Российские страсти по гиперзвуку

В самом конце прошедшего 2012 года в СМИ появилось несколько противоречивых заявлений о ходе реализации отечественной гиперзвуковой программы. Сначала «Известия» сообщили о том, что, по словам специалистов из ЦАГИ, «практические» работы по отечественному гиперзвуку заморожены до 2014 года». «Пока известно, что работы остановлены до 2014 года. А вообще у нас продувки Х-90 в трубах прекратились еще в 2010 году, и два последующих года велись только теоретические расчеты», — добавил собеседник газеты.

В самом МКБ изданию рассказали, что ГЭЛА «неактуален уже 10 лет» и «каких-либо опытных экземпляров там не производится». Ни о каких экспериментальных полетах КБ не знает. Некоторое время спустя это сообщение было опровергнуто Дмитрием Рогозиным, заявившим, что от проекта ГЭЛА никто отказываться не собирается.

Что же в действительности происходит с отечественным гиперзвуком? Очевидно, что источники газеты говорили о разных гиперзвуковых аппаратах, отличающихся друг от друга на несколько «поколений». Что касается Рогозина, то он в свойственной ему специфической манере пытался сообщить о том, что гиперзвуковая программа как таковая все же продолжается.

Итак, что такое гиперзвуковые скорости? У нас их понимают крайне расширительно, вплоть до приписывания обычным сверхзвуковым бизнес-самолетам «Сухого». Однако строгое определение гиперзвука – это скорость свыше пяти скоростей звука (5М). На короткое время (порядка десятков секунд) ее достигают многие ракеты с «классическими» ракетными двигателями, однако длительный полет на таких скоростях возможен только с использованием гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ГПВРД, он же «скрамджет»).

Основное преимущество двигателей ГПВРД – в отсутствии необходимости «везти» на себе окислитель, составляющий основную массу ракетного топлива. Вместо него используется атмосферный кислород. Основным топливом для ГПВРД может быть либо водород, либо обычное углеводородное горючее (керосин), добиться горения которого на гиперзвуковых скоростях кратно сложнее.

Разработка ГПРВД в СССР началась в 1950-х. Первые проекты гиперзвуковых летательных аппаратов, не являющихся «чистыми» ракетопланами, появились в СССР в начале 1960-х. Так, конструкторы взялись за разработку многоразовой космической системы «Спираль», состоящей из гиперзвукового самолета-разгонщика (ГСР) и военного орбитального самолета (ОС) с ракетным ускорителем. ГСР, который предлагалось использовать и в качестве разведчика, должен был разгоняться до 6 скоростей звука (6М) при использовании в качестве топлива водорода, а в керосиновом варианте до 4-4,5. Однако аппарат планировалось оснастить не ГПРВД, а турбореактивными двигателями – но весьма изощренной конструкции.

Что касается разработки гиперзвуковых прямоточников, то фактически советская программа началась в 1970-е годы. В отличие от американцев, в качестве летающих лабораторий было решено использовать не аппараты специальной постройки, а серийные зенитные ракеты.

В 1979 г. в СССР утвердили план научно-исследовательских работ по применению криогенного топлива – в том числе водорода — для авиационных двигателей. В рамках плана предусматривалась и разработка летательных аппаратов со сверхзвуковыми и гиперзвуковыми скоростями. Однако программа не относилась к числу приоритетных и продвигалась небыстро.

Настоящий толчок работам дал вероятный противник. В 1986 году в США начались крупнейшие после «лунной» программы Apollo НИОКР по проекту NASP (National Aerospace Plane). Их конечным результатом должен был стать космоплан Х-30, способный выходить на орбиту в одноступенчатом варианте. Наиболее важной особенностью проекта был двухрежимный «скрамджет», работающий в широком диапазоне скоростей — от высоких дозвуковых до М=25.

У аппарата просматривалось многообразное военное применение, и в СССР немедленно отреагировали. В 1986 году было принято решение о создании советского эквивалента NASP, одноступенчатого многоразового воздушно-космического самолета (МВКС). Из представленных проектов одобрение получил Ту-2000 с комбинированной силовой установкой: турбореактивные двигатели (ТРД) + ГПВРД + жидкостные ракетные двигатели (ЖРД). На чертежах появился гигантский бомбардировщик со стартовым весом в 360 тонн, скоростью 6М, дальностью полета 10 тыс. км на высоте 30 км. Космический вариант, способный выходить на орбиту высотой до 200 км с полезной нагрузкой 8-10 тонн, весил 260 тонн, имел скорость от М=15 до М=25 (первая космическая).

