Космический 'лапоток'

    В то время, когда в СССР и США создавались первые в мире пилотируемые космические корабли типа "Восток" и "Меркурий", специалисты по ракетной и авиационной технике не оставляли мысли о спуске с орбиты ИСЗ и посадке на Землю на крыльях.

    В США рождается проект космического ракетоплана "Дайна Сор", а в СССР разрабатывались проекты крылатых аппаратов-спутников в ОКБ-256 П.В. Цыбина и ОКБ-23 В.М. Мясищева Государственного Комитета по авиационной технике при Совете Министров СССР.

    Об одном из них - советском планирующем космическом аппарате для спуска с орбиты и посадки на Землю наш рассказ.

    По взаимной договоренности главных конструкторов ОКБ-1 и ОКБ-256 С. П. Королева и П. В. Цыбина экскизный проект такого аппарата был разработан в ОКБ-256 и утвержден Павлом Владимировичем Цыбиным в мае 1959 года.

    Согласно проекту планирующий космический аппарат (ПКА) с космонавтом на борту со стартовой массой 3,5 т должен был выводиться на круговую орбиту ИСЗ высотой 300 км ракетоносителем типа "Восток". А после орбитального полета в течение 24-27 часов - сойти с орбиты и возвратиться на Землю, планируя в плотных слоях атмосферы. Вначале, в зоне интенсивного теплового нагрева, ПКА использовал подъемную силу корпуса фюзеляжа оригинальной формы (отсюда и название "лапоток", данное ему С. П. Королевым), затем, снизив скорость до 500-600 м/с, с высоты 20 км добавлял к ней подъемную силу раскрывающегося крыла размахом 7,5 м, первоначально сложенного "за спиной". Управление ПКА в полете планировалось осуществлять с помощью реактивных сопел и воздушных рулей. Расчетное время его спуска с орбиты ИСЗ до посадки составляло 1,5 часа.

    Посадку ПКА с массой 2,6 т предполагалось выполнить со скоростью 180-200 км/ч на специально оборудованную грунтовую площадку, с использованием лыжного шасси "велосипедного" типа.

    Фюзеляж ПКА длиной 9 м, шириной 3 и высотой 1,7 м представлял собой конструкцию, выполненную из стальной обшивки и силового набора путем сварки. Защита фюзеляжа от теплового нагрева обеспечивалась за счет щита, состоящего из кремниево-органической теплоизоляции толщиной 100 мм в сочетании с ультратонким волокном толщиной 70 мм и воздуховодами для охлаждения конструкции. Передний носок щита предполагалось охлаждать жидким литием. Такое же охлаждение было предусмотрено и для передних кромок горизонтальных рулей-элевонов и вертикальных рулей направления, изготовленных из стали и имеющих притупленные носки. По расчетам максимальная температура на передней части щита фюзеляжа и кромках рулей могла достичь 1200њС, в отличие от верхней части фюзеляжа, где ожидаемая температура не превысила бы 400 "С. Сложенные стальные крылья площадью 8,7 м², с относительной толщиной 5%, находящиеся в "аэродинамической тени" от фюзеляжа при планировании ПКА с углом атаки 55-60њ, в зоне максимальных тепловых потоков на гиперзвуковых скоростях не должны были подвергаться большому нагреву. Внутри фюзеляжа планировалось разместить два гермоотсека: кабину космонавта и приборный отсек, выполненные из алюминиевого сплава и защищенные дополнительной теплоизоляцией. В кабине космонавта размещались приборная панель и катапультируемое кресло (оно имело три положения: стартовое, рабочее и для отдыха), а также оборудование систем обеспечения жизнедеятельности. Кроме того, в кабине располагались два боковых иллюминатора и иллюминатор для астроориентатора.

    При аварии ракетоносителя на высотах до 10 км космонавт мог катапультироваться из кабины, а на больших высотах производилось аварийное отделение ПКА, раскрытие крыльев и спуск на Землю.

    В приборном отсеке размещалось оборудование, необходимое для осуществления орбитального полета и спуска. Часть его устанавливалась внутри фюзеляжа. Общая масса оборудования достигла 600 кг при массе планера 1850 кг с учетом теплозащиты. На участке выведения ПКА на орбиту и на участке полета по орбите ИСЗ он имел навесную двигательную установку (ДУ), закрытую обтекателем и примыкающую к щиту фюзеляжа. Эта установка включала в себя топливные баки с окислителем и горючим (азотная кислота и керосин), систему подачи топлива и два ЖРД: тормозной' и корректирующий с тягой по 2350 кгс каждый. На конструкции ДУ дополнительно устанавливался датчик инфракрасной вертикали системы управления движением и радиатор-излучатель системы терморегулирования в орбитальном полете. Двигательная установка имела массу конструкции 350 кг и начальный запас топлива 430 кг. Она отделялась от ПКА на высоте 90 км после выдачи корректирующего импульса, изменяющего наклон траектории спуска. Для ориентации ПКА на орбите ИСЗ и при входе в плотные слои атмосферы имелись реактивные сопла с тягой по 3 кгс, работающие на продуктах разложения перекиси водорода, запас которой составлял 120 кг. Далее в работу включались воздушные рули. Удельная нагрузка на щит фюзеляжа при спуске на гиперзвуковых скоростях должна была составлять 115 кгс/м², аэродинамическое качество (при угле атаки 60њ) не менее 0,6.

    Планирование ПКА с дозвуковой скоростью начиналось с высоты 10 км с постоянной индикаторной скоростью, с аэродинамическим качеством 4,5.

    Посадку предполагалось производить на лыжи, сначала на заднюю, потом на переднюю с вертикальной скоростью снижения не более 2 м/с. Удельная нагрузка на несущую поверхность ПКА при посадке не превышала 90 кгс/м².

    С.П. Королев был в курсе всех работ, проводившихся по ПКА в ОКБ-256. От ОКБ-1 в них участвовали специалисты по космическим аппаратам и ракетоносителям. Были подключены крупнейшие коллективы ЦАГИ, ВИАМ. Как известно, Сергей Павлович для первого космического корабля "Восток" выбрал схему простую, надежную и требующую наименьших затрат времени и средств при экспериментальной отработке. Кроме того, начатая в те годы кампания против военных самолетов в пользу ракет затронула многие авиационные ОКБ. В 1960 году ОКБ-256 было закрыто. Главный конструктор П.В. Цыбин перешел на работу в ОКБ-1 заместителем к С.П. Королеву, где внес значительный вклад в разработку и создание модификации космического корабля "Восток", новых космических кораблей "Союз" и "Союз Т", а также автоматических межпланетных станций и спутника связи "Молния". Материалы по ПКА были переданы в ОКБ А.И. Микояна, где в это время начались работы по воздушно-космической системе "Спираль" ("КР" ? 11-12-90, 1-91), опыт разработки которой помог в дальнейшем создать советский орбитальный корабль "Буран".