Сателлоиды Мясищева: необычные авиационно-космические проекты, актуальные до сих пор
На фото: Воздушно-космический самолет, разработанный в рамках проекта М-19.
Практически все отечественные авиационные конструкторские бюро пробовали себя и в ракетно-космической области. Достаточно вспомнить разработанную в середине 1960-х годов в ОКБ‑155 Артема Микояна авиационно-космическую систему «Спираль» или участие в середине 2000-х годов «ОКБ Сухого» в проекте создания крылатой версии многоцелевого пилотируемого многоразового космического корабля «Клипер». Однако первые проекты аппаратов, использующих авиационные принципы для решения космических задач, появились еще во второй половине 1950-х годов. Одним из первых такие разработки начало ОКБ‑23 под руководством Владимира Мясищева.
В марте 1953 года Сергей Королев начал работы над своей знаменитой межконтинентальной ракетой Р‑7, обеспечившей уже в октябре 1957 года запуск Первого искусственного спутника Земли. Год спустя, в мае 1954 года, вышло Постановление Совмина СССР о разработке крылатых ракет межконтинентальной дальности (КРМД) для поражения целей на территории США. Постановление предусматривало предъявление комплексов к совместным испытаниям в первом квартале 1957 года.
Первый «Буран»
К работам по этой тематике были привлечены в результате два авиационных ОКБ:
• ОКБ‑301 Семена Лавочкина для разработки КРМД «Буря» («изделие 350», В‑350, Ла‑350) с ядерной боевой частью массой 2,1 тонны (позже масса была увеличена до 2,35 тонны)
• и ОКБ‑23 Владимира Мясищева для разработки КРМД «Буран («изделие 40»), рассчитанной на термоядерную боевую часть с изначальной массой 3,4 тонны.
Разработку крылатых ракет средней дальности вели ОКБ‑240 Сергея Ильюши-на (изделия П‑20С и П‑22), ОКБ‑49 Георгия Бериева (П‑100), ОКБ‑156 Андрея Туполева (изделия «121» и «123»). Поручение разработки крылатых ракет авиационным предприятиям было логичным: вторые ступени и «Бури» и «Бурана» представляли собой беспилотный крылатый летательный аппарат со сверхзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем (СПВРД). Использование авиационных принципов не ограничивалось только применением крыла для обеспечения полета. Это касалось всех бортовых систем.
КРМД «Буран» состояла из крылатой маршевой ступени, получившей обозначение «изделие 41», и четырех стартовых ускорителей («изделие 42») с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). Отделение стартовых ускорителей происходило при числе Маха 3. В 1956 году вышло постановление Совмина об увеличении мощности боевой части «Бурана», что повлекло рост ее массы до 5 тонн. В связи с этим был разработан новый эскизный проект «изделие 40А». В 1957 году опытное производство ОКБ‑23 построило первую крылатую ракету, рассчитанную под новую боевую часть, начались ее стендовые испытания. Однако в том же году ракета Королева Р‑7 достигла межконтинентальной дальности. Крылатые ракеты только разрабатывались и испытывались. Кроме того, они имели большее подлетное время до цели, были уязвимее баллистических ракет из-за меньшей высоты полета. Поэтому до летных испытаний «изделия 40А» дело не дошло.
Постановлением ЦК КПСС и Совмина СССР от 5 февраля 1960 года разработка КРМД «Буран» была прекращена.
Из космоса на крыльях
Советским авиационным конструкторам, которые во второй половине 1950-х годов под давлением политического руководства страны были вынуждены постепенно отходить от основной самолетостроительной тематики в пользу ракетно-космической, вполне логичной и правильной представлялась тогда идея воздушно-космического аппарата. Бурный рост скоростей и высот послевоенной авиации, казалось, предрекал неминуемый переход от сверхзвуковых к гиперзвуковым скоростям и космическим полетам.
«К моменту запуска первого спутника реактивная авиация уже фактически подошла к границе космоса, точнее сказать, к верхней границе атмосферы, но только снизу, - рассказывает Вадим Лукашевич, кандидат технических наук, историк авиационно-космических систем, автор сайта “Буран.Ру”. - Спутник открывал авиаторам новые перспективы, ускорив уже десятилетиями существовавшее стремление к новым рубежам. Еще одним побудительным мотивом для рывка авиаторов в космос было желание уберечься от гонений на авиацию, которые предприняло политическое руководство страны в лице Никиты Хрущева в конце 1950-х годов. Большинство авиационных ОКБ были либо насильственно переведены на ракетную тематику, либо вынуждены “добровольно” заняться ею ради выживания».
