Проект ПКА разработки ОКБ-256 П.В.Цыбина (СССР)

Удачные пуски первых искусственных спутников дали мощнейший толчок развертыванию практических работ в области пилотируемой астронавтики. На фронтальный план вышло скорейшее доказательство способности сотворения аппаратов, которые могли бы не только лишь облетать Землю по орбите, да и делать некоторые полезные деяния. Для военных это были, естественно, не регистрация галлактических лучей, микрометеорных потоков либо измерение температуры и плотности верхних слоев атмосферы (что, естественно, само по себе принципиально), а сначала наблюдение и разведка. При этом для уровня техники конца 1950-х годов было типично некоторое недоверие к «глупой и ненадежной электронике»: ну кто бы мог поразмыслить, что ящик с радиолампами, переплетениями проводов, громоздкими катушками трансформаторов и блоками реле сам сумеет находить военные объекты на местности противника, пролетая над ней с большой скоростью на высоте нескольких сот км? Естественно, на спутнике должен находиться человек... Авиационные конструктора подразумевали, что первым пилотируемым галлактическим кораблем станет некоторый симбиоз ракеты и высокоскоростного самолета. Об этом свидетельствуют работы, проведенные в самом конце 1950-х годов в огромнейших авиационных КБ Русского Союза и проектно-конструкторских отделах наисильнейших авиастроительных компаний Соединенных Штатов. Но время показало неточность взглядов корифеев авиации. При этом ошибка вкралась не в инженерные расчеты, а в неумение приспособиться к меняющейся политической ситуации. На базе результатов, приобретенных в процессе выполнения прошлых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в том числе по темам «Буря» и «Буран», спецы ЦАГИ приступили к исследованию гиперзвуковых пилотируемых и беспилотных ЛА по заказам организаций, уже начавших разработку пилотируемой галлактической техники. В конце 1950-х военно-политическое управление страны стало обращать самое пристальное внимание на возможность решения принципиальных военных и военно-политических задач методом освоения и использования новейшей среды - галлактического места и верхних слоев атмосферы. Этим непреминул пользоваться управляющий ОКБ-1 Госкомитета по оборонной технике (ГКОТ) Сергей Павлович Королёв. Оснащение третьей ступенью межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, при помощи которой на орбиту были запущены 1-ые в мире ИСЗ, позволяло прирастить массу ПГ, выводимого на низкую околоземную орбиту, с 1,5 до 5 т. Таковой прирост энергетических способностей переводил пилотируемые полеты из области фантазий и подготовительных изысканий в практическую плоскость. В согласовании с Постановлением Совмина № 569-264 от 22 мая 1959 г ОКБ-1 приступило к созданию объекта 1К («Восток-1») для экспериментальной отработки главных систем и конструкции автоматического спутника-разведчика, также спутника, предназначенного и для полета человека. Последние слова попали в Постановление не случаем. Посреди августа 1958 г проектный отдел №9 ОКБ-1 (управляющий - Миша Клавдиевич Тихонравов) подготовил технический отчет «Материалы подготовительной проработки вопроса о разработке спутника Земли с человеком на борту». Выбор варианта конструктивно-компоновочной схемы корабля-спутника проводился широким фронтом. Более детально спецы ОКБ-1 прорабатывали варианты с баллистической схемой посадки. Но значимая масса ПГ, выводимая на орбиту, позволяла рассматривать и крылатую схему. Результаты проектных проработок первой галлактической ракеты-носителя на базе «семерки» были доведены до сведения управления ведущих авиационных компаний страны. Сергей Павлович знал об этом; больше того, по его просьбе вероятные решения по созданию пилотируемых галлактических кораблей разных схем прорабатывались в других организациях. Русским авиационным конструкторам, которые под давлением политического управления страны были обязаны равномерно отходить от основной самолетостроительной темы в пользу ракетно-космической, полностью логичной и правильной представлялась тогда мысль воздушно-космического