Музей ВВС Монино 030421 ч1: Бор-4С (беспилотный орбитальный ракетоплан)...
С целью уточнения результатов трубных исследований, характеристик устойчивости и управляемости орбитального самолета (ОС) воздушно-космической системы «Спираль» на различных участках полета и изучения свойств новых материалов теплозащиты (ТЗП), предусмотренных в конструкции будущего орбитального самолета, были выполнены с помощью ракет запуски моделей в масштабах 1:3 и 1:2 серии БОР (Беспилотный Орбитальный Ракетоплан).
До недавнего времени в музее экспонировался аппарат БОР-5, но совсем недавно из ЛИИ в музей были переданы еще два аппарата: БОР-4С и БОР-6. В ознаменование 60 летия полета первого человека в космос, в музее была устроена небольшая экспозиция, куда выставлены все три аппарата.
Энциклопедия проекта Буран.
Центральный музей ВВС в Монино ч1
Центральный музей ВВС в Монино ч2
Справа налево: БОР-4С, БОР-5 и БОР-6....
Большой объем испытаний, начиная с лабораторных исследований, продувок моделей и масштабных аналогов орбитального самолета (ОС) в аэродинамических трубах ЦАГИ и кончая их стендовыми отработками применительно к разным режимам и этапам полета, позволили с высокой степенью достоверности определить аэродинамические характеристики планера ОС. Они же, в свою очередь, стали исходными данными для разработчиков различных систем ОС.
С целью уточнения результатов "трубных исследований", характеристик устойчивости и управляемости ОС на различных участках полета в подмосковном ЛИИ совместно с ЦАГИ, Омским ПО "Полет" (ракета-носитель), ТМКБ "Союз" (двигательная установка), НИИПС (парашютная система) и при участии полигонов Министерства обороны СССР были созданы и испытаны в полете модели "БОР" (Беспилотный орбитальный ракетоплан) в масштабе 1:3 орбитального самолета.
Работы по "БОРам" начались в 1966 году.
Первый цельнодеревянный "БОР-1" длиной 3 м и массой 800 кг являлся масштабной (М 1:3) копией ОС и был запущен РН "Космос-2" (11К65) 15 июля 1969 года по суборбитальной траектории на высоту 100 км. При входе в плотные слои атмосферы со скоростью 13000 км/ч аппарат, естественно, сгорел, но еще на высоте 60-70 км по радиотелеметрии была получена ценная информация о возможности устойчивого управляемого спуска несущего корпуса выбранной формы
Аппараты "БОР-2" и "БОР-3", изготовленные в масштабе 1:3 орбитального самолета, были выполнены уже из металла, имели одноразовую (уносимую набегающим воздушным потоком) абляционную теплозащиту и запускались в космос по баллистической траектории тем же носителем.
Первый запуск в космос "БОРа-2" состоялся 6 декабря 1969 года.
Космос-1374 - советский космический спутник типа БОР-4 (беспилотный орбитальный ракетоплан). В основе аппарата лежит масштабная модель орбитального самолёта «Спираль» модифицированная в рамках программы Буран. Был запущен 3 июня 1982 года в 21:36 (UTC) с космодрома Капустин Яр, стартовый комплекс № 107 ракетой-носителем «К-65М-РБ5» (модификацией РН «Космос-3М»). Совершив 1,25 витка вокруг Земли приводнился в Индийском океане.
Запуски БОР-4:
БОР-4С (наш аппарат) 5 декабря 1980 Космос-3М (К65М-РБ5) суборбитальный полёт Сары-Шаган
Летно-конструкторские испытания доработанной ракеты-носителя и работоспособности всего комплекса Бор-4. Установлена уносимая абляционная теплозащита на основе материала марки ПКТ-ФП.
БОР-4 № 404 3 июня 1982 21:36 Космос-3М (К65М-РБ5) Космос-1374 орбитальный полёт 1,5 витка 03.06.1982 23:28 Индийский океан 1982-054A
Начало испытаний теплозащиты испытываемой в рамках проекта Буран
БОР-4 № 403 15 марта 1983 22:33 Космос-3М (К65М-РБ5) Космос-1445 орбитальный полёт 1,5 витка 16.03.1983 00:25 Индийский океан 1983-017A
БОР-4 № 405 27 декабря 1983 10:04 Космос-3М (К65М-РБ5) Космос-1517 орбитальный полёт 1 виток 27.12.1983 11:46 Черное море 1983-125A
БОР-4 № 406 19 декабря 1984 04:04 Космос-3М (К65М-РБ5) Космос-1614 орбитальный полёт 1 виток 19.12.1984 05:26 Черное море 1984-126A
Аппарат потерян поисковой службой.