Мясищев был одним из первых главных конструкторов, кто инициативно приступил к космическим разработкам. Практически параллельно с работами над «изделием 40», в 1956 году его ОКБ‑23 занялось проработкой гиперзвукового орбитального ракетоплана с планирующим спуском и самолетной посадкой. Владимир Михайлович называл такой аппарат «сателлоид».
До 1957 года в ОКБ‑23 совместно с НИИ‑1 и НИИ‑4 были проведены исследования и проектно-конструкторские изыскания по изучению эффективности различных типов ЛА дальнего действия. Вывод, сделанный в этих работах, определил основное направление исследований: «Наиболее перспективными и практически осуществимыми в ближайшее время будут инерционно-аэродинамические (крылато-баллистические) ракеты с околокруговыми и круговыми скоростями полета, именуемыми изделиями “сателлоидного типа”. Среди подобных аппаратов наибольший интерес представляют ракеты, последней ступенью которых может быть малогабаритный инерционно-круговой самолет многоразового действия - сателлоид (или межконтинентальный ракетоплан)…»
Среди причин целесообразности продолжения работ по пилотируемым «сателлоидам» Мясищев указывал:
«… - летчик является необходимым элементом системы управления, если обстоятельства, которые возникают в полете, не могут быть учтены с помощью вычислительной машины;
- летчик [сам] представляет собой самую легкую и универсальную вычислительную машину, необходимую для управления;
- пилотируемый ЛА может сам перелететь в нужное место, что упрощает проблему перевозок и боевого снабжения;
- ракетоплан обладает очевидным преимуществом в тактическом отношении перед всеми другими ЛА ракетно-авиационного типа, поскольку обеспечивает достижение предельно возможных скоростей, высот и дальностей полета».
Эти недостижимые для других летательных и космических аппаратов летно-технические возможности «крылатого спутника», при многоразовости действия, открывали широкие перспективы использования его в качестве эффективного средства разведки территории противника.
«Ракетоплан также мог использоваться в научных целях для зондирования верхних слоев атмосферы (недоступных ни спутникам, ни самолетам), для связи с обитаемыми спутниками Земли (пилотируемыми станциями) и для транспортировки орбитальных грузов (топлива, аппаратуры, строительных материалов и т. д.)», - писал Мясищев.
Первым опытом работ ОКБ‑23 по космической тематике стал проект гиперзвукового орбитального ракетоплана «изделие 46» с планирующим спуском, горизонтальной посадкой и практически неограниченной круговой (орбитальной) дальностью полета. В качестве носителя, обеспечивающего выведение ракетоплана, Мясищев предлагал использовать либо модернизированную ракету Р‑7 Королева, либо носитель собственной разработки на основе проработки ракетных ускорителей для «Бурана».
Основные проблемы заключались в освоении гиперзвуковых скоростей полета. Мясищев предлагал поэтапный план работ по освоению гиперзвуковых скоростей полета, согласно которому разработку беспилотного сателлоида-разведчика предполагалось выполнить в 1963 году.
Семейство «48»-х
На фото: 1. Проект ракетоплана «изделие 46» с планирующим спуском.
2. Схема установки пилотируемого многоразового воздушно-космического самолета «изделие 48-IV» на ракете-носителе «изделие 47» (собственная разработка ОКБ-23).
Первый этап разработки предполагал создание экспериментального аппарата с экипажем из одного человека для отработки планирующего спуска, включая посадку, бортового оборудования и исследования жизнедеятельности человека в условиях космического полета. Были рассмотрены четыре варианта аппарата:
• «48-I» крылатая схема с малыми углами атаки при входе и торможением гиперзвуковыми щитками;
• «48-II» крылатая схема с большими углами атаки на входе и планирующей посадкой;
• «48-III» бескрылая схема «обратный конус» с роторным спуском;
• «48-IV» конус с гиперзвуковыми крыльями и тормозными щитками (вариант с парашютной посадкой).
По рассказам доктора технических наук Евгения Кулаги (ветеран ОКБ‑23, впоследствии - главный конструктор темы Государственного космического научно-производственного центра (ГКНПЦ) им. М. В. Хруничева), «пилотируемый многоразовый воздушно-космический самолет (ВКС) [“изделие 48-IV”. - Ред.] представлял собой небольшой самолет стреловидной формы с плоским днищем». В плане аппарат имел форму почти правильного равностороннего треугольника. По сути, это было летающее крыло малого удлинения.