К началу 1990-х годов КБ Туполева построило элементы крыла и фюзеляжа, криогенные баки и линии подачи топлива. Интенсивно разрабатывались и собственно ГПРВД. В ЦИАМЕ по программе «Холод» была разработана гиперзвуковая летная лаборатория (ГЛЛ) на базе зенитной ракеты С-200. 27 ноября 1991 г. состоялся первый полет лаборатории — однако пока еще без включения «скрамджета».

С распадом СССР работы по Ту-2000 перешли в вялотекущий режим – очередная версия бомбардировщика продолжала «развиваться» на бумаге в рамках программы «Орел» 1993-96 гг. Участники проекта тут же попытались выйти на международный рынок. Покупатели нашлись почти мгновенно. Первыми были французы. В 1992 году с их участием состоялся второй эксперимент, в котором ГПВРД включался и ГЛЛ достигла М=5,35. В ходе третьего полета по российско-французской программе, в котором предполагалось достичь скорости более 6 М, ракета вышла из строя.

Между тем, проект NASP не процветал. В 1993 г. программу пересмотрели, а вскоре она была окончательно закрыта – благо, противник вышел из гонки. Однако от развития гиперзвуковых технологий как таковых отказываться никто не собирался – тем более что появилась возможность сэкономить. В 1994 г. NASA подписало контракт с ЦИАМ на проведение летных экспериментов с ГЛЛ «Холод». Контракт стоимостью – внимание – 1,8 млн. долларов предусматривал разработку и изготовление четырех двигателей и испытания двух ГЛЛ совместно со специалистами ЦИАМ. Один из двигателей оставался в резерве, а еще один передавался непосредственно американцам.

Зачетный пуск «полноценной» ГЛЛ был произведен 12 февраля 1998 года с полигона Сары-Шаган в Казахстане. Продолжительность работы ГПРВД составила 77 сек, достигнутая скорость – 6,5 М.

При этом «гиперзвуковая» часть аппарата, естественно, не отделялась, а подавляющую часть тяги обеспечивал двигатель С-200. Всего в 1999 году было проведено семь полетов, из них с работающим ГПРВД — три.

Наследником «Холода» стал «Холод-2″. «Игла» — небольшой гиперзвуковой аппарат, который должен был достигнуть скорости в 14 М, разгоняясь с помощью водородного ГПРВД в течение 50 секунд. Другое направление работ связано с ГЛЛ-31 — менее быстрой (М=8,5) водородной ГЛЛ, запускаемой с авиационного носителя (Миг-31).

В 2004-м, на фоне великого ракетопада на учениях «Безопасность 2004″, Путин сделал заявление, до сих пор будоражащее умы «общественности». «Были проведены эксперименты и кое-какие испытания… Вскоре российские Вооруженные силы получат боевые комплексы, способные действовать на межконтинентальных расстояниях, с гиперзвуковой скоростью, с большой точностью, с широким маневром по высоте и направлению удара. Эти комплексы сделают бесперспективными любые образцы противоракетной обороны – существующие или перспективные».

Отечественные СМИ немедленно породили ряд нетривиальных интерпретаций этого заявления: «В России также была разработана первая в мире гиперзвуковая маневрирующая ракета, запуск которой был произведен со стратегического бомбардировщика Ту-160 в феврале 2004 года, когда проводились командно-штабные учения «Безопасность 2004″. За запуском наблюдал тогдашний президент России Владимир Путин. Американцы назвали эту ракету почему-то «AS-19 Koala» (Koala – это бамбуковый медведь). По заявлениям наших военных, «медведь» мог преодолеть любую противоракетную оборону любого противника без особого труда со скоростью 3-4 М. Ракета могла нести 2 боеголовки и поразить сразу 2 цели на расстоянии в 100 км».

Вторым вариантом легенды является рассказ о гиперзвуковых боеголовках, которые якобы уже стоят на отечественных МБР «Тополь-М». При этом самое поразительное, что в описании учений было прямо указано, что в действительности чудо-оружие запускалось баллистической ракетой РС-18, и ни к «Тополю», ни, тем более, к Ту-160 оно отношения не имело.

