Взлёт 2005 05

Несмотря на то, что наиболее перспективными средствами ближайшего будущего для выведения грузов в космос признаны двухступенчатые ракеты-носители (РН) вертикального старта с классическими жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) и спасаемой первой ступенью, которая возвращается и садится на аэродром как самолет, проекты крылатого воздушно-космического самолета (ВКС) с горизонтальными взлетом и посадкой, двигательная установка (ДУ) которого работает на атмосферном воздухе не забыты, и работы по ним ведутся как в нашей стране, так и за рубежом.

В основе концепции ВКС лежит возможность использования для полета в космическое пространство земной атмосферы, за счет которой аппарат обеспечивается подъемной силой и кислородом воздуха для работы двигателей на начальном этапе полета.

Корни этой концепции уходят в далекое «докосмическое» прошлое – к работам российских ученых Циолковского, Цандера и Кондратюка, а также немецкого ученого Зенгера. С начала космической эры идея использования воздуха не давала покоя конструкторам, однако она не столь проста и однозначна, как кажется с первого взгляда.

Самые большие проблемы теоретического, технологического и экспериментального характера заключаются в создании и эксплуатации двигателя ВКС – ГПВРД. Напомним, что полет в космическое пространство ВКС начинает со взлета, затем следует разгон, набор скорости и высоты и фаза выхода на орбиту. На каждом из этих этапов необходим оптимально работающий двигатель, а требования этапов полета к двигателю зачастую вступают в противоречия между собой и с общей концепцией аппарата. Именно нерешенность вопроса разработки многорежимной воздушно-реактивной двигательной установки в сочетании с необходимостью значительного финансирования на разработку уникальных технологий не позволили в 70-х гг. прошлого века в СССР создать авиационно-космическую систему «Спираль», в 80-х реализовать английский проект HOTOL, а в начале 90-х заставили американцев отказаться от аппарата NASP.

Российские и зарубежные работы по исследованию проблем разработки ГПВРД показали, что создание ВКС будет экономически обоснованно только тогда, когда появятся новые конструкционные и теплозащитные материалы и будут разработаны многорежимные воздушно-реактивные двигатели. Специалисты полагают, что один из наиболее перспективных путей – создание гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей.

Решение таких задач возможно только при существенной экономической поддержке предприятий авиационной и ракетно-космической отраслей со стороны государства, поскольку создание подобных систем исключительно на коммерческой основе вряд ли осуществимо.

Программа «Холод»

Разработка первых работоспособных ГПВРД в Советском Союзе началась более 20 лет назад. 6 марта 1979 г. Комиссия Президиума Совета Министров СССР по военно- промышленным вопросам утвердила комплексный план научно-исследовательских работ по применению криогенного топлива для авиационных двигателей. Основная задача этого плана – создание самолетов с силовыми установками, работающими на жидком водороде и сжиженном природном газе. Предусматривалась также разработка летательных аппаратов со сверхзвуковыми и гиперзвуковыми скоростями полета. План охватывал решение большого круга вопросов – от поиска наиболее эффективных способов промышленного производства криогенных видов топлива до создания опытных образцов и моделей газотурбинных двигателей и ГПВРД. К работе были подключены Академия наук СССР, Минавиапром, ряд ОКБ и заводов. Головной организацией в части разработки и испытаний двигателей на криогенном топливе для высокоскоростных самолетов был утвержден ЦИАМ им. П.И. Баранова.

Важнейшей особенностью ГПВРД является горение топлива в сверхзвуковом потоке воздуха. Поскольку на наземных стендах все условия гиперзвукового полета принципиально невоспроизводимы, потребовались летные эксперименты. Их программа обсуждалась параллельно с выполнением первых теоретических оценок возможности реализации цикла ГПВРД. В США предполагалось провести первые летные испытания ГПВРД на уникальном исследовательском самолете Х-15, разгонявшемся до скорости, соответствующей числу М=6, ракетным двигателем. Идея осталась неосуществленной: построенный в единственном экземпляре Х-15 разбился за несколько дней до запланированного полета с работающим ГПВРД.

В советской программе решено было использовать зенитные ракеты, разработанные и серийно выпускавшиеся химкинским МКБ «Факел». Реализация программы из-за дефицита средств и начавшихся «перестроек» продвигалась не так быстро, как хотелось бы. Только в 1991 г. впервые в мире идея создания ГПВРД была подтверждена летными испытаниями, проведенными в Казахстане у озера Балхаш.