История создания ОК Буран

История создания ОК Буран. Работы по созданию крылатых космических кораблей в Советском Союзе имеют свою историю.

Идея использовать крылья на возвращаемом космическом аппарате возникла сразу же с началом полетов в космос.

Это обуславливалось желанием использовать потенциальные возможности земной атмосферы в первую очередь, управляемое торможение и точное маневрирование и тем авиационным заделом, с которым первые ракетчики пришли в космонавтику.

Поэтому наличие крыльев на спускаемом аппарате, движущимся в атмосфере, выглядело простым и логичным. С.П.Королев считал парашютную посадку бесперспективной, и потому, по его заказу, параллельно с Востоком, лапоток проектировал П.В.Цыбин. Машина задумывалась классической аэродинамической схемы, с трапециевидным крылом и нормальным хвостовым оперением.

Свое полуофициальное название аппарат получил из-за характерной формы фюзеляжа, в аэродинамическую тень которого несущие плоскости убирались при входе в плотные слои атмосферы. По способу выведения на 3-ступенчатой Р-7, семерке, массе и решаемым задачам лапоток был бы аналогичным Востоку. Справа - первый советский челнок - лапоток С.П.Королева и П.В.Цыбина стартовая масса 4,7 т экипаж 1 чел. продолжительность полета до 27 ч длина 9,4 м размах крыла 5,5 м высота по оперению 4 м ширина фюзеляжа 3 м. Рассматривалась даже возможность катапультирования космонавта непосредственно перед посадкой на ВПП. Однако быстро выяснился масштаб трудностей, встающих при создании крылатых космических аппаратов. Например, планирующий вход в атмосферу требовал точнейшей ориентации изделия, а соответствующие приборы появились значительно позже первых полетов Кроме того, по теплозащите схема оказалась неоптимальной.

После этого ракетчики к крылатым аппаратам охладели.

С 1958-го воздушно-космический самолет ВКС проектировался в ОКБ-23 В.М.Мясищева. Масса та же под семерку. Схема уже бесхвостка, с треугольным крылом большой площади. Конкретный же облик неоднократно менялся, известно минимум три варианта. В последнем из них Владимир Михайлович впервые предложил применить керамическую плиточную теплозащиту, но в 1960-м Мясищева отправили руководить ЦАГИ, ОКБ-23 стало филиалом фирмы В.Н.Челомея.

Тогда же ракетопланами занялся и сам Владимир Николаевич, его ОКБ-52. Уже в 1961-м прошли испытательные пуски аппарата, названного МП-1 первый пуск 21.03.1963 с использованием баллистической ракеты Р-12 . 1,8-метровый конус массой 1,75 т, управлялся на гиперзвуковых скоростях восемью аэродинамическими щитками. Баллистическая ракета поднимала образец на 405 км, в атмосферу он входил в 1760 км от места старта со скоростью 3,8 км с. Два года спустя испытания прошел М-12 такой же конус, но с четырьмя стабилизаторами. По результатам этих пусков ОКБ-52 представило проект 6,3-тонного беспилотного ракетоплана Р-1, оснащенного М-образным складным средняя часть вверх, концы вниз крылом переменной стреловидности, и его пилотируемого варианта Р-2. Перегрузка на спуске должна была составить всего 3,5-4 g, в отличие от 9-11 g на СА Восток.

Сделали уже макеты машин, но после снятия благоволившего к Челомею Н.С.Хрущева воздушно-космическую тематику у ОКБ-52 отобрали.

Занимался крылатыми кораблями и А.Н.Туполев, но пока о них известно крайне мало опытный экземпляр беспилотного ВКС 130 был построен, а его пилотируемый вариант 136 должен был называться Красная звезда. К 1965 г. из всех минавиапромовских программ осталась одна известная сегодня под названиями 50-50 и спираль, разрабатывавшаяся в ОКБ Микояна под руководством Г.Е.Лозино-Лозинским. ОК Буран задумывался как военная система. Вот как вспоминал об этом в 1994-м году директор головного в ракетно-космической промышленности Центрального НИИ машиностроения Ю.А.Мозжорин Программа имеет свою предысторию.

В 1972 г. Никсон объявил, что в США начинает разрабатываться программа Space Shuttle. Она была объявлена как национальная, рассчитанная на 60 пусков челнока в год, предполагалось создать 4 таких корабля затраты на программу планировались в 5 миллиардов 150 миллионов долларов в ценах 1971 г. В дальнейшем они конечно подросли, как и у всех бывает, достигли 13 миллиардов 400 миллионов долларов.

