Битва за звезды: Космическое противостояние - Антон Иванович Первушин

Фюзеляж «ПКА» имел стальную обшивку, прикрепленную сваркой к силовому набору. От нагрева фюзеляж был защищен металлическим донным экраном, установленным с зазором в 100 миллиметров. Носок фюзеляжа и передние кромки аэродинамических поверхностей, изготовленных из стали, предполагалось охлаждать; причем рассматривалась возможность применения для этого жидкого лития. Согласно расчетам максимальная температура передней части теплозащитного экрана и кромок рулей могла достичь 1200 °C в отличие от верхней части фюзеляжа, где ожидаемая температура не превышала бы 400 °C. Сложенные стальные консоли крыла, находящиеся в аэродинамической «тени» фюзеляжа, при планировании «ПКА» не должны были подвергаться большому нагреву.

Внутри фюзеляжа размещались герметизированные кабина космонавта и приборный отсек, выполненные из алюминиевого сплава и защищенные теплоизоляцией. Космонавт располагался перед приборной доской в катапультном кресле, имеющем три положения — стартовое, рабочее, для отдыха. Кабина имела систему жизнеобеспечения, два боковых иллюминатора и прибор для астроориентации.

В приборном отсеке и непосредственно в фюзеляже размещалось оборудование, необходимое для осуществления орбитального полета и спуска.

Для маневрирования на орбите «ПКА» имел навесную двигательную установку, примыкающую к донному щиту фюзеляжа и закрытую обтекателем. ДУ включала топливные баки, систему подачи топлива и два жидкостных ракетных двигателя — тормозной и корректирующий. ДУ отделялась от аппарата на высоте 90 километров после выдачи тормозного импульса для схода сорбиты.

Для ориентации «ПКА» на орбите и при входе в плотные слои атмосферы применялись реактивные сопла, работающие на продуктах разложения перекиси водорода.

В случае аварии ракеты-носителя на высотах до 10 километров космонавт мог катапультироваться из кабины «ПКА». На больших высотах производилось аварийное отделение аппарата от ракеты, раскрытие консолей крыла и спуск на Землю.

Сергей Королев старался быть в курсе всех работ, проводившихся по «Лапотку» в ОКБ–256. От его собственного бюро в этих работах участвовали проектанты по космическим аппаратам и ракетам-носителям. Кроме того, к проекту были подключены коллективы ЦАГИ и ВИАМ.

После начала работ по «ПКА» в ЦАГИ выяснилось, что проблемы, встающие перед создателями крылатых космических аппаратов, гораздо серьезнее, чем было принято до этого считать. В частности, после продувок в аэродинамических трубах стало ясно, что тепловые нагрузки на теплозащитный экран значительно превосходят расчетные и материал экрана надо будет менять, а узел шарнира поворота консолей крыла на самом напряженном участке спуска находится в «застойной» зоне с повышенным подводом тепла и практически полным отсутствием теплоотвода. Требовались более детальные проработки проекта с моделированием реальных условий полета на аппаратах-аналогах.

Ракетчики, узнав о результатах, заметно охладели к идее планирующих крылатых аппаратов. Для первого космического корабля Королев выбрал схему с баллистическим спускаемым аппаратом как более простую, надежную и требующую наименьших затрат при экспериментальной отработке. Кроме того, начатая в те годы кампания против военных самолетов в пользу баллистических ракет затронула многие авиационные ОКБ. В октябре 1959 года ОКБ–256 было закрыто.

Штат перевели сначала в ОКБ–23 Владимира Мясищева, а осенью 1960 года вместе с расформированным ОКБ–23 — в филиал № 1 ОКБ–52 Владимира Челомея. Здесь под руководством Сергея Хрущева, сына Никиты Сергеевича, инженеры-конструкторы двух закрытых ОКБ продолжили работу над ракетопланом «Р». Главный конструктор Павел Цыбин перешел на работу в ОКБ–1 заместителем Королева, а все материалы по «ПКА» были переданы в ОКБ Артема Микояна, где в это время начинались работы по воздушнокосмической системе «Спираль».