Для "Бурана" нужно было создать надежное и технологичное многоразовое теплозащитное покрытие (ТЗП) различных типов: легкую керамическую плитку и гибкую войлочную теплозащиту, покрывающие основную поверхность корабля, и жаростойкую конструкцию из композиционного материала "углерод-углерод" для применения в носовой части и на передних кромках крыла. Высокая сложность и стоимость создания и летных испытаний корабля требовала Летательный аппарат серии "БОР-4"соответствующего подхода к отработке всех систем, и в особенности теплозащиты.
Первым этапом работ явилась программа наземных испытаний, целью которой была имитация факторов космического полета и условий входа в атмосферу. Опытные образцы покрытий испытывались в тепловакуумных плазменных установках, исследовались на воздействие акустических и вибрационных нагрузок. Вторым этапом стали летные испытания в диапазоне до- и сверхзвуковых скоростей, которые проводились на самолетах-лабораториях Ил-18 и МиГ-25. Образцы устанавливались на наружной поверхности в зоне высоких скоростных напоров и акустических нагрузок от двигателя. Наконец, третьим этапом стали испытания в космосе на летающих орбитальных моделях "БОР-4", которые должны были подтвердить работоспособность элементов теплозащиты в условиях реального полета по траектории, близкой к траектории "Бурана".
Распространено заблуждение, что при выборе в качестве "космической лаборатории" масштабной модели орбитального самолета "Спираль", помимо известности аэродинамических характеристик, сыграл свою роль тот факт, что обводы носовой части модели - "БОРа-4" - практически совпадали с очертаниями носа "Бурана", включая подфюзеляжную часть.
На самом деле это не так (перепутана причина со следствием) - первоначальные варианты "БОРа-4" существенно отличались от окончательного. Общеизвестный облик "БОРа-4" был предложен В.Нейландом (ЦАГИ) и Е.Самсоновым (НПО "Молния") в результате 3-х месячных исследований именно как повторяющий обводы носовой части "Бурана".
"БОР-4" представлял собой беспилотный экспериментальный аппарат, являющийся уменьшенной копией орбитального самолета "Спираль" в масштабе 1:2. Выполненный по аэродинамической схеме "несущий корпус", он имел длину 3,859 м, размах крыла 2,8 м (в промежуточном положении раскладки консолей), стартовую массу около 1450 кг, массу 1074 кг на орбите и 795 кг после возвращения. Аппарат был оснащен комплексом измерительной аппаратуры и системой управления с использованием реактивных двигателей и отклоняемых консолей крыла.
Телеметрическая система, которой был оснащен "БОР-4", записывала информацию в бортовое запоминающее устройство и передавала в пакетном режиме при пролете над двумя специализированными измерительными кораблями, а при спуске - и на наземный приемный пункт. Измерения шли от 150 термопар, установленных на дюралевой обшивке под теплозащитными плитками, а также под внешним покрытием плиток на глубине 0,3 мм. Телеметрировались показания акселерометров, индикаторов угловых скоростей, датчиков положения консолей крыла и информация нескольких десятков других датчиков температуры и давления; использовались также термокраски и индикаторы плавления.
Консоли крыла "БОРа-4", как и орбитального самолета "Спираль", могли поворачиваться в корневой части , при этом величина "развала" (угла поперечного V) определяла угол атаки, при котором аппарат самобалансируется (т.е. становится статически устойчив) при входе в плотные слои атмосферы. Как известно, "Буран" и шаттл неустойчивы по каналу курса в начале траектории спуска, во время полета на больших углах атаки. Техническое решение с поворотными консолями, предпринятое в рамках программы "Спираль", было революционным для шестидесятых годов, так как позволяло "обмануть природу", сняв проблему защиты относительно острой передней кромки крыла от высоких температур. Поднятые кверху консоли в сочетании с соответствующим углом стреловидности по передней кромке и углом атаки создавали такие условиях входа в атмосферу и полета на гиперзвуковых режимах, когда скоростной напор встречался с нижним днищем и "стекал" с крыла, передняя кромка которого как бы превращалась в заднюю. Здесь температуры были сравнительно невысоки.
При старте на РН под головным обтекателем консоли крыла полностью складывались "шалашиком" на "спине".