аппарата. Бурный рост скоростей и высот послевоенной авиации, казалось, предрекал неизбежный переход от сверхзвуковых к гиперзвуковым и галлактическим полетам. За рубежом обширно освещалась программка X-15, которая подавалась как «планомерный шаг в освоении космоса при помощи средств, присущих как авиации, так и ракетно-космической технике». В печати мерцали сведения о том, что южноамериканские военные уже издавна ведут разработку ракетопланов, которые могли бы служить лазутчиками, истребителями спутников либо орбитальными бомбовозами. Сообщалось о проекте сотворения одноместного космоплана Dyna-Soar поначалу для тестов в космосе, а потом и для вероятного военного внедрения. Все это готовило почву для возникновения российских работ аналогичного нрава. 1-ые официальные упоминания о «космолетах» - аппаратах типа самолетов, способных летать на очень огромных высотах и в околоземном космосе, появились в 1958 г. в планах Министерства обороны СССР, очерчивавших главные направления деятельности русских ВВС на наиблежайшие 25 лет Предполагалось, что разрабатываемые аппараты сумеют достигнуть скоростей выше М=10 и высот полета более 60 км. Скоро в ряде ОКБ Госкомитета по авиационной технике началась разработка проектов пилотируемых ракетопланов. Как мы помним, ОКБ П. В. Цыбина, которое в годы Величавой Российскей войны занималось десантными и военно-транспортными планерами, во 2-ой половине 1940-х разрабатывало экспериментальные гиперзвуковые планеры. В 1950-х велось проектирование тяжеленной управляемой ракеты РСС и стратегического бомбардировщика-разведчика РСД для пуска с самолета-носителя Ту-95Н А. Н. Туполева либо А-57 Р. Л. Бартини. В 1956 г было скооперировано ОКБ-256 ГКАТ (главный конструктор - П. В. Цыбин) для сотворения высотного сверхзвукового стратегического реактивного самолета-разведчика РСР с маршевой скоростью полета, соответственной числу М=3. Работы в новеньком направлении шли очень тяжело, а скоро над конструкторским бюро нависла угроза расформирования в связи с общей переориентацией страны на ракетную технику. Чтоб приспособиться к новым условиям и обойти закрытия ОКБ-256, его управляющий в 1958 г по договоренности с С.П.Королёвым предложил сделать ЛА, стоящий на стыке авиационной и ракетной техники: по нынешней терминологии его можно было бы именовать ракетопланом либо планирующим галлактическим аппаратом (ПКА) для пилотируемого полета в космос и возвращения с орбиты за счет спуска на крыльях. Предполагалось, что ПКА стартовой массой 3500 кг и посадочной массой 2600 кг будет выводиться под головным обтекателем трехступенчатого носителя, создаваемого в ОКБ-1 на базе «семерки» на орбиту высотой 300 км, ведя в течение суток разведку и передавая информацию на Землю по радиоканалу. Потом при помощи тормозного ЖРД он сводится с орбиты и начинает спуск в атмосфере. Уникальной мыслью П. В. Цыбина было внедрение раскладного крыла. Делая упор на опыт разработки самолета РСР и исследования скоростной аэродинамики, проведенные в ЦАГИ, спецы ОКБ-256 понимали, что им не получится сделать крыло, передняя кромка которого выдержит прямой вход в атмосферу с температурой в 3000-6000 °С. Потому в зоне насыщенного торможения и нагрева ПКА шел «брюхом вперед», рассеивая тепло в атмосферу при помощи донного теплозащитного экрана, а сложенное шалашиком крыло скрывалось в аэродинамической тени корпуса. Последний имел маленькое аэродинамическое качество (0,6) и при угле атаки 60° позволял перевоплотить баллистический спуск с орбиты в управляемый (стабилизация и управление - при помощи реактивных сопел на перекиси водорода и воздушных рулей в хвостовой части аппарата). После понижения скорости до М=2 (500-600 м/сек на высоте 20 км) раскаленный теплозащитный экран сбрасывался, и раскрывались консоли крыла. Пройдя весь спектр скоростей от высочайшего сверхзвука до дозвука, аппарат с высоты 10 км планировал с неизменной дозвуковой (индикаторной) скоростью и аэродинамическим качеством 4,5. Посадка производилась на специально приготовленную грунтовую площадку с внедрением лыжного шасси «велосипедного» типа. Вертикальная