Про орбитальные боевые ракетопланы.

Автор: Steven Lerner · 4 июля, 2020 

Эта тема была навеяна упорными заявлениями о «к сожалению» не реализованной «выдающейся» системе Спираль. Давайте же разбираться в истории, корнях, конструкциях и почему эти системы не были реализованы.

Итак, начало концепции относится к середине 50-х годов прошлого века, когда межконтинентальные баллистические ракеты были ещё только на подходе.
Как известно, военные стратеги всегда готовятся к прошлой войне. То есть, на основе прошлого боевого опыта, они пытаются улучшить свою диспозицию. Так и американские военные стратеги, опираясь на опыт стратегических бомбардировок времен 2МВ, захотели «поднять» бомбардировщики за пределы атмосферы. В 1955 году началась разработка концепции орбитального бомбардировщика, а 24 октября 1957 года фирма Боинг получила контракт на разработку боевого космоплана. Проект получил название Х-20 Dyna-Soar.
Надо принять во внимание, что к тому времени условия входа ракетоплана в атмосферу на скоростях, близких к 1-й космической, планирующий полет, посадка и другие аспекты проекта были совершенно не изучены. Был, конечно, германский проект Silbervogel (Серебряная Птица), но это был ракетоплан вовсе не орбитального типа. Максимальная скорость предполагалась всего-то 1930 км/час.

1941 год. Проект Silbervogel

Мало того, что этот проект не был реализован, но и его параметры, материалы и конструктивные решения никак не подходили для достижения поставленной цели. Орбитального космоплана из ракетоплана Серебряная Птица не сделать.
Пришлось пойти своим путем.
Фирма Боинг предложила свой вариант космоплана Х-20

Проект Х-20 Dyna-Soar

Согласно замыслу, ракетоплан должен был выводиться на орбиту ракетой Титан, что было вполне реалистично с технической точки зрения

Взлет Dyna-Soar на ракете Титан в представлении художника

Проект развивался довольно быстро, несмотря на инновационность затеи, но и ракетная техника не стояла на месте. Очень скоро встали на боевое дежурство стратегические МБР с термоядерными боеголовками. В 1961 году в США начала летать твердотопливная Минитмен, а в 1962 году LGM-30 Minuteman уже поступила на вооружение.
Насущность проекта орбитального космоплана-бомбардировщика сошла на нет.
Проблема в том, что орбитальный космический аппарат не может «висеть» над запланированной целью. Он всё-же летает по орбите вокруг Земли, делая один виток за, примерно, 1,5 часа. К тому же, проекция орбиты на поверхность Земли с каждым витком сдвигается вследствие вращения Земли. То есть, чтобы дважды оказаться над одной и той же точкой, надо ждать очень долго — подлетное время к цели, которое у МБР всего несколько минут, становится неприемлемо большим. К тому же, пилотируемый аппарат готовится к запуску достаточно долго, в то время, как МБР могут стартовать практически сразу, после поступления команды. Я уж и не говорю о том, что жизни членов экипажей тоже ценны, рисковать ими не хочется, а у МБР экипажей нет.
Боинг, приступивший уже к созданию первого летного экземпляра, очень не хотел расставаться с этим проектом

Х-20 в заводском цеху

К тому же, уже были сформированы экипажи астронавтов-испытателей, готовившихся к первым полетам. Одним из таких претендентов был, кстати, Нил Армстронг.
Короче, Боинг стал предлагать Пентагону сделать Х-20 орбитальным разведчиком и даже истребителем спутников противника. Но военным это было без надобности и 10 декабря 1963 года министр обороны США Роберт Макнамара подписал окончательное закрытие проекта.
Через, примерно, 2 месяца после закрытия проекта Х-20, ВНИИ 30 ВВС СССР подготовила концепцию аналога Х-20 под названием Спираль.
Очевидно, что до жирафа доходит медленно, а до некоторых жирафов не дошло и до сих пор. Концепция орбитальных бомбардировщиков бессмысленная и не работает. Но концепция Спираль была представлена руководству и получила одобрение к разработке. Проектирование началось в 1965 году.