Первый испытательный запуск аппарата "БОР-4" на суборбитальную траекторию в направлении озера Балхаш был произведен 5 декабря 1980 года с целью проверки работоспособности всего комплекса.
На первом аппарате "БОР-4" была установлена уносимая абляционная теплозащита на основе материала марки ПКТ-ФП, состоящего из фенол-формальдегидной ткани, пропитанной смесью фенол-формальдегидных смол (сходная теплозащита устанавливается на спускаемых аппаратах космических кораблей "Союз"). Успешный суборбитальный полет этой летающей модели подтвердил надежность такой теплоизоляции и надежность новых типов бортовой аппаратуры.
Последующие аппараты использовались уже непосредственно для испытаний теплозащиты "Бурана", поэтому их пришлось существенно модифицировать.
Абляционная теплозащита "на всякий случай" осталась, но ее толщина была уменьшена, а поверх нее на тонкую металлическую обшивку, выполненную из того же алюминиевого сплава, как и обшивка планера "Бурана", смонтировали соответствующую "бурановскую" теплозащиту - керамические белые и черные плитки на основе ультратонкого кварцевого волокна, маты гибкой теплозащиты на базе органического войлока и носовой кок из композиционного материала "углерод-углерод". Технология наклейки теплозащиты на "БОРах-4" полностью соответствовала "бурановской". Носовой кок для "БОРа-4" также был изготовлен в соответствии с требованиями "Бурана", но был установлен поверх абляционного субстрата с использованием жаропрочного металлического крепежа. Пространство между носовым коком и абляционным покрытием было заполнено изоляцией из теплостойких волокон.
Для конструкции теплозащиты консолей крыла была выбрана другая конструкция. Это было обусловлено тем, что из-за аэродинамических ограничений толщины крыла для его теплозащиты не хватало сравнительно небольшой максимально допустимой толщины керамических теплозащитных плиток. По этой причине внутреннюю полость металлической конструкции крыла заполнили пористым фетровым материалом, пропитанным специальным составом на основе воды. Испарение воды в случае перегрева металлической конструкции должно было обеспечить эффективное охлаждение во время интенсивного нагрева на траектории возвращения в атмосферу.
"БОР-4" создавался в Летно-исследовательском институте (ЛИИ) им.Громова. Изготовление и сборка аппаратов проводились на Тушинском машиностроительном заводе.
В период 1982-84 годов было произведено 6 запусков аппаратов "БОР-4" с помощью легкой двухступенчатой РН "Космос-3М" (К65М-РБ5) с космодрома Капустин Яр на различные траектории. Аппараты, выводившиеся на орбиты ИСЗ высотой около 225 км, получали наименования Космос.
По программе орбитального полета ориентация в пространстве поддерживалась газореактивной системой (8 сопел) по программе автономной бортовой системы управления (в режиме инерциальной навигации). Топливом для двигателей газореактивной системы служили компоненты АТ+НДМГ. В начале второго витка с помощью сбрасываемого порохового двигателя, установленного "на спине" "БОРа-4", выдавался тормозной импульс - и аппарат входил в атмосферу.
Во время снижения поворотное крыло обеспечивало требуемую статическую устойчивость по курсу, при переходе на малые углы атаки консоли разворачивались в горизонтальное положение для повышения аэродинамического качества. Балансировка обеспечивалась с высоты 70...60 км при угле атаки 570 в первом полете и 52...540 в последующих полетах. Раздельное (дифференцированное) отклонение консолей крыла от балансировочного положения использовалось для управления по крену с проведением контролируемых поворотов для прогнозирования попадания на заданную дальность с непревышением расчетных тепловых потоков и перегрузок на всех этапах спуска.
После торможения и планирующего полета в верхних слоях атмосферы, пройдя участок плазмообразования, "БОР-4" на высоте около 30 км вводился системой управления в крутую спираль для уменьшения скорости полета, и на высоте около 7500 м выпускался парашют, обеспечивающий приводнение с вертикальной скоростью 7...8 м/с. В верхней части "БОРа-4" после приводнения надувался конический баллон-пеленг с мигающим фонарем. Он увеличивал плавучесть аппарата и выводил наружу антенны поисковой системы.