скорость понижения не превосходила 2 м/сек, а удельная нагрузка на несущую поверхность - 90 кгс/м. Фюзеляж аппарата сварной конструкции (железная обшивка и силовой набор) употреблялся для размещения кабины пилота и оборудования. Термический экран (щит) в нижней части фюзеляжа включал пластиковую (кремниево-органическую) теплозащиту шириной 100 мм и крепился к фюзеляжу через теплоизоляционные маты шириной 70 мм с воздуховодами для остывания конструкции. Носок щита, также фронтальные, более теплонапряженные кромки рулей-элевонов и вертикальных стабилизаторов предлагалось охлаждать водянистым литием. По расчетам, наибольшая температура на фронтальной части щита и кромках рулей могла достигнуть 1200°С, в отличие от высшей части фюзеляжа, где ожидался нагрев всего до 400°С. Снутри фюзеляжа находились два дюралевых гермоотсека: кабина астронавта и приборный отсек. Астронавт посиживал перед приборкой в катапультном кресле, имевшем три положения (стартовое, рабочее и для отдыха). Тут же размещалось оборудование системы жизнеобеспечения. Кабина имела три иллюминатора - два боковых и один верхний, для астронавигатора. В случае трагедии ракеты-носителя на высоте до 10 км астронавт катапультировался из кабины, а на огромных высотах предполагалось аварийно отделить ПКА, раскрыть крыло и спланировать. Снизу и сзади к теплозащитному щиту примыкала подвесная ДУ, закрытая обтекателем. Тут размещались два ЖРД - тормозной и корректирующий, также баки с топливом (азотная кислота и керосин) и арматура подачи. На ДУ монтировались сенсор инфракрасной вертикали и радиатор-излучатель системы терморегулирования в орбитальном полете. ДУ отделялась от ПКА на высоте 90 км после выдачи тормозного импульса. П.В. Цыбин нередко встречаясь с С. П. Королёвым и держал его в курсе работ собственного конструкторского бюро. Сергей Павлович отметил сходство ПКА с лаптем, после этого спецы стали именовать свое детище «лапотком». Представители ОКБ-1 участвовали в подготовке чертежей на сборку аппарата и его сопряжение с РН. Для аэродинамических расчетов и продувок были подключены спецы ЦАГИ и ВИАМ. При продувках было выяснено, что наибольшая температура экрана и кромок рулей превосходит расчетную, охлаждающая система с водянистым литием очень сложна, а для деталей механизации крыла нужно подобрать новые материалы. Для демонстрации механизмов работы системы П. В. Цыбин решил провести тесты аппарата-аналога. Эскизный проект ПКА был подписан 17 мая 1959 г, а на последующий денек показан С.П.Королёву, который одобрил его и сразу послал письмо в ГКОТ: «Главный конструктор П. В. Цыбин по заданию ОКБ-1 подготовил предложение по созданию планирующего аппарата для спуска с орбиты и посадки на Землю... Из предложения видно, что его воплощение представляет практическую инженерную задачку, которая при соответственных критериях быть может выполнена в самое последнее время. Беря во внимание изложенное, мы поддерживаем предложение организации т. Цыбина П. В. и ходатайствуем о доп включении в проект плана по галлактическим исследованиям темы по планирующему аппарату для спуска с орбиты и посадки на Землю, утверждении в качестве головного исполнителя темы нареченной организации и вербовании нужных смежных организаций». Но кампания против военного самолетостроения сделала свое дело: в октябре 1959 г ОКБ-256 было передано поначалу в ОКБ-23 В. М. Мясищева, а осенью 1960 г, совместно с распущенным ОКБ-23 коллектив влился в ОКБ-52 В.Н.Челомея. Работа в рамках проектов нового генерального конструктора П. В. Цыбина не устраивала, и в конце 1960 г он перебежал в ОКБ-1 на должность заместителя С. П. Королёва. С. П. Королёв еще длительно не снимал с повестки денька планирующий спуск с орбиты (так, 9 сентября 1959 г было утверждено и согласовано с директором ЦАГИ А. И. Макаревским техническое задание на рассмотрение ПКА), но сам схожими аппаратами не занимался и для первого пилотируемого корабля «Восток» избрал более ординарную и надежную баллистическую схему, требовавшую меньших издержек времени и средств при экспериментальной отработке.