Разберёмся. ГЭЛА («Коала»), максимальная «обещанная» скорость которой составляла 4,5 М, – не является гиперзвуковой по определению (гиперзвуковые скорости – свыше 5 М). Стабильная работа ГПВРД возможна только на скоростях от 5 М. Иными словами, речь о ракете не с гиперзвуковым прямоточным двигателем, а с на порядок более простым сверхзвуковым (СПВРД), использовавшим в качестве топлива водород, получаемый разложением керосина. Финансирование проекта было прекращено в 1992-м из-за технических трудностей, однако ОКБ «Радуга», очевидно, некоторое время еще вело вялотекущие работы в инициативном порядке.

Стандартный боевой блок «Тополей» является гиперзвуковым ровно в том же смысле, в котором гиперзвуковыми являются боеголовки любых других баллистических ракет. Планирующий боевой блок разрабатывался для ракетного комплекса «Альбатрос», однако выбор был сделан в пользу более бюджетного варианта. Испытания нового оснащения «Тополей» с маневрирующими боеголовками начаты 1 ноября 2005 года, однако в данном случае тоже речь идет не о ГПРВД, а о старинной идее г-на Соломонова оснастить боевые блоки индивидуальными твердотопливными ракетными двигателями.

В действительности в 2004-м состоялись «бросковые» (без включения двигателя) испытания все той же «Иглы», при этом неудачные – по признанию Соломонова, аппарат сгорел в атмосфере (изначальные планы, судя по спокойно висевшим на МАКСах иллюстрациям, предусматривали спуск по спирали и парашютирование).

Следующий этап отечественной гиперзвуковой программы связан с ГЛЛ АП-02, оснащенной керосиновым ГПВРД (скорость до М 6). Впервые макет ГЛЛ был показан в 2007 году, стендовые испытания начались в 2010-м. Известно также о «не совсем удачном испытании» в 2011 г.

Что касается российско-индийского проекта гиперзвуковой противокорабельной ракеты «Брамос-2″, то известно, что инициатива по его старту принадлежала Дели, и поначалу была скептически встречена российской стороной. Индия опирается на свой опыт работ по гиперзвуковому демонстратору HSTDV, спроектированному совместно с израильской авиастроительной компанией IAI (закупками ее беспилотников «увлекалось» российское министерство обороны) при ограниченном участии российских ЦАГИ и ЦИАМ. Вероятно, отечественная гиперзвуковая противокорабельная ракета «Циркон-С» будет являться версией «Брамос-2″.

Иными словами, состояние гиперзвуковой программы России выглядит достаточно сомнительным. Мифологизированная ГЭЛА в действительности давно похоронена, а работы по гиперзвуковым аппаратам вообще, о которых, очевидно, говорил источник в ЦАГИ, заморожены до 2014 года. О странных настроениях в отечественном ОПК свидетельствуют не лишенные оригинальности высказывания другого «информированного источника» «Известий»: «Среди гиперзвуковых аппаратов успешными оказались только американские эксперименты Х-15, Х-43, Х-51. Один из них испытывался как пилотируемый. Но все они заатмосферные, а в воздухе маневрирование на гиперзвуковых скоростях на современном уровне развития техники невозможно».

Источник заявил газете, что сейчас нерешаемой проблемой остается двигатель, не только стабильно поддерживающий работу в сверхзвуковом режиме, но и способный перейти на гиперзвук. По его словам, необходимость в гиперзвуковых управляемых полетах в атмосфере так и не обоснована.

Между тем, даже ракетный Х-15, действительно добиравшийся до границы космоса, развивал гиперзвуковые скорости и в атмосфере. Х-43 и Х-51 являются строго атмосферными (высота полета второго – чуть больше 20 км) по той простой причине, что в вакууме ГПВРД не работает.

Маневрирование на гиперзвуковых скоростях практиковалось еще на весьма старинных ракетах с твердотопливными ракетными двигателями, а в 2007 году шведская SaabBofors весьма наглядно показала возможность сложного маневрирования на скорости М=5,5 даже на малых высотах. Наконец, Х-51 продемонстрировал стабильную работу ГПВРД в течение 2,5 минут на углеводородном топливе, что кратно сложнее, чем на водороде.

Иными словами, пропагандистские выкрики в духе «то, чем сейчас занимаются американцы, – наше прошлое» маскируют весьма неприятную для нас ситуацию.