Для связи с "БОРом-4" в первом зачетном пуске были привлечены корабли слежения "Космонавт Пацаев" и "Космонавт Добровольский". После того, как "БОР-4" выполнил 1,25 витка по орбите, вошел в атмосферу с боковым маневром на дальность 600 км южнее траектории орбитального полета и приводнился в 560 км от архипелага Кокосовых островов в Индийском океане, его подобрали дежурившие там корабли Военно-морского флота СССР.
История поиска первых двух "БОРов-4", приводнившихся в Индийском океане, наглядно демонстрирует накаленность международных отношений в годы "холодной войны".
Корабли слежения "Космонавт Пацаев", "Космонавт Добровольский" и "Петропавловск" заранее выдвинулись из бухты Петропавловска-Камчатского в район ожидаемого приводнения аппарата к берегам Австралии. Туда же пришли военные корабли Черноморского флота СССР. Присутствие флотилии из семи советских военных кораблей, рассредоточенных в радиусе нескольких сотен километров, привлекло самое пристальное внимание военно-морского флота Австралии. Разведывательно-патрульные самолеты Р-3С "Орион", базировавшиеся на авиабазе Вильямс Королевских ВВС Австралии (Royal Australian Air Force (RAAF) Base Williams), кружили над нашими кораблями непрерывно день и ночь, сменяя друг
Наступило 3 июня 1982 года. "Космос-1374", он же "БОР-4", спланировав в огненной плазме до высоты 4 км, выпустил парашют и плавно лег на волны. Конус навигационного маяка на спине аппарата радировал в эфир о своем местоположении, доставив неприятный сюрприз поисковикам - промах с расчетным местом приводнения составил почти 200 км! К "БОРу-4" устремились все поисковые корабли, как наши, так и австралийские.
После суточного перехода первым к месту приводнения подошел наш поисковый корабль, с которого был спущен катер с гражданскими специалистами, основной задачей которых было ввести в бортовую систему плавающего аппарата специальный секретный код, блокирующий систему самоликвидации. До введения этого кода система самоликвидации препятствовала любым попыткам поднятия или транспортировки - аппарат, по сути, представлял собой свободно плавающую морскую мину. И только после обезвреживания к "БОРу" подошел наш поисковый корабль и под пристальным наблюдением австралийских ВМС поднял его на свою палубу. Четыре других советских военных корабля "прикрывали" эту операцию. И было от чего! К моменту вылавливания "БОРа" в районе приводнения находились уже не только военные корабли и самолеты-разведчики, но и палубные вертолёты ВМС Австралии.
Тем не менее австралийцам удалось с воздуха детально отснять весь процесс вылавливания и подъёма ракетоплана на палубу судна "Петропавловск".
Советские участники спасательных операций вспоминали, что австралийский "Орион" так низко ходил над палубой "Петропавловска", что вихри, срывающиеся с его крыльев, чуть не сбивали людей с ног. Поэтому неудивительно, что снимки, сделанные с "Ориона", оказались настолько подробными. Ниже мы приводим два из них.
В результате натурных исследований, проведенных на летающих моделях "БОР-4", была окончательно решена проблема теплозащиты "Бурана".
Впервые в отечественной практике экспериментально были определены:
- распределение температур по поверхности и толщине многоразовой неуносимой теплозащиты радиационного типа, получены значения температур на наиболее теплонапряженных элементах конструкции орбитального корабля - носовом обтекателе и прилегающем к нему участке нижней поверхности фюзеляжа;
- распределение температур и давлений в районе балансировочного щитка;
- конвективные, радиационные и поглощенные тепловые потоки;
- влияние межплиточных зазоров и уступов на характер обтекания и характеристики теплозащиты.
Анализ результатов измерений, полученных в условиях реальных физико-химических процессов и каталитичности поверхности вдоль всей траектории спуска ОК на высотах от 100 до 30 км при скоростях М=25...3 при одновременном воздействии аэродинамических, тепловых, акустических и вибрационных нагрузок, позволил:
- обосновать оптимальные значения зазоров и уступов между плитками теплозащиты;
- отработать математическую модель пространственного теплообмена с учетом неравновесных физико-химических свойств воздуха;
- определить каталитическую активность покрытия в условиях натурной плазмы;
- оценить степень опасности потери одной или нескольких теплозащитных плиток;
- уточнить температурную схему и наметить мероприятия по уменьшению массы теплозащиты "Бурана".