По воспоминаниям Кулаги, ракетоплан «48» создавался в сотрудничестве с ОКБ‑1 (С. П. Королев) и НИИ‑1 (М. В. Келдыш). Королев очень уважительно относился к Мясищеву. Они познакомились еще в 1939 году в «Туполевской шарашке» - ЦКБ‑29 НКВД, куда оба попали как «враги народа». С тех пор Мясищев и Королев сохраняли личные контакты.
Работы по теме «48» дошли до тепловых испытаний образцов конструкции с теплозащитой в струе реактивного двигателя. Однако кампания против военного самолетостроения сделала свое дело: в октябре 1960 года ОКБ‑23 было передано в качестве филиала № 1 в ОКБ‑52, руководимое Владимиром Челомеем, занимавшееся ракетной тематикой. Мясищев был назначен на должность начальника ЦАГИ.
В космос из «Холода»
В 1967 году Владимир Мясищев стал генеральным конструктором Экспериментального машиностроительного завода (ЭМЗ). Он был образован в 1966 году на базе филиала Машиностроительного завода им. М. В. Хруничева в городе Жуковский и Конструкторского бюро № 90. Мясищеву пришлось заново собирать конструкторский коллектив, создавать новые лаборатории, стенды для испытаний.
Занимаясь на ЭМЗ авиационной тематикой, Мясищев продолжал работать и «на космос». В рамках темы «Холод‑2», предназначенной для исследований особенностей применения жидкого водорода в авиации, в КБ ЭМЗ был разработан проект воздушно-космического самолета М‑19.
Мясищев превратил работы над проектом в крупномасштабное исследование проблем развития гиперзвуковой авиации с попутным решением задач освоения космоса. В рамках проекта М‑19 работа велась по четырем направлениям:
• 19-1 - создание летающей лаборатории с силовой установкой на жидком водороде с целью отработки вопросов применения криогенного топлива;
• 19-2 - проектно-конструкторские работы по определению облика гиперзвукового самолета;
• 19-3 - проектно-конструкторские работы по определению возможного облика воздушно космических самолетов различного типа на химическом топливе;
• 19-4 - проектно-конструкторские работы по определению облика одноступенчатого воздушно-космического самолета с использованием ядерной энергии.
Про тему М‑19 Мясищев однажды заметил: «Эта работа, видимо, станет для меня лебединой песней. Окончания ее я, конечно, не застану. Но ведь очень важно пойти в правильном направлении…»
Второй «Буран»
В феврале 1976 году вышло Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР «О создании Многоразовой космической системы». За ее основу был взят не проект М‑19, а система «Энергия»-«Буран», разработанная в НПО «Энергия» и во многом копировавшая американскую систему Space Shuttle. Для создания планера орбитального корабля «Буран» министр авиационной промышленности Петр Дементьев вынужден был создать НПО «Молния». В него вошли ЭМЗ, КБ «Молния» и КБ «Буревестник». Так фирма Мясищева была вовлечена в создание второго «Бурана».
Коллектив ЭМЗ разработал и изготовил гермокабину для экипажа «Бурана». На основе бомбардировщика 3М на заводе был создан самолет-транспортировщик 3М-Т (открытое название - ВМ-Т «Атлант»). Для полетов было переоборудовано два бомбардировщика. Они выполнили более 150 полетов на космодром Байконур и в Куйбышев, перевезли все крупногабаритные элементы космической системы «Энергия-Буран», в том числе баки ракет-носителей и несколько орбитальных кораблей.
Талант Владимира Михайловича заключался в том, что в каждом своем проекте он опережал время, опираясь на последние достижения науки и техники, использовал нестандартные технические решения, перенося в космическую сферу принципы создания авиационной техники. Сегодня коллективы ЭМЗ им. В. М. Мясищева и ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, выросшего из ОКБ‑23, продолжают работу над проектами перспективных авиационно-космических аппаратов различного назначения.
«Мясищев не делал тайны из накопленного опыта, который был широко использован и в других самолетостроительных фирмах, в том числе и без ссылок на авторство, - рассказывал ветеран ОКБ‑23, начальник проектного отдела КБ “Салют” Геннадий Дермичев. - Поражает широта его творческого диапазона. По инициативе и под руководством Владимира Михайловича велись разработки проектов самолетов с ядерными двигателями; возвращаемого космического аппарата типа “фара” с вертолетным винтом с реактивным приводом, обеспечивающим маневры и точное приземление; ракеты-носителя и многое другое. Его конструкторская школа живет, развиваясь и обогащаясь и в Филях, и в ОКБ его имени в Жуковском».