«Техника-молодежи» 2001 г №4, с.34-36

Геннадий МАЛЫШЕВ, Владимир КУЛЬКОВ, Владимир ЛАМЗИН

ЦЕЛЬ — ОРБИТА

Для испытаний первых в мире баллистических ракет немцы в конце 30-х гг. построили на острове Пенемюнде крупный стартовый комплекс. После Второй мировой войны подобные, но более сложные и дорогостоящие комплексы были созданы в Советском Союзе, США, потом во Франции, Китае и Индии, в других странах. С них запускали ракеты — носители искусственных спутников Земли, орбитальные пилотируемые и автоматические аппараты, блоки исследовательских станций. Однако все это обходилось недешево, требовало немалых энергозатрат, а сами ракеты, выполнив назначенное, сгорали в верхних слоях атмосферы. Поэтому специалисты искали иные способы вывода полезной нагрузки на орбиты. Вспомнили и о воздушных стартах с самолетов. Они привлекают не только отсутствием дорогих и громоздких наземных сооружений, но и оказываются дешевле вследствие возможности вывода ракеты из любой точки Земли, используя скорость вращения планеты, над полигонами и океанами, где не нужны «зоны отчуждения» для падающих отработавших ступеней. Наконец, воздушный старт выгоден и потому, что самолет-носитель превращается в многоразовую первую ступень всего носителя, снижая стоимость вывода на орбиту килограмма полезной нагрузки.

Так выглядит ракетоплан АРС: стартовая масса — 1700 кг, длина — 5800 мм, ширина фюзеляжа — 1015 мм, полная ширина — 3700 мм, высота с трехстоечным лыжным шасси — 1500 мм.

Напомним, что еще в 1916 г англичане пробовали применить для борьбы с немецкими дирижаблями летающую лодку «Феликстоу» бипланной схемы, у которой на верхнем крыле устанавливался небольшой истребитель. В 30-е гг у нас испытывали систему «Звено» когда тяжелые бомбардировщики взлетали с прикрепленными к фюзеляжу и крыльям истребителями, которые отцеплялись в полете. Тем самым достигалась большая дальность их действия. Подобные эксперименты проводили и в других странах, однако они не нашли массового применения. К воздушному старту боевых и исследовательских ракет вернулись в 60 — 80-е гг

Конструкторы работали над двумя вариантами. Так, для советского многоразового орбитального аппарата «Спираль» — прототип совершил полет в 1977 г (см «ТМ», № 1 за 1993 г) — и подобного западногерманского «Зенгера» планировали изготовить специальные гиперзвуковые самолеты-разгонщики, но дальше замыслов дело не пошло.

К 1988 г. под руководством Г.Е. Лозино-Лозинского разработали проект МАКС (многоразовая аэродинамическая система), включавший ракетоплан «Молния», способный доставить на орбиту высотой 200 км 7-8 т полезной нагрузки, ракетный ускоритель, сбрасываемый по окончании работы после отделения «Молнии» от транспортного самолета Ан-225. Собирались запускать ракету «Диана», поднимавшую 1,1 т оборудования, с серийного сверхзвукового бомбардировщика Ту-160. В 1977 г американцы обкатывали прототип многоразового аппарата «Шаттл» на переоборудованном для этого авиалайнере «Боинг-747».

Теперь, когда космонавтика вошла в каждый дом, многим хочется однажды почувствовать себя наедине со Вселенной. Два года назад в США объявили конкурс «Икс-прайс» на создание тренировочного и туристического ракетоплана, который мог бы доставить на высоту более 100 км трех астронавтов. В ходе полета они могли бы испытать ракетный разгон, невесомость и перегрузки при спуске. Предварительные разработки представили до четырех десятков частных фирм, научных организаций и университетов. Включились в конкурс и в Центральной научно-исследовательской лаборатории «Астра» Московского авиационного института, где занимаются средствами выведения в околоземное пространство малых спутников, поскольку в мире наметилась тенденция к миниатюризации полезных нагрузок (до 100 — 200 кг) и удешевлению их доставки на орбиту. Мы пришли к выводу, что воздушный старт позволит вдвое уменьшить гравитационные и аэродинамические потери и для суборбитальных ракетопланов

В качестве разгонщика выбрали истребитель МиГ-31, который создавался для перехвата крылатых ракет. Эта уникальная машина развивает скорость, соответствующую 2,3 М (М — скорость звука), «потолок» превышает 25 тыс. м, радиус действия составляет 1500 км при нормальном полете и вдвое больше при перегоночном.

