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).
Работы по "БОРам" начались в 1966 г.
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 г. 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. Подготовка и запуск первых "БОРов" показано на видеофрагменте справа. Первый запуск в космос "БОРа-2" состоялся 6 декабря 1969 года, а вся программа испытаний представлена в таблице:
1 БОР-1 15.07.1969 Упрощенное макетное изделие. Цель запуска - летно-конструкторские испытания созданной экспериментальной базы (модели совместно с РН и наземным стартовым и измерительным комплексами). Программа запуска полностью выполнена.
2 БОР-2 101 06.12.1969, 09:00 ДМВ Программа полета выполнена, однако из-за отказа системы управления (по каналу крена) на высоте 25 км модель перешла на траекторию баллистического спуска с вращением по крену вокруг вектора скорости, из-за чего парашютная система вводилась в действие на нерасчетном режиме и не обеспечила спасение аппарата.
3 БОР-2 102 31.07.1970, 05:00 ДМВ Программа полета выполнена полностью. Послеполетный анализ выявил недостаточность тепловой герметичности технологических швов нижних крышек корпуса модели, вследствие чего имело место проникновение горячего газа внутрь корпуса.
4 БОР-2 103 22.04.1971, 07:22 ДМВ На нижней поверхности модели устанавливалась экспериментальная ниобиевая панель. Научная программа полета выполнена полностью, но на 609-й секунде полета вследствие разрушения экспериментального участка теплозащиты из ниобиевого сплава произошло прогорание бака горючего и обгорание некоторых электрожгутов, что привело к ряду отказов, в том числе системы ввода в действие парашютной системы.
5 БОР-2 104 08.02.1972, 08:59 ДМВ Модель была снабжена неподвижными аэродинамическими щитками с углом отклонения 7º. В носовой части устанавливался сбрасываемый в полете груз весом 25,6 кг, обеспечивший перебалансировку в полете в широком диапазоне углов атаки (α=30º...67,5º). Программа полета выполнена полностью, система спасения обеспечила сохранность модели.
6 БОР-3 301 24.05.1973, 06:50 ДМВ После старта на высоте около 5 км (при скорости М~0,94) произошло разрушение головного обтекателя, вызвавшее непредусмотренное программой отделение модели. После этого модель совершала нестабилизированный полет и взорвалась при падении в 39 км от старта.
7 БОР-3 302 11.07.1974, 08:01 ДМВ На модели была изменена форма фонаря (см. фото выше), обводов корпуса в хвостовой части и расположение консолей относительно корпуса. На нижней поверхности устанавливалась ниобиевая панель. В полете программно изменялся угол развала (поперечный угол установки) консолей крыла для оценки эффективности аэродинамического управления в каналах крена и тангажа. Экспериментальная программа полета выполнена полностью. Система спасения модели сработала нормально, однако вследствие повреждения купола основного парашюта, вызванного попаданием на него остатков окислителя после выработки горючего, приземление произошло с высокой скоростью, вследствие чего модель разрушилась.
"БОР-4" 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" (см. фото слева) 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.
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
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 (см. рис. слева), 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".
Условные обозначения: 1 - носовой теплозащитный обтекатель из жаропрочного "углерод-углеродного" композитного материала "Гравимол"; 2 - электрохимический источник тока (аккумулятор); 3 - топливный бак для газореактивных ЖРД с компонентами топлива азотный тетраксид + несимметричный диметилгидразин; 4 - парашютная система спасения; 5 - блоки автономной бортовой системы управления (и навигации); 6 - блоки радиотелеметрической системы; 7 - научная аппаратура; 8 - силовой привод поворотных консолей крыла; 9 - поворотные (складывающиеся) консоли крыла; 10 - хвостовой стабилизатор (киль); 11 - два блока (по два ЖРД) двигателей газореактивной системы для управления по крену; 12 - центральных блок из четырех газореактивных ЖРД для управления по тангажу и рысканью; 13 - хвостовой силовой шпангоут, по которому аппарат крепится к последней ступени ракеты-носителя.