Проект Спираль

Представленный проект состоял из 2 основных частей: самолета-разгонщика и орбитального самолета.
Предполагалось, что самолет-разгонщик (вес 52 т, длина 38 м, размах крыла 16,5 м) должен был разгоняться до шестикратной скорости звука, а затем с его «спины» на высоте 28—30 км должен был стартовать 10-тонный пилотируемый орбитальный самолёт длиной 8 м и размахом 7,4 м.
Звучит красиво. Для технически безграмотного уха.
26 апреля 1962 года, в США поднялся в воздух самолет Локхид А-12, позже превратившийся в знаменитый SR-71 Blackbird. Конструктор — гениальный Келли Джонсон. Абсолютно футуристический дизайн, практически абсолютная аэродинамика, титановые сплавы, прямоточные двигатели — рекорды скорости Дрозда не побиты до сих пор.
Я был когда-то знаком с одним из пилотов этого самолета. По его словам, никто и никогда не смог выжать эту машину до предела, всегда оставался запас скорости и высоты. В отличие от того, что написано в справочниках, этот человек мне говорил, что полеты на высотах 30 км и чуть выше, были у них рутинным делом. На 30 км они достигали скорости 3,5 М. На этой высоте, при скорости всего-то 3,5 скорости звука, титановая обшивка, несмотря на системы охлаждения, начинала светиться красненьким светом, а уплотнители стекол начинали размягчаться. Поэтому прибавить скорости никто не рисковал.

SR-71 Blackbird

А теперь представьте, что на такой же высоте, при той же плотности воздуха, со скоростью 6 махов летит «горбатый» самолет-разгонщик. Горбатый — это потому, что «на горбу» у него ещё и Спираль пристроилась. Можете себе это представить? Технически, я — нет.
Но мало этого!
Вот на этой скорости в 6 скоростей звука, со спины самолета-разгонщика должен оторваться ракетоплан Спираль. Аэродинамика разгонщика мгновенно меняется и не скажу, что в лучшую сторону. Скорее всего, произошло бы мгновенное разрушение обоих летательных аппаратов.
Но есть ещё один вопрос.
А как, собственно, Спираль должна была оторваться от разгонщика? Сбросить её вниз с горба нереально. Включить ракетный двигатель Спирали? Сожжешь самолет-разгонщик. Там и так температурки неслабые должны были быть. Титановый корпус SR-71 светился при вдвое меньшей скорости.
Короче, ВПК деньги выделил, их хорошенько «освоили», пока министр обороны Гречко, в 1969 году не прикрыл эту лавочку, собственноручно написав «Фантазиями мы заниматься не будем».

Но так много людей сделали эту дурь источником своего существования, что Спираль возродилась в 1974 году уже без бредовой фантазии про самолет-разгонщик, но в пакете с Бураном. Теперь уже Буран должен был вывозить на орбиту эти Спирали.
Вот этот вариант уже мог реализоваться и начались активные работы по орбитальному самолету. В ОКБ Микояна, в 1976 году (через 13 лет после окончательного отказа от этой концепции в США) построили Миг-105 — лётный дозвуковой аналог экспериментального пилотируемого орбитального самолета. Построили, правда. всего 1 экземпляр.

Миг-105.11 — дозвуковой летный аналог Спирали

Но всё же, по порядку, нужно было сначала построить Буран. Спираль — это уже получалась ПН для Бурана.
Надо отдать им должное, Буран строили специально под Спираль. Не случайно главным конструктором Буран и Спирали был один и тот же человек, Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский. Гражданские задачи для Бурана числились, как вторичные.
Шаг за шагом, конструкторы Бурана отходили от требований, поставленных заказчиками — ЦК и ВПК. По требованию заказчиков, Буран должен был быть точной копией американского спейс-шаттла. Во всяком случае, система должна была иметь такой же уровень многоразовости.
Но не получалось… Твердотопливных ускорителей нет — это ладно. Будут жидкостные ракеты-ускорители с двигателями РД-170. Пусть пока одноразовые — потом отбрешемся. Но полезла другая «мелочь». Проект-копия шаттла назывался ОК-120 (орбитальный корабль 120-тонный). Как и в шаттле, в ОК-120 предполагалось поставить 3 водород/кислородных двигателя, скопированных с шаттловских SSME RS-25. Но в КБХА сделали РД-0120, которые оказались чуть больше по габаритам и весу, и в то же время, с несколько меньшей тягой, чем американский прототип (на уровне моря — 155,6 тс вместо 181,4 тс). К тому же, оказывается, Байконур расположен севернее Флориды, а потому, для выведения такой же ПН на орбиту надо иметь тяги примерно на 15% больше, чем у американцев. Оказалось, что трех РД-0120 для запуска ОК-120 не достаточно. Надо ставить 4. А места для них нет.
И тогда было принято роковое решение — из челнока двигатели убрать, ставить 4 двигателя, но на внешний топливный бак, превратив его в одноразовую ракету Энергия. Корабль ОК-120 превратился в ОС-92 (орбитальный самолет 92-тонный).
В результате, получился многоразовый орбитальный самолет без главных двигателей и одноразовая ракетная система. В каждом запуске безвозвратно утрачивались и главная ракета — Энергия, и все 4 жидкостных боковых ускорителя, терялись все 8 двигателей: 4 водородных РД-0120 и 4 керосиновых РД-170.
У американцев утрачивался только пустой внешний топливный бак — всё остальное было многоразовым.
Степень многоразовости полетела в тартарары, соответственно эксплуатационная стоимость системы взлетела до Луны.
Но пока военные были заинтересованы в проекте Буран-Спираль, деньги продолжали давать.
Для проведения исследований запускали аппараты БОР. Причем, работы велись сразу и по линии Спирали, и по линии Бурана.
БОР-1 был текстолитовым макетом
БОР-2 — суборбитальный аппарат-аналог