Схема полета АРС с включением бортового двигателя: отделение от носителя на высоте 25 тыс. м, включение силовой установки, набор скорости 1300 м/с и высоты 65 тыс. м, 3-минутный полет в невесомости, на высоте 120 — 130 км, управляемый вход в верхние слои атмосферы — перегрузки до 6 — 7 ед., планирующий спуск с высоты 15 тыс. м и посадка по-самолетному на лыжное шасси или под парашютом-крылом.	АРС перед стартом на внешней подвеске истребителя-перехватчика МиГ-31

Полет ракетоплана без включения силовой установки: после отделения от носителя он по инерции поднимается на 30 — 40 тыс. м, выполняет эволюции, входит в плотные слои атмосферы и производит посадку под парашютом-крылом.▼	Три проекции АРС с положением мест членов экипажа. ▼

Малый носитель «Микрон»: стартовая масса — 7000 кг (вес топлива — 5850 кг), длина — 7250 мм, ширина полная — 3700 мм, ширина без рулей — 2400мм. «Микрон» на подвеске МиГ-31 перед полетом.

Так микроноситель должен, после отделения от истребителя, устремляться вверх...

Выводимый объект размещается под фюзеляжем на узле подвески. Выйдя в зону запуска, МиГ-31 набирает скорость около 2500 км/ч (втрое больше, чем у Ан-225, и вдвое, чем у Ту-160), поднимается примерно на 20 тыс. м, выходит на кабрирование и отделяет ракетоплан или ракету-носитель, у которых через 6 с включается бортовой двигатель.

Специалисты Экспериментального машиностроительного завода имени В.М. Мясищева, ОКБ имени А.И. Микояна, ЦАГИ имени Н.Е. Жуковского, Института авиационной медицины и НИИ парашютостроения приняли участие в этом проекте. Центром М.В. Келдыша разработаны гибридные двигатели с управляемым вектором тяги, обеспечивающие возможность многократного запуска. Их использование в совокупности с воздушным стартом позволит в 2,5 раза уменьшить размеры аппаратов и втрое — стоимость выведения килограмма полезной нагрузки.

Многоцелевой субкосмический ракетоплан АРС (Аэрокосмическое ралли) разработан с учетом опыта создания орбитальных систем «Бор» (летавшие прототипы «Спирали») и японского проекта «Хоуп» Это бесхвостка с крылом малого удлинения большой переменной стреловидности с шайбами-килями на концах, взлетным весом 1700 кг — из них 500 кг топлива и 350 кг полезной нагрузки. В передней части герметической кабины находится место пилота-космонавта, за ним располагаются штурман и бортинженер либо астронавты-туристы. Предусмотрены двухпозиционные, противоперегрузочные кресла, система жизнеобеспечения, особое внимание уделено безопасности в нестандартных ситуациях.

В 3-минутном полете экипаж проходит все стадии космического путешествия. После отделения от МиГ-31 ракетоплан разгоняется собственным двигателем до 1200 м/с. поднимается до 130 км, входит в атмосферу, испытывает аэродинамический нагрев и перегрузки до 6 ед., переходит в режим планирования и совершает посадку по-самолетному на аэродром или садится под крылом-парашютом. Ракетоплан может применяться для тренировки космонавтов, исследования процессов в верхних слоях атмосферы пилот выбирает режимы набора высоты и захода на посадку, но полет может обеспечиваться и дистанционно летчиком самолета-носителя, и наземной службой слежения и управления.

Предполагаются и тренировочные полеты на высоты до 40 км без включения силовой установки для психологической подготовки космонавтов.

Кроме того, ракетоплан может положить начало новой, космической, разновидности авиационного спорта. Летчики смогут соревноваться на нем на максимальную скорость, точность выхода в назначенное место, осваивать полеты по приборам, выполнение фигур высшего пилотажа, маневрирование на парашюте-крыле. Ресурс ракетоплана — 100 запусков.

Второй вариант применения МиГ-31 — малая ракета-носитель «Микрон», предназначенная для выведения на орбиты высотой 250 300 км полезной нагрузки в 150 — 200 кг «Микрон» выполнен по модульной схеме в двух— и трехступенчатых вариантах.

После отделения от МиГ-31 и израсходования топлива первая ступень должна отойти от блока и по команде с носителя опуститься в нужном месте для повторного использования. Эта система не только экономичнее существующих, но и позволяет выполнять более разнообразные задачи. Например, быстро выводить на орбиты новые искусственные спутники для замены отработавших ресурс или вышедших из строя. Либо, при необходимости, запускать созвездие подобных орбитальных объектов.

Использование уникальных возможностей МиГ-31 в качестве носителя ракетоплана или микроракеты открывает России нестандартный путь в системе мировой космонавтики, ориентирующийся на малые, микро— и наноспутники и субкосмические пилотируемые крылатые системы.

Рисунки Михаила ШМИТОВА,
фото Юрия ЕГОРОВА