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 спутников серии "Космос":
1 - 05.12.1980 Первое испытание "БОРа-4" (получившего обозначение "БОР-4С") в суборбитальном полете 2 Космос-1374 03.06.1982 Приводнение в Индийском океане в 560 км южнее Кокосовых островов после одновиткового полета на орбите ИСЗ. Американскими разведывательными самолетами были получены детальные снимки космического аппарата и операций по его эвакуации 3 Космос-1445 15-16.03.1983 Приводнение в Индийском океане в 556 км южнее Кокосовых островов после одновиткового полета на орбите ИСЗ, эвакуация под наблюдением австралийских разведывательных самолетов 4 Космос-1517 27.12.1983 В отличие от предыдущих полетов, во избежание наблюдения со стороны западных разведок, изменилось место посадки. Им удалось установить только факт передачи кораблями слежения сообщения о выдаче над северной Атлантикой тормозного импульса. После этого аппарат совершил приводнение в Черном море. 5 - 04.07.1984 По данным зарубежных источников, полет по суборбитальной траектории с максимальной высотой 130 км; отечественные источники вообще не подтверждают факт этого полета. 6 Космос-1614 19.12.1984 Приводнение в Черном море после выполнения одного витка. Аппарат потерян поисковой службой. 7 - 20.10.1987 По данным зарубежных источников, полет по суборбитальной траектории с максимальной высотой 130 км; отечественные источники вообще не подтверждают факт этого полета.
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".
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
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 Космический аппарат "БОР-4" после полета. Хорошо видно обгорание плиток теплозащиты у узлы подвижных консолей крыладруга.
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.
Эвакуация аппарата "Космос-1374". Съемка советских ВМС:
БОР-4" - в наших надежных руках. На заднем плане - низколетящий австралийский самолет-разведчик Р-3С "Орион"
Подъем "БОРа-4" на палубу. На заднем плане - советский эсминец
"Обезвреженный" ракетоплан медленно поднимается над водами Индийского океана
Катер с гражданскими специалистами осторожно приближается к "Космосу-1374"
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.
Эвакуация космического аппарата "БОР-4" ("Космос-1374") - съемка командира эскадрильи (Wing Comander) самолетов-разведчиков Р-3С "Орион" Н.Купера (N.Cooper):
"Космос-1374" поднимается на палубу "Петропавловска" после успешного приводнения 4 июня 1982 года
"Космос-1374"на палубе "Петропавловска". Фотография сделана через два дня после первой, 6 июня 1982 года
Степень противодействия иностранного флота была настолько высока, что после окончания поисковой операции Г.С.Титов обратился напрямую в ВПК: "Считаю, что велика вероятность перехвата американцами… предлагаю перенести место посадки в Черное море".
Но второй запуск "БОРа-4" (Космоса-1445) был также произведен с посадкой в районе Кокосовых островов. В проведении этого полета помогали корабли сопровождения Академии наук СССР "Космонавт Волков", "Космонавт Беляев" и научный корабль тихоокеанской геодезической экспедиции "Чумикан". Помимо тихоокеанской эскадры в район Кокосовых островов пришли корабли из Черного моря. Все корабли рассредоточились в радиусе нескольких сот километров, чтобы максимально быстро найти космический аппарат и поднять его на борт. Члены экипажа "Чумикана" позднее вспоминали о степени секретности работ - были наглухо задраены все иллюминаторы, чтобы ни один матрос не мог увидеть происходящих событий. Ближе всего к месту посадки оказался именно "Чумикан", с которого и был спущен катер с инженером на борту для обезвреживания системы самоликвидации приводнившегося космического аппарата. Операция эвакуации "Космоса-1445" закончилась благополучно благодаря большим затратам на организацию поисковых мероприятий, и не смотря на отчаянное противодействие иностранных судов, пытавшихся самостоятельно обнаружить и поднять на борт советский аппарат.
Австралийские военные корабли подходили настолько близко, что наши моряки могли беспрепятственно рассматривать в бинокли не только самих матросов, но даже смотреть по вечерам … зарубежные фильмы, которые транслировались на экранах, развернутых на верхних палубах иностранных судов!