Материалы полетов "БОРа-4" легли в основу технических заключений головных институтов к первому полету "Бурана", выполненному 15 ноября 1988 года. Результатами работ можно назвать и то, что, в отличие от американцев, мы практически обошлись без потерь теплозащиты: если "Колумбия" в своем первом полете 12 апреля 1981 года потеряла около 30 плиток, то "Буран" - десять (включая два мата гибкой теплозащиты на верхней поверхности левой консоли крыла).
А мы переходим к следующим аппаратам....
До недавнего времени в музее экспонировался аппарат БОР-5, но совсем недавно из ЛИИ в музей были переданы еще два аппарата: БОР-4С и БОР-6. В ознаменование 60 летия полета первого человека в космос, в музее была устроена небольшая экспозиция, куда выставлены все три аппарата.
Энциклопедия проекта Буран.
Центральный музей ВВС в Монино ч1
Центральный музей ВВС в Монино ч2
Справа налево: БОР-4С, БОР-5 и БОР-6....
Большой объем испытаний, начиная с лабораторных исследований, продувок моделей и масштабных аналогов орбитального самолета (ОС) в аэродинамических трубах ЦАГИ и кончая их стендовыми отработками применительно к разным режимам и этапам полета, позволили с высокой степенью достоверности определить аэродинамические характеристики планера ОС. Они же, в свою очередь, стали исходными данными для разработчиков различных систем ОС.
С целью уточнения результатов "трубных исследований", характеристик устойчивости и управляемости ОС на различных участках полета в подмосковном ЛИИ совместно с ЦАГИ, Омским ПО "Полет" (ракета-носитель), ТМКБ "Союз" (двигательная установка), НИИПС (парашютная система) и при участии полигонов Министерства обороны СССР были созданы и испытаны в полете модели "БОР" (Беспилотный орбитальный ракетоплан) в масштабе 1:3 орбитального самолета.
Работы по "БОРам" начались в 1966 году.
Первый цельнодеревянный "БОР-1" длиной 3 м и массой 800 кг являлся масштабной (М 1:3) копией ОС и был запущен РН "Космос-2" (11К65) 15 июля 1969 года по суборбитальной траектории на высоту 100 км. При входе в плотные слои атмосферы со скоростью 13000 км/ч аппарат, естественно, сгорел, но еще на высоте 60-70 км по радиотелеметрии была получена ценная информация о возможности устойчивого управляемого спуска несущего корпуса выбранной формы
Аппараты "БОР-2" и "БОР-3", изготовленные в масштабе 1:3 орбитального самолета, были выполнены уже из металла, имели одноразовую (уносимую набегающим воздушным потоком) абляционную теплозащиту и запускались в космос по баллистической траектории тем же носителем.
Первый запуск в космос "БОРа-2" состоялся 6 декабря 1969 года.
Космос-1374 - советский космический спутник типа БОР-4 (беспилотный орбитальный ракетоплан). В основе аппарата лежит масштабная модель орбитального самолёта «Спираль» модифицированная в рамках программы Буран. Был запущен 3 июня 1982 года в 21:36 (UTC) с космодрома Капустин Яр, стартовый комплекс № 107 ракетой-носителем «К-65М-РБ5» (модификацией РН «Космос-3М»). Совершив 1,25 витка вокруг Земли приводнился в Индийском океане.
Запуски БОР-4:
БОР-4С (наш аппарат) 5 декабря 1980 Космос-3М (К65М-РБ5) суборбитальный полёт Сары-Шаган
Летно-конструкторские испытания доработанной ракеты-носителя и работоспособности всего комплекса Бор-4. Установлена уносимая абляционная теплозащита на основе материала марки ПКТ-ФП.
БОР-4 № 404 3 июня 1982 21:36 Космос-3М (К65М-РБ5) Космос-1374 орбитальный полёт 1,5 витка 03.06.1982 23:28 Индийский океан 1982-054A
Начало испытаний теплозащиты испытываемой в рамках проекта Буран
БОР-4 № 403 15 марта 1983 22:33 Космос-3М (К65М-РБ5) Космос-1445 орбитальный полёт 1,5 витка 16.03.1983 00:25 Индийский океан 1983-017A
БОР-4 № 405 27 декабря 1983 10:04 Космос-3М (К65М-РБ5) Космос-1517 орбитальный полёт 1 виток 27.12.1983 11:46 Черное море 1983-125A
БОР-4 № 406 19 декабря 1984 04:04 Космос-3М (К65М-РБ5) Космос-1614 орбитальный полёт 1 виток 19.12.1984 05:26 Черное море 1984-126A
Аппарат потерян поисковой службой.