Самолет-снаряд «М–44»

Еще один проект Павла Цыбина — крылатая ракета «РСС» — получил развитие в ОКБ–23 Владимира Мясищева. Здесь этот аппарат, являющийся по сути прототипом космоплана, проходил как самолет-снаряд «Изделие 44» («М–44»).

Беспилотный самолет «М–44», предназначавшийся как оружие дальнего действия для стратегических систем «М–52», «М–56К» и «ЗМ», должен был обладать меньшими габаритами и гораздо лучшими летно-техническими характеристиками, чем американский ракетоплан «Х–20».

Габариты «М–44»: длина корпуса — 14 метров, размах крыла — 5,725 метра, диаметр корпуса — 1,38 метра, площадь крыла 18,1 м2, стартовая масса — 11 000 килограммов, масса топлива — 4400 килограммов, масса боевой части — 2700 килограммов.

«М–44» оснащался инерциальной системой наведения и двумя турбореактивными двигателями «КР–5–25» (или «РЗ–45Ф») с тягой на форсаже в 5650 килограммов. Согласно расчетным данным дальность действия «М–44» должна была составить от 2000 до 2300 километров. Максимальная скорость снаряда — 3200 км/ч, потолок — 21 километр.

Компоновка и аэродинамика «М–44» увязывались в процессе проектирования с самолетом-носителем с целью получения минимального сопротивления в полете.

Воздушно-космические аппараты Мясищева

С поручением оценить перспективы создания воздушно-космического аппарата, способного обеспечить планирующий спуск, Сергей Королев обратился не только к Цыбину, но и к Владимиру Мясищеву.

С 1958 года в ОКБ–23 начались работы по эскизному проектированию пилотируемой ракеты с круговой дальностью полета (так она обозначалась в официальных документах).

Этот аппарат, получивший название «М–46», представлял собой небольшой звездообразный одноместный исследовательский аппарат, отличавшийся весьма скромными массово-геометрическими характеристиками: длина — 3,5 метра, ширина фюзеляжа — 1 метр, стартовая масса — 1000 килограммов.

«М–46» должен был выводиться ракетой «Р–7» на высоту полета, не превышавшую 120–130 километров.

В рамках проекта «46» также прорабатывался воздушно-космический аппарат по схеме «фара», по форме очень напоминавший спускаемый аппарат появившегося позднее космического корабля «Союз».

Принципиальная разница между этим вариантом «М–46» и спускаемой капсулой «Союза» состоит в том, что заключительный этап снижения планировалось осуществлять с помощью авторотирующего винта вместо парашюта. В это же время подразделение конструктора Селякова предложило крылатый космический аппарат, использующий аэродинамическую подъемную силу при полете в атмосфере.

«Граненый» одноместный аппарат имел острую переднюю кромку, оснащенную легкосъемным оплавляемым теплозащитным покрытием.

В 1959 году Павел Цыбин, конструкторское бюро которого влилось в состав ОКБ Мясищева, предложил новый орбитальный корабль самолетной схемы и с несущим корпусом.

По всей видимости, с этого предложения начался проект космоплана «48» («М–48», «ВКА–23»).

Разработка конструкции изделия по проекту «48» во многом была облегчена тем, что в ОКБ–23 был уже накоплен опт изготовления и отработки теплонапряженной конструкции крылатой ракеты «М–40» («Буран»), корпус которой способен был выдерживать нагрузки при температурах до 350 °C. Расчеты по определению температуры пограничного слоя при аэродинамическом нагреве показали, что нижняя поверхность крыла при входе в атмосферу будет нагреваться до 1500 °C.

Исходя из этого и подбиралась теплозащита, разработкой которой занимался ВИАМ. С целью снижения веса воздушно-космического аппарата была выбрана теплозащита из пенокерамики, отличающейся однако большой хрупкостью. Для обеспечения ее целостности нужно было иметь жесткую поверхность крыла, чтобы при деформации не разрушить покрытие.

Конструктивно пенокерамику включили в контур крыла в виде плат, как это было выполнено позднее на американском челноке «Спейс Шаттл» и на советском космическом корабле «Буран», и устанавливалась на клею с прослойкой.

Космоплан «М–48»