Член экипажа "Чумикана" Владимир Гаврилов впоследствии вспомнил курьезный случай, характеризующий дотошность работы австралийских самолетов-разведчиков:
"...Я стоял в наряде, чистил картошку, помогал коку. Рано утром перед сдачей наряда набрался большой чан отходов. Нам не захотелось тащить его в мусороприемник, и мы вылили все помои в иллюминатор. Никто вроде бы не заметил, но вечером того же дня от командира флотилии получили нагоняй. Оказывается, "Орион", круживший в нескольких километрах от корабля, зафиксировал, как русские сбрасывают какие-то отходы в море. Они сняли на пленку весь процесс выброса отходов и отрапортовали командованию военной базы в Австралии - мол, русские вывалили за борт нечто, не поддающееся идентификации. Из Австралии прошла телефонограмма в США, оттуда в Брюссель. В Бельгии состряпали ноту протеста - мол, зачем русские Мировой океан загрязняют, и отправили в Москву. Из Москвы связались с Петропавловском-Камчатским и надавали командиру по первое число. А командир в свою очередь связался с "Чумиканом" и приказал немедленно разобраться в происшествии. И все это за один день. Никто бы никогда не подумал, что обыкновенный бак помоев, выброшенных за борт матросами-срочниками, может возыметь такой политический резонанс".
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Ко второму запуску "БОРа-4" в марте 1983 года австралийские ВВС подготовились еще лучше - они уже знали, что им придется искать, поэтому и сделанные ими фотографии хода эвакуации "Космоса-1445" оказались более детальными по сравнению с "Космосом-1374".
Некоторые из этих десятков снимков, рассекреченных австралийским министерством обороны в апреле 1983 года, мы здесь приводим.
Анализ фотографий показал, что в носовой части аппарата имеются некие элементы, которые можно опознать как иллюминаторы у пилотируемой версии аппарата, а теплозащитное покрытие, как и на американском шаттле, состоит из небольших пластин.
Фотографии, сделанные австралийцами, были опубликованы во многих изданиях западной прессы, дав богатую почву для журналистских "уток" (в зарубежных изданиях даже высказывалась ошибочная мысль, что "русские в самое ближайшее время готовы произвести запуск своего мини-шаттла или уже сделали это!") и обильную пищу для ума специалистам.
Появление сброс головного обтекателя на участке работы 3-ей ступени РН. Рисунок Андрея Маханькоуверенности в надежности системы управления ракетоплана после двух запусков позволило перенести зону приводнения из Индийского океана в район Черного моря. К сожалению, один из двух аппаратов, приводнившийся западнее Севастополя, найти не удалось.
Интересно, что трасса атмосферного участка спуска аппаратов "БОР-4" при приводнении в советских территориальных водах Черного моря проходила на высоте 60-80 км через воздушное пространство стран-членов НАТО - Великобритании и западной Германии (ФРГ), что юридически (в соответствии с нормами космического права граница суверенного воздушного пространства и "ничейного" космоса расположена на высоте 100 км) являлось нарушением их государственных границ, поэтому каждый полет "БОРа-4" с приводнением у наших берегов имел соответствующий политический и дипломатический резонанс.
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).
Но программа полетов "БОРов-4", закончившись в октябре 1987 года последним суборбитальным полетом, неожиданно продолжила свою вторую, вымышленную жизнь на страницах зарубежной печати благодаря опубликованным фотографиям австралийских ВМС и упорному нежеланию СССР признать наличие научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) по созданию многоразового пилотируемого космического корабля. Чем больше мы отрицали очевидные факты, тем меньше остальной мир нам верил - и это было естественно в условиях "холодной" войны и глобального противостояния в космосе. Да и правду сказать, запечатленный на фотографиях "БОР-4" никак не был похож на аппарат, предназначенный для "исследования верхних слоев атмосферы и ближнего космоса", как его всякий раз представляла наша официальная пропаганда в сообщениях ТАСС.