Для "Бурана" нужно было создать надежное и технологичное многоразовое теплозащитное покрытие (ТЗП) различных типов: легкую керамическую плитку и гибкую войлочную теплозащиту, покрывающие основную поверхность корабля, и жаростойкую конструкцию из композиционного материала "углерод-углерод" для применения в носовой части и на передних кромках крыла. Высокая сложность и стоимость создания и летных испытаний корабля требовала Летательный аппарат серии "БОР-4"соответствующего подхода к отработке всех систем, и в особенности теплозащиты.
Первым этапом работ явилась программа наземных испытаний, целью которой была имитация факторов космического полета и условий входа в атмосферу. Опытные образцы покрытий испытывались в тепловакуумных плазменных установках, исследовались на воздействие акустических и вибрационных нагрузок. Вторым этапом стали летные испытания в диапазоне до- и сверхзвуковых скоростей, которые проводились на самолетах-лабораториях Ил-18 и МиГ-25. Образцы устанавливались на наружной поверхности в зоне высоких скоростных напоров и акустических нагрузок от двигателя. Наконец, третьим этапом стали испытания в космосе на летающих орбитальных моделях "БОР-4", которые должны были подтвердить работоспособность элементов теплозащиты в условиях реального полета по траектории, близкой к траектории "Бурана".
Распространено заблуждение, что при выборе в качестве "космической лаборатории" масштабной модели орбитального самолета "Спираль", помимо известности аэродинамических характеристик, сыграл свою роль тот факт, что обводы носовой части модели - "БОРа-4" - практически совпадали с очертаниями носа "Бурана", включая подфюзеляжную часть.
На самом деле это не так (перепутана причина со следствием) - первоначальные варианты "БОРа-4" существенно отличались от окончательного. Общеизвестный облик "БОРа-4" был предложен В.Нейландом (ЦАГИ) и Е.Самсоновым (НПО "Молния") в результате 3-х месячных исследований именно как повторяющий обводы носовой части "Бурана".
"БОР-4" представлял собой беспилотный экспериментальный аппарат, являющийся уменьшенной копией орбитального самолета "Спираль" в масштабе 1:2. Выполненный по аэродинамической схеме "несущий корпус", он имел длину 3,859 м, размах крыла 2,8 м (в промежуточном положении раскладки консолей), стартовую массу около 1450 кг, массу 1074 кг на орбите и 795 кг после возвращения. Аппарат был оснащен комплексом измерительной аппаратуры и системой управления с использованием реактивных двигателей и отклоняемых консолей крыла.
Телеметрическая система, которой был оснащен "БОР-4", записывала информацию в бортовое запоминающее устройство и передавала в пакетном режиме при пролете над двумя специализированными измерительными кораблями, а при спуске - и на наземный приемный пункт. Измерения шли от 150 термопар, установленных на дюралевой обшивке под теплозащитными плитками, а также под внешним покрытием плиток на глубине 0,3 мм. Телеметрировались показания акселерометров, индикаторов угловых скоростей, датчиков положения консолей крыла и информация нескольких десятков других датчиков температуры и давления; использовались также термокраски и индикаторы плавления.
Консоли крыла "БОРа-4", как и орбитального самолета "Спираль", могли поворачиваться в корневой части , при этом величина "развала" (угла поперечного V) определяла угол атаки, при котором аппарат самобалансируется (т.е. становится статически устойчив) при входе в плотные слои атмосферы. Как известно, "Буран" и шаттл неустойчивы по каналу курса в начале траектории спуска, во время полета на больших углах атаки. Техническое решение с поворотными консолями, предпринятое в рамках программы "Спираль", было революционным для шестидесятых годов, так как позволяло "обмануть природу", сняв проблему защиты относительно острой передней кромки крыла от высоких температур. Поднятые кверху консоли в сочетании с соответствующим углом стреловидности по передней кромке и углом атаки создавали такие условиях входа в атмосферу и полета на гиперзвуковых режимах, когда скоростной напор встречался с нижним днищем и "стекал" с крыла, передняя кромка которого как бы превращалась в заднюю. Здесь температуры были сравнительно невысоки.
При старте на РН под головным обтекателем консоли крыла полностью складывались "шалашиком" на "спине".
Первый испытательный запуск аппарата "БОР-4" на суборбитальную траекторию в направлении озера Балхаш был произведен 5 декабря 1980 года с целью проверки работоспособности всего комплекса.