Программа была серьезная, поскольку создавались 4 стартовых комплекса, на базе Ванденберг и на мысе Кеннеди, создавались специальные производства. Челнок выводил на околоземную орбиту 29,5 т, и мог спускать с орбиты груз до 14,5 т. Это очень серьезно, и мы начали изучать, для каких целей он создается? Ведь все было очень необычно вес, выводимый на орбиту при помощи одноразовых носителей в Америке, даже не достигал 150 т год, а тут задумывалось в 12 раз больше ничего с орбиты не спускалось, а тут предполагалось возвращать 820 т год Это была не просто программа создания какой-то космической системы под девизом снижения затрат на транспортные расходы наши, нашего института проработки показали, что никакого снижения фактически не будет наблюдаться, она имела явное целевое военное назначение.

И действительно, в это время начали говорить о создании мощных лазеров, лучевого оружия, оружия на новых физических принципах, которое теоретически позволяет уничтожать ракеты противника на расстоянии в несколько тысяч километров.

Как раз вот создание такой системы и предполагалось для отработки этого нового оружия в космических условиях. Слова Юрия Александровича подтверждает заместитель Главного конструктора МКС Буран В.М.Филин Необходимость создания отечественной многоразовой космической системы как средства сдерживания потенциального противника была выявлена в ходе аналитических исследований, проведенных Институтом проблем машиноведения АН СССР и НПО Энергия в период 1971 75 гг. Было показано, что США, введя в эксплуатацию свою многоразовую систему Space Shuttle, смогут получить решающее военное преимущество в плане нанесения превентивного ракетно-ядерного удара по жизненно-важным объектам на территории нашей страны.

В решениях НТС Министерства общего машиностроения и Министерства обороны ставилась задача исключить возможную техническую и военную внезапность, связанную с появлением у потенциального противника многоразовой транспортной космической системы Space Shuttle принципиально нового технического средства доставки на околоземные орбиты и возвращения на Землю значительных масс полезных грузов.

Первый вариант отечественного ответа на американский вызов выглядел следующим образом достаточно традиционная схема, включающая двухступенчатый носитель с пакетным разделением ступеней, в верхней части которого размещался транспортный корабль. Облик носителя в существующем виде определился тоже далеко не сразу, и пакетная его компоновка не случайна. Возглавивший в 1975 г. ведущую ракетно-космическую фирму страны, получившую тогда же название НПО Энергия, академик В.П.Глушко весьма благоволил к концепции универсальной системы из множества стандартных ракетных блоков.

Между тем, пятнадцатью годами раньше, в начале разработки легендарной Н1, такую схему исследовал Королев и отказался от нее как от самой неэффективной по массе. С другой стороны, реализованный Сергеем Павловичем моноблочный вариант, во-первых, требовал сложных, долгих и дорогих наземных испытаний.

Во-вторых, главное он исключал перевозку готовых блоков с заводов в Москве, Днепропетровске и Куйбышеве на космодром на Байконуре пришлось бы строить новый гигантский производственный комплекс. Для будущих программ это, может быть, было и приемлемо, но военных категорически не устраивало. Победил компромисс. Корабль должен был состоять из трех частей носовой конической, с кабиной экипажа и рулевыми двигателями, средней цилиндрической, с объемистым грузовым отсеком, и кормовой, с двигателями довыведения, орбитального маневрирования и топливом для них. В атмосферу аппарат должен был входить вперед коническим носом, с некоторым углом атаки этого достаточно, чтобы на тех скоростях получить определенное аэродинамическое качество, скользящий управляемый спуск.

Посадка же предполагалась по парашютно-ракетной системе, на выдвижные опоры-амортизаторы. Предложенная схема имела колоссальное преимущество, отсутствовали крылья, большую часть времени бывшие паразитной массой.

К достоинствам предложенной схемы можно также отнести следующее имелся серьезный практический задел по спускаемым аппаратам с небольшим аэродинамическим качеством КК Союз, боеголовки баллистических ракет имелись и давно использовались в Воздушно-десантных войсках сложные парашютные системы с тормозными РДТТ , позволяющие осуществлять мягкую посадку тяжелых объектов снимались жесткие требования по точности приземления отпадала необходимость в дорогой и сложной наземной инфраструктуре в первую очередь аэродромов конструкция космического корабля без крыльев и оперения по сравнению с крылатым ОК конструктивно является более простой и легкой при равной прочности, имеет меньшую омываемую площадь что снижает массу теплозащиты, более простые алгоритмы управления, что в конечном итоге приводит к большей эффективности в эксплуатации А к главному недостатку малую дальность бокового маневра при спуске.

Нужна же была большая, что диктовалось элементарным соображением в отличие от американцев с их раскиданными по всему миру авиабазами а аварийные полосы для Шаттла сооружены по всему миру, от острова Пасхи до Марокко, у нас была только территория СССР - много, но недостаточно.

И только три полосы на Байконуре, в Крыму и у озера Ханка на Дальнем Востоке Сесть же на них нужно было с любого витка! Проблему пытались решить корпус корабля стал в сечении треугольным, однако это были полумеры. В общем, схема однокилевой бесхвостки с переменной стреловидностью передней кромки крыла напрашивалась, но решающим фактором стала не аэродинамика.