Например, в начале 1989 года (уже после успешного полета "Бурана") в американском журнале Scientific American была напечатана статья Питера М.Бэнкса и Салли К.Райд "О советской космической программе" (позднее эта статья была перепечатана апрельским номером русскоязычного журнала "В мире науки"). В статье, в частности, говорилось: "…Еще одним добавлением к советскому комплексу космических средств является небольшой космический самолет многоразового использования. Советские официальные лица еще не признали тот факт, что у СССР есть такой самолет. Однако его существование было обнаружено несколько лет назад, когда с самолета австралийских ВВС, пролетавшего над Индийским океаном, был сделан снимок модели космического самолета, выполненной в уменьшенном масштабе. На снимке модель видна на палубе советского судна после совершения ею испытательного полета. Люди на палубе судна достали модель из воды после того, как она приводнилась, совершив испытательный полет. Действительный космический самолет, вероятно, в 2-3 раза больше, чем эта модель. Западные специалисты полагают, что для запуска космического самолета на околоземную орбиту может использоваться ракета SL-16; на борту самолета может находиться экипаж из 2-3 человек и совсем небольшой груз; самолет, вероятно, способен производить посадку на стандартной взлетно-посадочной полосе. Он может также использоваться для доставки людей с одного космического объекта на другой, для осмотра спутников и в качестве оперативного спасательного средства".
Наш ответ последовал незамедлительно - 17 мая в газете "Советская Россия" была опубликована статья Н.Домбковского с характерным названием "Космические орбиты "утки". Достоверно известно…" Тон статьи очень показателен для публикаций того времени. Вот выдержки из этой статьи: "…Признаться, мы ни разу не слышали о подобном летательном аппарате, созданном в нашей стране. Вместе с тем напрашивается определенный вывод: журнал ненавязчиво подводит читателей к мысли, что в СССР уже существует принципиально новый вид космического оружия - аппарат, способный выводить из строя объекты на орбите. (заметим, что в американском тексте нет явного упоминания о космическом оружии).
Мы попросили прокомментировать сообщение журнала заместителя министра обороны СССР генерала армии В.М.Шабанова. - Сообщение популярного американского журнала следует отнести к разряду "уток", - сказал Виталий Михайлович. - Подобным летательным аппаратом наша страна не обладает. Впрочем, ничего подобного нет и во всем мире. Еще в начале шестидесятых годов ВВС США исследовали возможность постройки космического самолета. Делалось это в рамках проекта "Дайна-Сор". Но уже в 1965 году работы свернули по двум причинам: не были определены возможности применения такого аппарата в военной программе, и стоимость проекта была бы астрономически высокой. - Не считаете ли вы, что сообщение журнала имеет целью подтолкнуть законодателей США на возвращение к этой программе? - У меня нет на этот счет никакой информации, но, думаю, такой вариант не исключен. Тем более что в Европе уже планируют разработку похожего летательного аппарата. - А что все-таки изображено на снимке? - Ну это яснее ясного, для отработки многоразового орбитального космического корабля "Буран" было произведено четыре пуска его моделей-аналогов. Они были выведены на орбиту под индексами "Космос" с номерами 1374, 1445, 1517 и 1614. На моделях отрабатывались элементы теплозащиты, систем управления и так далее. Вот одну из таких моделей и сфотографировали австралийцы.
...Добавим от себя, что журналистская этика требует говорить о недостоверно известном в сослагательном наклонении. В данном случае коллеги из "Сайнтифик эмерикен" от этого правила отступили".
Вот так - "БОР-4" - это, оказывается, "модель-аналог" "Бурана". Генерал, мягко говоря, слукавил - моделью-аналогом "Бурана" был аппарат "БОР-5", а космический аппарат "БОР-4" был моделью-аналогом боевого орбитального самолета "Спираль", на котором отрабатывалась теплозащита для "Бурана". Кстати сказать, в тот момент, когда наш заместитель министра обороны давал это интервью, в НПО "Энергия" на базе "Бурана" прорабатывался автономный модуль, оснащенный боевыми блоками баллистического или планирующего типа с ядерными БЧ. В качестве варианта боевого блока рассматривался именно "БОР-4"...