На первом аппарате "БОР-4" была установлена уносимая абляционная теплозащита на основе материала марки ПКТ-ФП, состоящего из фенол-формальдегидной ткани, пропитанной смесью фенол-формальдегидных смол (сходная теплозащита устанавливается на спускаемых аппаратах космических кораблей "Союз"). Успешный суборбитальный полет этой летающей модели подтвердил надежность такой теплоизоляции и надежность новых типов бортовой аппаратуры.
Последующие аппараты использовались уже непосредственно для испытаний теплозащиты "Бурана", поэтому их пришлось существенно модифицировать.
Абляционная теплозащита "на всякий случай" осталась, но ее толщина была уменьшена, а поверх нее на тонкую металлическую обшивку, выполненную из того же алюминиевого сплава, как и обшивка планера "Бурана", смонтировали соответствующую "бурановскую" теплозащиту - керамические белые и черные плитки на основе ультратонкого кварцевого волокна, маты гибкой теплозащиты на базе органического войлока и носовой кок из композиционного материала "углерод-углерод". Технология наклейки теплозащиты на "БОРах-4" полностью соответствовала "бурановской". Носовой кок для "БОРа-4" также был изготовлен в соответствии с требованиями "Бурана", но был установлен поверх абляционного субстрата с использованием жаропрочного металлического крепежа. Пространство между носовым коком и абляционным покрытием было заполнено изоляцией из теплостойких волокон.
Для конструкции теплозащиты консолей крыла была выбрана другая конструкция. Это было обусловлено тем, что из-за аэродинамических ограничений толщины крыла для его теплозащиты не хватало сравнительно небольшой максимально допустимой толщины керамических теплозащитных плиток. По этой причине внутреннюю полость металлической конструкции крыла заполнили пористым фетровым материалом, пропитанным специальным составом на основе воды. Испарение воды в случае перегрева металлической конструкции должно было обеспечить эффективное охлаждение во время интенсивного нагрева на траектории возвращения в атмосферу.
"БОР-4" создавался в Летно-исследовательском институте (ЛИИ) им.Громова. Изготовление и сборка аппаратов проводились на Тушинском машиностроительном заводе.
В период 1982-84 годов было произведено 6 запусков аппаратов "БОР-4" с помощью легкой двухступенчатой РН "Космос-3М" (К65М-РБ5) с космодрома Капустин Яр на различные траектории. Аппараты, выводившиеся на орбиты ИСЗ высотой около 225 км, получали наименования Космос.
По программе орбитального полета ориентация в пространстве поддерживалась газореактивной системой (8 сопел) по программе автономной бортовой системы управления (в режиме инерциальной навигации). Топливом для двигателей газореактивной системы служили компоненты АТ+НДМГ. В начале второго витка с помощью сбрасываемого порохового двигателя, установленного "на спине" "БОРа-4", выдавался тормозной импульс - и аппарат входил в атмосферу.
Во время снижения поворотное крыло обеспечивало требуемую статическую устойчивость по курсу, при переходе на малые углы атаки консоли разворачивались в горизонтальное положение для повышения аэродинамического качества. Балансировка обеспечивалась с высоты 70...60 км при угле атаки 570 в первом полете и 52...540 в последующих полетах. Раздельное (дифференцированное) отклонение консолей крыла от балансировочного положения использовалось для управления по крену с проведением контролируемых поворотов для прогнозирования попадания на заданную дальность с непревышением расчетных тепловых потоков и перегрузок на всех этапах спуска.
После торможения и планирующего полета в верхних слоях атмосферы, пройдя участок плазмообразования, "БОР-4" на высоте около 30 км вводился системой управления в крутую спираль для уменьшения скорости полета, и на высоте около 7500 м выпускался парашют, обеспечивающий приводнение с вертикальной скоростью 7...8 м/с. В верхней части "БОРа-4" после приводнения надувался конический баллон-пеленг с мигающим фонарем. Он увеличивал плавучесть аппарата и выводил наружу антенны поисковой системы.
Для связи с "БОРом-4" в первом зачетном пуске были привлечены корабли слежения "Космонавт Пацаев" и "Космонавт Добровольский". После того, как "БОР-4" выполнил 1,25 витка по орбите, вошел в атмосферу с боковым маневром на дальность 600 км южнее траектории орбитального полета и приводнился в 560 км от архипелага Кокосовых островов в Индийском океане, его подобрали дежурившие там корабли Военно-морского флота СССР.
