Проект планирующего космического аппарата (ОКБ-256)

В одно время с США, где ВВС и NASA начали разработку проекта ракетоплана 'Дайна Сор', в СССР рассматривались проекты крылатых пилотируемых аппаратов в авиационных конструкторских бюро - ОКБ-256 П.В.Цыбина и ОКБ-23 В.М.Мясищева.

Эскизный проект планирующего космического аппарата (ПКА) для спуска с орбиты и посадки на Землю был разработан в ОКБ-256 по просьбе С.П.Королева и утвержден П.В.Цыбиным 17 мая 1959 г.

Согласно проекту, ПКА с космонавтом на борту должен был выводиться на круговую орбиту ИСЗ высотой 300 км ракетой-носителем (РН) 'Восток'. После орбитального полета в течение 24-27 ч ПКА должен был сойти с орбиты и возвратиться на Землю, планируя в плотных слоях атмосферы: В начале спуска, в зоне интенсивного теплового нагрева ПКА использовал подъемную силу несущего корпуса оригинальной формы (рис. 1). (С. П. Королев дал ему название 'Лапоток'), а потом, снизив скорость до 500-600 м/с, с высоты 20 км планировал с помощью раскрывающегося крыла, первоначально сложенного 'за спиной'. Управление ПКА в полете должно было осуществляться с помощью реактивных сопел и аэродинамических поверхностей управления.

Время спуска ПКА с орбиты ИСЗ могло составить 1,5 ч. Посадку предполагалось выполнить на специально выполненную грунтовую площадку с использованием лыжного шасси 'велосипедного' типа - сначала на заднюю лыжу, а потом на переднюю.

Фюзеляж ПКА имел стальную обшивку, прикрепленную сваркой к силовому набору. От нагрева фюзеляж защищал металлический донный экран, установленный с зазором 100 мм. Носок фюзеляжа и передние кромки аэродинамических поверхностей, изготовленных из стали, предполагалось охлаждать, причем рассматривалась возможность применения для этого жидкого лития. По расчетам, максимальная температура передней части теплозащитного экрана и кромок рулей могла достичь 1200њС в отличие от верхней части фюзеляжа, где ожидаемая температура не превышала бы 400њС, Сложенные стальные консоли крыла, находящиеся в аэродинамической 'тени' фюзеляжа при планировании ПКА с углом атаки 55-60њ, в зоне максимальных тепловых потоков на гиперзвуковых скоростях не должны были подвергаться большому нагреву.

Рис. 1 Планирующий космический аппарат 'Лапоток'

Внутри фюзеляжа размещались герметизированные кабина космонавта и приборный отсек, выполненные из алюминиевого сплава и защищенные теплоизоляцией. Космонавт располагался перед приборной доской в катапультном кресле, имеющем три положения - стартовое, рабочее, для отдыха. Кабина имела систему жизнеобеспечения, два боковых иллюминатора и прибор для астроориентации.

В приборном отсеке и непосредственно в фюзеляже размещалось оборудование, необходимое для осуществления орбитального полета и спуска. Для маневрирования на орбите ПКА имел навесную двигательную установку (ДУ), примыкающую к донному щиту фюзеляжа и закрытую обтекателем, ДУ включала топливные баки систему подачи топлива и два ЖРД - тормозной и корректирующий. ДУ отделялась от ПКА на высоте 90 км после выдачи тормозного импульса для схода сорбиты. Для ориентации ПКА на орбите и при входе в плотные слои атмосферы применялись реактивные сопла, работающие на продуктах разложения перекиси водорода, Далее включались аэродинамические поверхности.

В случае аварии РН на высотах до 10 км космонавт мог катапультироваться из кабины ПКА, На больших высотах производилось аварийное отделение ПКА от РН, раскрытие консолей крыла и спуск на Землю.

Королев был в курсе всех работ, проводившихся по ПКА в ОКБ-256. От его ОКБ в работах участвовали проектанты по космическим аппаратам и РН. Кроме того к работам были подключены крупнейшие коллективы Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) и Всесоюзного института авиационных материалов (ВИАМ).

После начала работ по ПКА в ЦАГИ выяснилось, что проблемы, встающие перед создателями крылатых космических аппаратов, гораздо серьезнее, чем было принято считать. В частности, только после продувок в аэродинамических трубах стало ясно, что тепловые нагрузки на теплозащитный экран значительно превосходят расчетные и материал экрана надо будет менять, а узел шарнира поворота консолей крыла на самом напряженном участке спуска находится в 'застойной' зоне с повышенным подводом тепла и практически полным отсутствием теплоотвода. Требовались более детальные проработки проекта с моделированием реальных условий полета на аппаратах-аналогах.

Как известно, С.П.Королев для первого космического корабля (КК) 'Восток' выбрал схему с баллистическим спускаемым аппаратом как более простую, надежную и требующую наименьших затрат при экспериментальной отработке. Кроме того, начатая в те годы кампания против военных самолетов в пользу ракет затронула многие авиационные ОКБ. В 1960 г. ОКБ-256 было закрыто. Главный конструктор П. В. Цыбин перешел на работу в ОКБ-1 заместителем С, П. Королева, где внес большой вклад в разработку и создание модификаций КК 'Восток', новых КК 'Союз' и 'Союз Т', а также автоматических межпланетных станций и спутника связи 'Молния'. Материалы по ПКА по договоренности были переданы С. П. Королевым в ОКБ А.И.Микояна, где в это время начались работы по воздушно-космической системе 'Спираль'.

Далее...