздушно-космического самолёта с использованием ядерной энергии.

Про тему М‑19 Мясищев однажды заметил: «Эта работа, видимо, станет для меня лебединой песней. Окончания её я, конечно, не застану. Но ведь очень важно пойти в правильном направлении…»

“Туполевы” в космосе

В конце 1980-х — начале 1990-х КБ Туполева прорабатывало проект гиперзвукового орбитального бомбардировщика Ту-2000.
Ту-2000 должен был взлетать и садиться самостоятельно и разгоняться до 20—25 Махов. Автономность орбитального полёта — одни сутки, с возможностью полёта в атмосфере с гиперзвуковой скоростью, способностью маневрировать на дозвуковых скоростях. Были разработаны проекты нескольких экспериментальных прототипов:

• Три варианта ВКС Ту-2000А разных размеров (длина 26—55 м) для отработки атмосферных полётов.
• Многоразовый пилотируемый ВКС со взлётной массой около 250—280 т (половина приходилась на топливо, жидкий водород) при длине до 75 м и размахе крыльев 28 м. Экипаж — два человека.

• На основе ВКС продумывался и стратегический бомбардировщик Ту-2000Б с дальностью 10 тыс. км и взлётной массой 350 т. Его скорость на высоте 30 км должна была составить 6 Махов.

РАКС

РАКС — это российский аэрокосмический самолёт. Работы над ним начались в 1993 году. В рамках проекта создали гиперзвуковую летающую лабораторию «Холод», на которой была достигнута скорость 6,5 Маха.

Затем был разработан экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат «Игла», на котором устанавливался ГПВРД и отрабатывались ещё более высокие скорости полёта — до М = 14.

Дальнейшая судьба проекта РАКС туманна, информация крайне отрывочна, да и та в виде слухов. Вероятно, проект засекречен и сегодня на базе РАКС создаётся наш ответ Пентагону.

Космический клипер

Напоследок нужно упомянуть о проекте космического корабля «Клипер», который стартовал в 1990-х и был закрыт в 2006-м. Это был маленький многоразовый космоплан со стартовой массой 13—14,5 т, создававшийся в двух вариантах: крылатом и бескрылом. Он должен был использоваться и в пилотируемом, и в беспилотном вариантах, и предназначался для ротации космонавтов на космических станциях, перевозки грузов, исследовательских и туристических полётов.

Способность «Клипера» маневрировать в атмосфере была бы довольно ограниченной в связи с малым размером крыльев. Получался баллистический полёт с возможностью коррекции. А уж о бескрылой модификации и говорить нечего — по сути, это просто капсула с парашютной системой посадки. При возвращении на Землю корабль должен был вмещать до шести человек (из них двое — члены экипажа) и до 700 кг груза.

Ряд наработок для «Клипера» должны использовать в создающейся сегодня «Федерации», но это будет корабль «классической» схемы: вывод в космос ракетой-носителем и баллистический возврат с парашютной посадкой.

Второй «Буран»

В феврале 1976 году вышло Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР «О создании  Многоразовой космической системы». За её основу был взят не проект М‑19, а система «Энергия-Буран», разработанная в НПО «Энергия» и во многом копировавшая американскую систему Space Shuttle. Для создания планера орбитального корабля «Буран» министр авиационной промышленности Пётр Дементьев вынужден был создать НПО «Молния». В него вошли ЭМЗ, КБ «Молния» и КБ «Буревестник». Так фирма Мясищева была вовлечена в создание второго «Бурана».

Коллектив ЭМЗ разработал и изготовил гермокабину для экипажа «Бурана». На основе бомбардировщика 3М на заводе был создан самолёт-транспортировщик 3М-Т (открытое название — ВМ-Т «Атлант»). Для полётов было переоборудовано два бомбардировщика. Они выполнили более 150 полётов на космодром Байконур и в Куйбышев (сейчас Самара – прим. Авиация России), перевезли все крупногабаритные элементы космической системы «Энергия-Буран», в том числе баки ракет-носителей и несколько орбитальных кораблей.

Но помимо «Бурана» у нас было немало интересных проектов космолётов/космопланов, которые так и остались на бумаге вот например:

Проект МАКС:

В начале 1980-х, за несколько лет до окончания работ над системой «Энергия-Буран», успешный запуск которой докажет работоспособность конструкции советского космоплана, был запущен в работу проект МАКС — многоразовой авиационно-космической системы. Оставалось ещё несколько лет до ввода в эксплуатацию станции «Мир». И вместо «Прогрессов» и «Союзов» многоразовые пилотируемые и автоматические корабли должны были доставлять на станцию и увозить с неё космонавтов, а также заниматься снабжением.

В рамках МАКС было разработано три вида космопланов:

• Беспилотный одноразовый МАКС-Т. Масса выводимого груза — до 18 т.
• Беспилотный многоразовый МАКС-М.
• Пилотируемый многоразовый МАКС-ОС-П. Длина — 19,3 м, размах крыла — 13,3 м, масса — 27 т.

Для сравнения: «Буран» был длиной 36,4 м, имел размах крыльев 24 м и стартовую массу 105 т.

В отличие от большого и тяжёлого «Бурана», выводимого на орбиту мощнейшей «Энергией», космопланы системы МАКС должны были выводиться одним из шедевров советской авиапромышленности — самолётом Ан-225 «Мрия». Это позволяло сильно удешевить запуски.

К сожалению, несмотря на глубокую проработку проекта и постройку полноразмерных макетов, система МАКС стала жертвой распада страны.

Талант Владимира Михайловича заключался в том, что в каждом своем проекте он опережал время, опираясь на последние достижения науки и техники, использовал  нестандартные технические решения, перенося в космическую сферу принципы создания авиационной техники. Сегодня коллективы ЭМЗ им. В. М. Мясищева и ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, выросшего из ОКБ‑23, продолжают работу над проектами перспективных авиационно-космических аппаратов различного назначения.

«Мясищев не делал тайны из накопленного опыта, который был широко использован и в других самолётостроительных фирмах, в том числе и без ссылок на авторство, — рассказывал ветеран ОКБ‑23, начальник проектного отдела КБ “Салют” Геннадий Дермичев. — Поражает широта его творческого диапазона.

По инициативе и под руководством Владимира Михайловича велись разработки проектов самолётов с ядерными двигателями, возвращаемого космического аппарата типа
“фара” с вертолётным винтом с реактивным приводом, обеспечивающим манёвры и точное приземление, ракеты-носителя и многое другое. Его конструкторская школа живёт, развиваясь и обогащаясь и в Филях, и в ОКБ его имени в Жуковском».

Заключение

О терминологии: