Модель самолета "130" Отсек самолета "130" на испытаниях

В 1957-1958 годах в КБ начались исследовательские работы по программе создания ударного беспилотного планирующего самолета "ДП" (дальний планирующий). Самолет "ДП" должен был представлять последнюю беспилотную планирующую ступень ракетной ударной системы. В качестве ракетоносителя рассматривались модификации боевых баллистических ракет среднего радиуса действия типа Р-5 и Р-12, рассматривался вариант собственной разработки ракетоносителя КБ.

Согласно проработок, проведенных в КБ, самолет "ДП" должен был выводиться ракетоносителем на высоту 80-100 км, далее вся система разворачивалась на 90 градусов и происходило отделение планирующего самолета "ДП". После отделения производилась одноразовая коррекция траектории "ДП", и дальше отделившийся аппарат летел к цели по планирующей траектории, определявшейся его аэродинамическим качеством и скоростью в момент отделения на данной высоте. "ДП", проходя плотные слои атмосферы, выходил на цель на расстоянии около 4000 км, развивая скорость соответствующую М=10. В ходе полета по траектории коррекция производилась с помощью автономной системы управления и аэродинамических органов управления. На борту отсутствовала какая-либо силовая установка, питание систем должно было осуществляться от химических источников тока и от воздушной системы баллонного питания. Для охлаждения систем оборудования и термоядерного заряда на борту имелась система охлаждения. Конструкция планера проектировалась по так называемой "горячей схеме" — без охлаждения. Все температурные напряжения, связанные с кинетическим нагревом, учитывались при проектировании элементов планера. На конечном этапе "ДП" переводился в пикирование на цель. По сигналу высотомера на заданной высоте производился подрыв термоядерного заряда.

Преимуществом подобной ударной системы по сравнению с ракетными стратегическими системами первого поколения была более высокая точность вывода в район цели, при более простой и, соответственно, менее сложной системе наведения, а также обеспечение сложной траектории полета к цели, что значительно затрудняло действия средств ПРО и ПВО.

В течение двух лет в КБ шли интенсивные работы по проекту "ДП". К теме были подключены многие предприятия и организации ВПК, разрабатывались новые конструкционные материалы, технологии, удовлетворявшие требованиям длительного полета на гиперзвуковых скоростях в условиях кинетического нагрева. Совместно с ЦАГИ исследовались вопросы получения требуемых аэродинамических характеристик "ДП". Совместно с ЛИИ были отработаны вопросы, связанные с созданием натурных моделей и получением на них требуемых для "ДП" режимов полета.

В качестве первоначального практического осуществления теоретических наработок по проекту решено было построить несколько экспериментальных летательных аппаратов, на которых должны были быть проверены основные идеи, заложенные в проект "ДП". Программа исследовательских работ по созданию прототипа "ДП" получила обозначение по КБ самолет "130" (Ту-130).

В ходе проектирования самолета "130" и поиска его оптимальной аэродинамической компоновки были исследованы различные аэродинамические схемы самолета: "симметричная" и "несимметричная", "бесхвостка", "утка" и т.д. На основании этих исследований была построена целая серия моделей, которые прошли продувки в аэродинамических трубах ЦАГИ, в том числе и на больших сверхзвуковых скоростях. В ЛИИ были проведены натурные летные испытания со сбросом летающих моделей самолета "130" с твердотопливными ускорителями с Ту-16ЛЛ. Модели были оборудованы датчиками и аппаратурой, позволявшими получать информацию о поведении аппарата и его аэродинамических характеристиках на различных режимах полета. Эти работы дали информацию о поведении аппарата до скоростей, близких к М=2. Были проведены отстрелы моделей с помощью артиллерийских орудий и газодинамических пушек. Эти испытания позволили выйти на скорости, соответствующие М=6.

После проведения большого объема теоретических и экспериментальных работ по теме в 1959 году в КБ приступили к рабочему проектированию самолета "130". Согласно окончательного проекта самолет "130" представлял из себя сравнительно небольшой летательный аппарат: длина — 8,8 м, размах крыла — 2,8 м и высота — 2,2 м. Для самолета "130" была выбрана аэродинамическая схема самолета-"бесхвостки". Он имел клинообразный фюзеляж полуэлептического поперечного сечения с тупой носовой частью (одна из оптимальных форм для гиперзвукового ЛА). Низкорасположенное треугольное крыло небольшой площади с углом стреловидности по передней кромке 75 градусов имело по всему размаху элевоны. Вертикальное оперение самолета состояло из двух килей: верхнего и нижнего, расположенных в задней части фюзеляжа. На обеих половинах киля имелись тормозные щитки, открывавшиеся по схеме "ножниц", с приводом от автономной электрогидравлической системы с питанием от химических бортовых источников тока. Профили крыла и органов управления выполнялись клинообразными. По условиям аэродинамического нагрева носовая часть фюзеляжа и передние кромки крыла и килей выполнялись из графита. Конструкция планера из нержавеющей стали — "горячая". Система управления включала в себя систему начальной коррекции траектории. Посадка самолета "130" должна была осуществляться по команде от программной системы управления, спуск на землю осуществлялся на парашюте с большой поверхностью купола, контейнер которого находился в его хвостовой части. Предварительно скорость гасилась за счет открытых тормозных щитков. В носовой части располагались агрегаты системы охлаждения элементов системы управления. Средняя часть была занята блоками КЗА системы управления.

В опытном производстве была заложена серия из пяти экспериментальных самолетов "130", предназначенных для проведения различных испытаний. В ходе постройки натурные фрагменты планера, наиболее нагруженные в тепловом отношении, подвергались термическим испытаниям в специальных тепловых камерах, с учетом расчетных тепловых нагрузок.

В 1960 году первый планер самолета "130" был готов, далее наступал этап оснащения его необходимым оборудованием и начала работ по стыковке с ракетоносителем — модификацией ракеты Р-12 (доработка Р-12 заключалась, помимо переделки носовой части под новый стыковочный узел, в усилении несущего корпуса ракеты с помощью дополнительного внешнего конструктивного экрана, разработанного КБ А.Н. Туполева).

Несмотря на явные успехи КБ в освоении новой для него тематики, все работы по теме "ДП" и, соответственно, по самолету "130" были постепенно прекращены на основании Постановления Совета Министров СССР от 5 февраля 1960 года за №138-48. Построенные планера самолетов "130" частично были утилизированы, а несколько из них были переданы в КБ В.Н.Челомея.

Работы по проекту "ДП" и самолету "130" были использованы в следующей, близкой по назначению работе КБ — ракетоплане "136" ("Звезда"). Через много лет, уже в 80-е годы, к теоретическим и практическим результатам этих проектов обратились вновь, когда в КБ начались работы, связанные с проектированием перспективного гиперзвукового ЛА.

Работы, проводившиеся КБ А.Н.Туполева во второй половине 50-х годов по гиперзвуковым ЛА, показали возможность создания пилотируемого воздушного-космического самолета (согласно принятой тогда терминологии — "ракетоплан").

Тема по КБ получила обозначение самолет "136" (Ту-136), официальное обозначение темы было "Звезда". Тема охватывала широкий круг проблем, связанных с созданием экспериментального летательного аппарата, приспособленного для выполнения военных задач, при его нахождении в ближнем космосе. В случае успеха разработки экспериментального аппарата, в дальнейшем предполагалось перейти к созданию на его базе целой серии ракетопланов военного назначения: разведчиков, бомбардировщиков-ракетоносцев, перехватчиков спутников противника. Успех программы должен был стимулировать работы по созданию крупных многоразовых ВКС, способных, после выполнения задач в космосе, возвращаться на Землю с посадкой на обычные аэродромы. Работы по теме "Звезда" перекликались с американской программой создания ракетоплана "Дайна Сор", начатой в США в 1958 году.

Схема использования подобной системы была следующая. Старт ракетоплана осуществлялся с помощью мощного ракетоносителя, способного выводить на околоземную орбиту грузы массой 10-20 т. Далее, после вывода в космос, ракетоплан осуществлял полет по орбите в режиме пилотируемого или беспилотного спутника. Посадку ракетоплан совершал маневрируя, переходя на более низкие орбиты, окончательно попадая в плотные слои атмосферы, где выполнял полет как обычный самолет до момента приземления на обычное шасси. После выхода на околоземную орбиту, летчик-космонавт имел возможность корректировать орбиту с помощью силовой установки, состоявшей из двух ЖРД, установленных в хвостовой части аппарата. Эти же двигатели использовались при посадочных маневрах, для маневрирования в плотных слоях атмосферы использовались нормальные самолетные органы управления. Два ЖРД давали возможность аппарату совершать маневр с боковым отклонением 1000 км за один час полета. Так как в то время было мало известно о длительном воздействии состояния невесомости и космического излучения на человека, ракетоплан был рассчитан на один или максимум несколько оборотов вокруг Земли.

Создание ракетоплана "Звезда" предполагалось разбить на три последовательных этапа, поскольку предварительно необходимо было изучить специфику полета с гиперзвуковой скоростью в нижних и верхних слоях атмосферы, изучить условия входа в нижние слои атмосферы, посадки на землю, а также создать конструкцию, способную работать в условиях сильного кинетического нагрева. Исследования по ракетоплану во многом перекликались с работами по программе создания аппарата "ДП" и шли как их развитие и логическое продолжение.

На первом этапе предполагалось использовать беспилотные летательные аппараты, по конфигурации соответствующие будущему ракетоплану (модель с твердотопливным двигателем, запускаемая с Ту-16). На них должны были освоить зоны гиперзвукового полета, отработать элементы конструкции, способные работать в условиях высоких температур (скорости до 9000 км/ч, потолки до 40000 м). Одновременно должны были производиться запуски моделей ракетоплана с помощью ракетоносителей Р-5 и Р-14 (14000 км/ч, 45000 м и 23000-28000 км/ч, 90000 м соответственно).

На втором этапе предполагалось перейти к работам над пилотируемыми гиперзвуковыми ЛА. Задача второго этапа была — освоение человеком специфики гиперзвукового полета и отработка посадки на ЛА, по конфигурации близких к будущему ракетоплану. Отработку пилотируемого полета на малой скорости планировалось проводить с помощью самолета "136/1", уменьшенной масштабной копии ракетоплана. Самолет "136/1" должен был стартовать с самолета-носителя Ту-95К. Испытания этого ЛА должны были происходить на скоростях до 1000 км/ч, высотах до 10000 м и при посадочных скоростях около 300 км/ч, что соответствовало посадочным режимам ракетоплана. Освоение человеком особенностей гиперзвукового полета должно было происходить с помощью самолета "139" (аналога американского экспериментального самолета Х-15), старт должен был осуществляться с Ту-95К. Самолет "139" позволил бы обеспечить пилотируемый полет на максимальной скорости 8000 км/ч и потолки до 200000 м при посадочных скоростях 300 км/ч. Окончательная отработка пилотируемого полета на гиперзвуковых, трансзвуковых и дозвуковых скоростях с последующей посадкой должна была происходить с помощью самолета "136/2", модернизированного самолета "136/1", оснащенного дополнительной разгонной ракетной ступенью. Самолет "136/2" должен был совершать полеты на максимальных скоростях полета до 12000 км/ч и высотах порядка 100000 м.

На третьем, заключительном этапе программы "Звезда", речь шла о постройке ракетоплана "136", рассчитанного на достижение максимальной скорости 28500 км/ч, что соответствовало первой космической, диапазона рабочих высот полета 50000-100000 м и дальности полета не менее 40000 км (один оборот вокруг земли с последующей посадкой).

В ходе работ по самолету "136" в КБ было рассмотрено несколько вариантов аэродинамической компоновки ракетоплана. В работе находились схемы, повторявшие самолет "130", варианты, близкие к американским проектам по программе "Дайна Сор". Более детальной проработке подвергся вариант, выполненный по схеме "утка". Для него была проработана компоновочная схема размещения оборудования и агрегатов, силовой установки, посадочного устройства и средств спасения экипажа.

В ходе работ по теме "Звезда" в КБ серьезно занимались вопросом ракетоносителя. Существовавшие на тот период ракетные системы не удовлетворяли КБ по своей грузоподъемности, ведь речь шла о выводе на орбиту груза с массой в 10000 — 20000 кг. Работы по универсальному тяжелому ракетоносителю в СССР тогда только начинались и могли привести к реальным результатам не ранее второй половины 60-х годов. Модернизация серийных ракетоносителей Р-7, Р-14 и Р-16 не могла обеспечить необходимую грузоподъемность. В сложившейся ситуации в рамках темы "Звезда" в КБ А.Н.Туполева приступили к проработке возможности создания мощного ракетоносителя собственными силами. Были рассмотрены варианты двухступенчатых и трехступенчатых ракетоносителей, способных выводить на околоземные орбиты грузы с массой, соответствующей самолету "136"

Работы по теме "Звезда" в КБ продолжались до 1963 года, не выходя за рамки научно-исследовательских проработок и эскизных проектов, и вскоре были свернуты.

— посадочная скорость — 300 км/ч.

Беспилотный вариант ракетоплана самолета "136".

Проект экспериментального ракетного самолета "139" готовился для выполнения одного из этапов программы создания ракетоплана "Звезда". По конструкции и назначению самолет "139" был близок к американскому экспериментальному ракетному самолету Х-15.