Анализируя фотографии "БОРа-4" еще в начале 1980-х годов, иностранным экспертам было трудно предположить, что запуски оригинального аппарата проводятся только с целью отработки теплозащиты для другого орбитального корабля большей размерности с принципиально другой аэродинамической компоновкой, похожей на американский шаттл. Глядя на проделанный объем работ по "БОРу-4", как-то не верилось, что его увеличенная копия никогда не получит свое реальное воплощение. Не зная предысторию "БОРов" в виде проекта "Спираль", для сторонних наблюдателей это выглядело бы как расточительная трата средств. Более того, на "БОРах-4" угадывались черты будущего многоразового пилотируемого космического корабля, включая остекление кабины экипажа и расположение отсека полезного груза.
Поэтому вполне естественно, что за рубежом возникла уверенность, будто бы СССР разрабатывает крылатый орбитальный корабль по аэродинамической схеме "несущий корпус". Рассматривая "БОР-4" как масштабную модель, путем экстраполяции с использованием законов подобия иностранные специалисты получали ожидаемые характеристики "разрабатывавшегося" корабля, для вывода в космос которого хорошо подходила новая советская РН "Зенит" (К11К77). "Новая космическая программа русских" даже получила свое собственное имя - "Ураган". Вот как описывает проект "Ураган" Генри Мэттьюс (Henry Matthews) в своей книге "The Secret Story of the Soviet Space Shuttle", выпущенной в 1994 году в Бейруте (Ливан):
"…работы проводились в рамках создания космического корабля "Ураган". Этот аппарат должен был иметь длину 12,5 м, размах крыльев 9,5 м и массу около 13-15 т. Разрабатывался он как перехватчик, вооруженный ракетами класса "космос-космос". Для выведения на орбиту предполагалось использовать еще только создаваемую ракету "Зенит-2". По данным пресс-службы Министерства обороны США, выпустившей в 1986 году специальный пресс-релиз, разработка проводилась как ответная мера против военных миссий корабля многоразового использования системы "Space Shuttle". Были проведены два набора в отряд космонавтов специально для полетов по программе "Ураган". С 1978 года приступили к подготовке Иван Иванович Бачурин, Александр Сергеевич Бородай, Владимир Емельянович Мосолов, Наиль Шарипович Саттаров, Александр Михайлович Соковых и Виктор Мартынович Чиркин, а в 1985 году к ним присоединились Анатолий Павлович Арцебарский, Виктор Михайлович Афанасьев и Геннадий Михайлович Манаков. В 1987 году программа "Ураган" была закрыта".
Читая зарубежные описания нашего мифического проекта "Ураган", невольно вспоминаешь русскую пословицу "у страха глаза велики!" Дело зашло настолько далеко, что Министерство обороны США поместило материалы о программе "Ураган" в своей пропагандистской брошюре "Советская военная мощь". Хотя, конечно, помимо пропаганды эта брошюра имела и другое, более прозаическое назначение - показать Конгрессу "советскую угрозу" из космоса, тем самым облегчив утверждение очередного военного бюджета.
Но и это еще не все - после первого запуска РН "Энергия" 15 мая 1987 года иностранным обозревателям стало ясно, что "Ураган" может "создаваться" не только под РН "Зенит", но и под РН "Энергия", а значит - иметь гораздо большие размерности и массу. Эту точку зрения наглядно продемонстрировал Ударный вариант "Бурана" с маневрирующими боевыми блоками. Рисунок Андрея Маханьконемецкий журнал (ГДР) "Freie Welt" в декабре 1987 г. (автор самого правого рисунка и статьи - Klaus Huhndorf), опубликовав предполагаемый внешний вид гипотетической многоразовой космической системы "Энергия-Ураган".
Самое интересное в том, что наш орбитальный корабль "Буран" в самом деле мог быть именно таким, как его представил немецкий художник, если бы Совет Главных конструкторов во главе с В.П.Глушко на своем заседании 11 июня 1975 года приняли предложение Г.Е.Лозино-Лозинского взять за основу советского многоразового космического корабля проект "305-1", разрабатывавшийся на базе орбитального самолета "Спираль" (и соответственно "БОРа-4") с компоновкой "несущий корпус" в НПО "Молния" (и ЭМЗ им.Мясищева).