История поиска первых двух "БОРов-4", приводнившихся в Индийском океане, наглядно демонстрирует накаленность международных отношений в годы "холодной войны".
Корабли слежения "Космонавт Пацаев", "Космонавт Добровольский" и "Петропавловск" заранее выдвинулись из бухты Петропавловска-Камчатского в район ожидаемого приводнения аппарата к берегам Австралии. Туда же пришли военные корабли Черноморского флота СССР. Присутствие флотилии из семи советских военных кораблей, рассредоточенных в радиусе нескольких сотен километров, привлекло самое пристальное внимание военно-морского флота Австралии. Разведывательно-патрульные самолеты Р-3С "Орион", базировавшиеся на авиабазе Вильямс Королевских ВВС Австралии (Royal Australian Air Force (RAAF) Base Williams), кружили над нашими кораблями непрерывно день и ночь, сменяя друг
Наступило 3 июня 1982 года. "Космос-1374", он же "БОР-4", спланировав в огненной плазме до высоты 4 км, выпустил парашют и плавно лег на волны. Конус навигационного маяка на спине аппарата радировал в эфир о своем местоположении, доставив неприятный сюрприз поисковикам - промах с расчетным местом приводнения составил почти 200 км! К "БОРу-4" устремились все поисковые корабли, как наши, так и австралийские.
После суточного перехода первым к месту приводнения подошел наш поисковый корабль, с которого был спущен катер с гражданскими специалистами, основной задачей которых было ввести в бортовую систему плавающего аппарата специальный секретный код, блокирующий систему самоликвидации. До введения этого кода система самоликвидации препятствовала любым попыткам поднятия или транспортировки - аппарат, по сути, представлял собой свободно плавающую морскую мину. И только после обезвреживания к "БОРу" подошел наш поисковый корабль и под пристальным наблюдением австралийских ВМС поднял его на свою палубу. Четыре других советских военных корабля "прикрывали" эту операцию. И было от чего! К моменту вылавливания "БОРа" в районе приводнения находились уже не только военные корабли и самолеты-разведчики, но и палубные вертолёты ВМС Австралии.
Тем не менее австралийцам удалось с воздуха детально отснять весь процесс вылавливания и подъёма ракетоплана на палубу судна "Петропавловск".
Советские участники спасательных операций вспоминали, что австралийский "Орион" так низко ходил над палубой "Петропавловска", что вихри, срывающиеся с его крыльев, чуть не сбивали людей с ног. Поэтому неудивительно, что снимки, сделанные с "Ориона", оказались настолько подробными. Ниже мы приводим два из них.
В результате натурных исследований, проведенных на летающих моделях "БОР-4", была окончательно решена проблема теплозащиты "Бурана".
Впервые в отечественной практике экспериментально были определены:
- распределение температур по поверхности и толщине многоразовой неуносимой теплозащиты радиационного типа, получены значения температур на наиболее теплонапряженных элементах конструкции орбитального корабля - носовом обтекателе и прилегающем к нему участке нижней поверхности фюзеляжа;
- распределение температур и давлений в районе балансировочного щитка;
- конвективные, радиационные и поглощенные тепловые потоки;
- влияние межплиточных зазоров и уступов на характер обтекания и характеристики теплозащиты.
Анализ результатов измерений, полученных в условиях реальных физико-химических процессов и каталитичности поверхности вдоль всей траектории спуска ОК на высотах от 100 до 30 км при скоростях М=25...3 при одновременном воздействии аэродинамических, тепловых, акустических и вибрационных нагрузок, позволил:
- обосновать оптимальные значения зазоров и уступов между плитками теплозащиты;
- отработать математическую модель пространственного теплообмена с учетом неравновесных физико-химических свойств воздуха;
- определить каталитическую активность покрытия в условиях натурной плазмы;
- оценить степень опасности потери одной или нескольких теплозащитных плиток;
- уточнить температурную схему и наметить мероприятия по уменьшению массы теплозащиты "Бурана".
Материалы полетов "БОРа-4" легли в основу технических заключений головных институтов к первому полету "Бурана", выполненному 15 ноября 1988 года. Результатами работ можно назвать и то, что, в отличие от американцев, мы практически обошлись без потерь теплозащиты: если "Колумбия" в своем первом полете 12 апреля 1981 года потеряла около 30 плиток, то "Буран" - десять (включая два мата гибкой теплозащиты на верхней поверхности левой консоли крыла).
А мы переходим к следующим аппаратам....