Как раз здесь сказалось положение догоняющих к этому времени облик американской системы после многократных изменений был, наконец, утвержден. И сработало классическое, увы, в нашей оборонке мнение американцы не глупее, делайте, как у них! Промежуточный вариант ОК Буран предусматривал установку воздушно-реактивных двигателей ВРД . Это обуславливалось следующим в связи с тем, что все аэродромы для посадки Бурана расположены на территории бывшего СССР, в течение суток возникало достаточно много витков, посадка с которых невозможна.

Из этой ситуации могло быть два принципиальных выхода расширить количество аэродромов но Буран создавался как военный объект, а стратегические союзники были расположены компактно к границам СССР, Куба же была слишком близка к территории потенциального противника, либо повысить энерговооруженность атмосферного участка за счет установки ВРД. Конструкторы выбрали второй путь. В дальнейшем по техническим причинам от использования на штатном ОК Буран ТРД в конце концов, отказались испытав воздушно-реактивную двигательную установку в реальных атмосферных полетах самолета-аналога БТС-002 , однако в связи с тем, что изготовление и оборудование летных образцов первой серии уже шло полным ходом, конструктивно-силовую схему планера менять было поздно и ниши в ХЧФ под установку двигателей зашили панелями обшивки и закрыли гибким теплозащитным покрытием.

После необходимых доработок, транспортировки на космодром, испытаний и подготовки к старту, напряженный труд десятков тысяч людей завершился триумфом 15 ноября 1988 года. Основные характеристики МКС Энергия-Буран Орбитальный корабль Буран РН Энергия МКС в целом Характеристики Значение Характеристики Значение Максимальная стартовая масса в первом полете, т 105 79,4 Стартовая масса МКС, т 2375 в т.ч. запас окислителя кислород, т 10,4 Масса ракеты-носителя, т 2270 запас горючего циклин, т 4,1 первая ступень блок А , 4 шт т 1490,4 Масса полезного груза, выводимого в ОК на орбиту H 200 км в т.ч. запас окислителя кислород, т 886,8 с наклонением i 50.7 , т 30 запас горючего керосин РГ-1 , т 341,2 с наклонением i 97 , т 16 вторая ступень блок Ц , 1 шт т 776,2 Посадочная масса ОК в т.ч. запас окислителя кислород, т 602,3 номинальная, т 82 запас горючего водород, т 100,7 максимальная, т 87 Двигатель блока А РД-171, 11Д521 Масса полезного груза, возвращаемого с орбиты в ОК тяга на уровне моря, тс 740 максимальная, т 20 тяга в вакууме, тс 806 номинальная, т 15 удельный импульс на уровне моря, с 308,5 Экипаж, человек удельный импульс в вакууме, с 336,2 на этапе летных испытаний при наличии катапультных кресел 2 Двигатель блока Ц 4 шт. РД-0120,11Д122 максимальный без катапультных кресел до 10 тяга на уровне моря, тс 147,6 Продолжительность полета тяга в вакууме, тс 190 номинальная, сут 7 удельный импульс на уровне моря, с 353,2 максимальная с дополнительными баками, сут 30 удельный импульс в вакууме, с 454,7 Диапазон возможных наклонений орбит, 50,7 110 Геометрические характеристики МКС Высота орбиты общая длина, м 58,765 рабочая круговая, км 250 500 максимальная ширина, м 23,92 максимальная, км 1000 максимальная ширина на установщике, м 24,50 Перегрузки, g Геометрические характеристики РН в целом при выведении на орбиту максимальная 3 длина, м 58,765 при спуске в атмосферу по номинальной траектории 1,6 максимальный поперечный размер, м 17,65 Аэродинамическое качество Геометрические характеристики первой ступени на гиперзвуковых скоростях 1,5 длина, м 39,46 при посадке 5 диаметр баков, м 3,92 Максимальная величина бокового маневра при спуске, км 1700 Геометрические характеристики второй ступени Посадочная скорость длина, м 58,765 средняя при посадочной массе 82т, км ч 312 диаметр баков без теплоизоляции, м 7,75 максимальная, км ч 360 Кратность использования ресурс в первом полете, км ч 263 первая ступень, полетов 10 Маршевый двигатель орбитального маневрирования 17Д12 вторая ступень, полетов 1 тяга в вакууме, тс 8,8 удельный импульс в вакууме, с 362 Геометрические характеристики общая длина, м 36,37 в том числе фюзеляжа, м 30,85 ширина фюзеляжа максимальная, м 5,50 Размах крыла, м 23,92 высота на стоянке, м 16,35 шасси, база колея, м 7,00 12,79 длина отсека полезного груза, м 18,55 диаметр отсека полезного груза, м 4,70? Кратность использования ресурс, полетов 100