БОР-2. 4-й экземпляр хранится в ЛИИ

Первый запуск был неудачным (отказ системы управления, баллистический спуск, сгорел;), второй — успешным, третий опять неудачным (прогар теплозащиты, парашют не вышел, разбился), четвертый — успешный.
БОР-3 — 2 неудачных запуска. Первый развалился на высоте 5 км, у второго отказала парашютная система.

БОР-4 получился более удачным.

БОР-4

Первый полет был суборбитальным. Испытана уносимая абляционная теплозащита на основе материала марки ПКТ-ФП.
Второй и третий полеты — орбитальные, 1,5 витка — испытания теплозащиты Бурана. Приводнились в Индийском океане.
Четвертый и пятый — по 1 витку с приводнением в Черном море.
БОР-5 были испытательными макетами Бурана. Всего было построено 5 макетов, 1 запуск неудачный, 4 успешных.

БОР-5 в музее техники в Шпайере

БОР-5 летали по суборбитальной траектории, поднимались до высоты 210 км, входил в атмосферу, выполнял управляемый планирующий спуск с маневрированием для погашения скорости, а на высоте 5 км выпускались парашюты.

Примерно в это же время, в 1988 году, в аккурат через четверть века после отказа американцев от концепции орбитального бомбардировщика, советские военные спецы захотели промоделировать боевое применение Буран-Спирали.

И тут они нарвались на те же соображения, что и Роберт Макнамара в 1963 году.
Концепция орбитального бомбера практической военной ценности не представляет
Военные поняли, что их развели, как лохов и кинули на бабки.
ВПК немедленно прекратил финансирование проекта.
Сверхтяжелая ракета Энергия оказалась не нужна вообще никому, никаких практических задач для неё не было. К тому же, Энергия вместе с 4 жидкостными боковыми ускорителями получилась одноразовой и запредельно дорогой. Гражданским космическим программам это всё было очень не по карману, строительство орбитальных станций Салют и так уже подморозили траты на Буран-Энергию.
Попытка развести Горбачева, произвести впечатление полетом недостроенного Бурана, тоже не возымела успеха.
Проект, лишившийся финансирования, сначала законсервировали, а потом и вовсе закрыли.

Вывод.
Боевые орбитальные космические аппараты никому не нужны. Но на основе проработок, сделанных в рамках программ Dyna-Soars и Спираль были созданы спейс-шаттл, Буран, Х-37В, Дрим Чейсер и ещё множество проектов пилотируемых космопланов. Сейчас такие работы ведутся в ЕКА, Индии и Китае.
Для работы на околоземных орбитах космопланы могут иметь право на жизнь. Если, конечно, их не вытеснят более дешевые полностью многоразовые ракетно-космические системы.
Что же касается внешнего сходства проекта NASA HL-20 с БОР-4, то оно действительно имеет место быть. Спирали и БОРы стояли в одной цепи развития с американскими проектами программы Lifting Body и тоже берут своё начало с Dyna-Soar. Внешние обводы БОР-4 оказали своё влияние на один из проектов мини-шаттлов NASA, проект HL-20, который был всё же закрыт, но позже перепродан частной компании Sierra Nevada Corp., которая на его базе строит Дрим Чейсер. Из другого проекта программы мини-челноков родился Х-37В. Но было ещё несколько таких, которым отказали в постройке. И все они были даже внешне мало похожи друг на друга.