Добавим, что опасения Министерства обороны США были все-таки не напрасны - на базе "БОРа-4" разрабатывались маневрирующие боевые блоки космического базирования, основной задачей которых была бомбардировка Америки из космоса с минимальным подлетным временем до целей (5...7 минут).
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Кроме отработки теплозащиты в процессе создания "Бурана", уже после определения его облика, возникла необходимость проверки в натурных условиях выбранной аэродинамической компоновки орбитального корабля. По отработанной на аппарате "БОР-4" методике с космодрома Капустин Яр в сторону полигона в Сары-Шаган (Казахстан) было проведено 6 суборбитальных запусков (в 1983-88 годах) аппаратов "БОР-5", представлявших собой геометрически подобную копию "Буран" в масштабе 1:8. Наверху задней части летательных аппаратов "БОР-5" NN501-504 были установлены макеты вспомогательных воздушно-реактивных двигателей (ВРД), что соответствовало первоначальному варианту конструкции "Бурана". На летательном аппарате N505 ВРД уже не было, и он соответствовал летной схеме "Бурана".
Основной целью испытаний были исследования аэродинамических характеристик и условий входа ОК в атмосферу с подтверждением расчетных аэродинамических характеристик "Бурана" и экспериментов в аэродинамических трубах. В частности, целью полетов аппаратов "БОР-5" было:
- определение аэродинамических коэффициентов, качества и балансировочных характеристик орбитального корабля, продольной, боковой и поперечной устойчивости в условиях реального полета; - исследование распределения давления по поверхности аппарата; - определение тепловых и акустических нагрузок; - проверка достоверности методов аэродинамического расчета.
Для этих целей, а также для исследования проблем теплопередачи летающие модели оснащались соответствующими средствами измерений и измерительной аппаратурой (см. таблицу справа). Термопары на внутренней поверхности горячей конструкции, выполненной из молибденового сплава (как и передняя кромка крыла), крепились механическим способом. Для измерения температуры поверхности плиток теплозащиты платина/платина-родиевые термопары устанавливались во внешнем покрытии из боросиликатного стекла толщиной 0,3 мм. В других местах термопары устанавливались по обычной технологии. Термокраски и термоиндикаторы плавления накладывались, в основном, в виде полосок на боковой и верхней поверхностях моделей. Кристаллические индикаторы максимальных температур с размерами 0,3-0,4 мм, не требовавшие электрических проводов или электроники и применявшиеся для измерения температур до 20000С с точностью около плюс/минус 100-150С, устанавливались практически во всех местах теплозащиты и горячей конструкции на клеях различного типа в специальных контейнерах и самостоятельно.
Теплозащита на "БОРе-5" принципиально отличалась от теплозащиты "БОРа-4". Из-за того, что "БОР-5" имел размеры в 8 раз меньшие, чем "Буран", для сохранения аэродинамического подобия с орбитальным кораблем (аэродинамического требования идентичности числа Рейнольдса при соотношении базовых линейных размеров - длин фюзеляжа - 3,856 м для "БОРа-5" и 30,85 м для "Бурана") пришлось снизить высоты полета модели на 15-20 км по сравнению с высотами полета "Бурана" при тех же скоростях.
Носовое покрытие и передние кромки крыла "Бурана" работали на пределе для композиционных материалов "углерод-углерод": в этих местах превышали 12000С. Габариты "Бурана" позволяли выполнить эти зоны со сравнительно большими радиусами закруглений. Другое дело масштабная модель - при переходе к масштабу "БОРа-5" кромки соответственно заостряются, их температуры повышаются. Таким образом, законы подобия привели к значительному возрастанию внешних тепловых потоков, и как следствие, к необходимости использования теплозащитных материалов с предельными температурами до 20000С. Поэтому, с одной стороны, для "БОРа-5" было принято решение ограничить полетной число Маха (до М=15), а с другой - использовать для защиты большей части поверхности абляционное теплозащитное покрытие из материала МСП-К (рабочая температура до 17000-18000С) на основе кварцевого волокна и хром-алюминий-фосфатного связующего (минерального стеклопластика). Также на аппарате испытывалась радиопрозрачная теплозащита - стеклопластик с кремнеземным наполнителем.
Ракета (К65М-РБ5, зарубежное обозначение SL-8) с аппаратом массой 1450 кг достигала максимальной высоты около 210 км , после чего верхняя ступень РН дополнительным импульсом ориентировала и ускоряла "БОР-5" для обеспечения требуемых условий входа в атмосферу (скорость входа в атмосферу на высоте 100 км от 7300 до 4000 м/с), затем происходило разделение, и "БОР-5" продолжал полет по баллистической кривой. В атмосфере, с высоты около 50 км, полет проходил с программным изменением углов крена и атаки по штатной траектории ОК "Буран", при этом идикаторная скорость была на 30-65% выше предельной для орбитального корабля на этом участке. Как и для "БОРа-4", управление "БОРом-5" вне атмосферы осуществлялось газореактивными соплами, а в атмосфере - рулевыми поверхностями самолетного типа, которые впервые в нашей стране были применены на таких больших скоростях.
Дальность полета "БОРа-5" от точки старта до приземления составляла около 2000 км; с высоты 7-8 км он тормозился по крутой спирали, и на высоте 3 км выпускался парашют, на котором аппарат приземлялся с вертикальной скоростью 7-8 м/с.
С 1984 г. было проведено пять запусков "БОРа-5", причем первые два - по программе ЛКИ доработанной РН. В первом пуске, 6 июля 1984 г., из-за электрического дефекта аппарат и ракета не разделились и упали на землю вместе; последующие полеты прошли нормально.
Первые два полета (модели NN501-502) показали, что в большинстве термически нагруженных зон (носовой кок и передняя кромка крыла) имело место повреждение поверхности с существенным изменением аэродинамики аппаратов. Для исключения влияний этих повреждений на аэродинамические характеристики на последних трех аппаратах NN503-505 носовой кок и передняя кромка крыла были выполнены из тугоплавкого молибденового сплава с дополнительной защитой поверхности специальным покрытием от окисления. После этих мероприятий повреждений не наблюдалось, и аэродинамические характеристики существенно улучшились.
Использование аппаратов "БОР-5" позволило уточнить характеристики продольной устойчивости и управляемости, а также шарнирные моменты и эффективность органов управления при скоростях М=17,5...1,5, числах Рейнольдса Re=1,05...2,1, и углах атаки a=400-160, определить основные аэродинамические характеристики (при этом фактическое аэродинамическое качество оказалось несколько выше расчетного), а также исследовать распределение воздушного давления на поверхности фюзеляжа и крыла и характеристики теплообмена.
БОР-5" изготавливался на ЭМЗ им.Мясищева при участии специалистов ЛИИ и НПО "Молния". Испытания обоих вариантов моделей ("БОР-4" и "БОР-5") проводились представителями ЛИИ с участием специалистов военного испытательного института, НПО "Молния" и других организаций под руководством Госкомиссии, возглавляемой первым заместителем начальника Главного управления космических средств (ГУКОС) генерал-лейтенантом авиации Г.С.Титовым.
В заключение можно сказать еще несколько слов о дальнейшей судьбе "БОРов".
Постепенное свертывание, а затем и полное закрытие программы "Буран" не позволили провести интересные эксперименты по радиосвязи на плазменном участке спуска в атмосфере, для чего на базе "БОРа-4" был изготовлен "БОР-6" со специальными охлаждаемыми антеннами, вынесенными в набегающий поток.
После выполнения космических и суборбитальных полетов аппараты, находившиеся на балансе НПО "Молния", несколько лет подряд выставлялись в качестве экспонатов на различных выставках, включая международные, и некоторые их них постепенно "перекочевали" в экспозиции зарубежных музеев и в частные коллекции. Представленные ниже фотографии "БОРа-5" (N505), сделанные новым владельцем (он на левом фото), лучшее тому подтверждение...
Источник - www.buran.ru
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Приветствую тебя гость! Что-бы иметь более широкий доступ на сайте и скачивать файлы, советуем вам зарегистрироваться, или войти на сайт как пользователь это займет менее двух минут.Авторизация на сайте
Орбитальные самолёты - Форум о Зоне Отчуждения и о модах игры Stalker
