Постановка задачи.

Целью моей работы явилось изучение проблем создания многоразовых ракетных систем. Все знают о таких проектах как «Буран» или «Шаттл». Но не все помнят проект «Спираль», разрабатывавшийся в 60-е и 70-е годы XX века. Что лучше для вывода космического аппарата в космос – крыло или снаряд? Это и хотел я выяснить в ходе исследования. Недавно в журнале «популярная механика» я прочитал статью о новом американском космическом проекте "Dream chaser”. Барак Обама назвал этот проект «прыжком в будущее». В этот момент я вдруг вспомнил о проекте «Спираль, разрабатывавшемся в 60-70 годы в СССР. И я подумал: «а не является ли этот проект "приветом из прошлого”?» К тому же, в проекте"Dream Chaser” использованы многие конструктивные особенности «Спирали».


Введение.

 Начало 60-х годов. Холодная война в разгаре. В США идут работы по программе «Dyna Soar» – гиперзвукового орбитального ракетоплана Х20. Как ответ на эту программу, работы по разработке собственных ракетопланов проводятся и в нашей стране многими институтами и КБ, как по заказу правительства, так и в инициативном порядке. Но разработка аэрокосмической системы "Спираль" явилась первой официальной крупномасштабной темой, поддержанной руководством страны после ряда событий, ставших предысторией проекта. Идею многоразовых систем выдвинул один из пионеров космонавтики - наш соотечественник инженер Фридрих Цандер в начале 20-х годов. В 1927 году на Международной выставке, проводившейся в Москве, демонстрировалась модель его крылатого аппарата для предполагаемых воздушно-космических полетов. Советский учёный и изобретатель в области теории межпланетных полётов, реактивных двигателей и ЛА. В 1914 окончил Рижский политехнический институт. Проблемами реактивного движения начал заниматься с 1908. В январе 1924 года Цандер подает в Комитет по изобретениям авторскую заявку на спроектированный им самолет-ракету (космический самолет), но получает отказ. Комитет считает проект слишком фантастическим. Умирает в1933 году в Кисловодске.

 

Описание программы «Спираль».

В 1965 году, в ОКБ А.И.Микояна группа специалистов под руководством Лозино-Лозинского приступила к созданию двухступенчатой воздушно-космической системы "Спираль”. Идею космического челнока выбрали потому, что объединялись достоинства самолёта и ракеты. "Крыльевой вариант" позволял активно использовать энергетический запас атмосферы, благодаря чему для вывода аппарата на космическую орбиту энергетических затрат требовалось в 6-8 раз меньше, чем при использовании ракет.

 

Составные части «Спирали».

   Комплекс «Спираль» состоял из нескольких частей: самолёта-разгонщика, блока выведения и орбитального самолета. Гиперзвуковой самолет-разгонщик (ГСР) "50-50". Самолёт-разгонщик представлял собой самолет-бесхвостку длиной 38 м с треугольным крылом. Самолет-разгонщик был оборудован 2-местной кабиной. Взлетал он с разгонной тележки, а посадка осуществлялась обычным образом. В верхней части ГСР в специальном ложе крепился орбитальный самолет и блок выведения. На ГСР в качестве топлива использовался сжиженный водород. 

   Блок выведения представлял собой одноразовую двухступенчатую ракету-носитель, расположенную "на спине" ГСР. Он служил для выведения орбитального самолета в космос. 

   Орбитальный самолет (ОС) представлял собой летательный аппарат длиной 8 м и шириной 4 м, выполненный по схеме "несущий корпус", имеющий сильно затупленную оперенную треугольную форму. Основой конструкции являлась сварная ферма, на которую снизу крепился силовой теплозащитный экран, выполненный по принципу "рыбной чешуи". Экран подвешивался на керамических подшипниках, выполнявших роль тепловых барьеров. Верхняя поверхность находилась в затененной зоне и нагревалась не более 500 С, поэтому сверху корпус закрывался панелями обшивки из более простых сплавов. Предполагалось создать 4 варианта ОС - дневной фоторазведчик, ударный орбитальный самолёт, радиолокационный разведчик, космический истребитель-перехватчик. Двигатель состоял из нескольких силовых установок: - орбитального маневрирования; - ориентации; - торможения; - для полета на дозвуке и посадки. Для аварийного спасения пилота предусматривалась отделяемая кабина-капсула фарообразной формы, имеющая собственные пороховые двигатели для отстрела от самолета. Капсула была снабжена управляющими двигателями для входа в плотные слои атмосферы, радиомаяком, аккумулятором и аварийным блоком навигации. Приземление осуществлялось с помощью парашюта. Орбитальный самолет имел и такую конструктивную особенность: в режиме спуска до входа в плотные слои атмосферы поворотные консоли крыла занимали вертикальное положение, становясь своего рода килями. В результате они оказывались в значительной степени защищенными от нагрева, а также существенно улучшали устойчивость аппарата. Самолет мог маневрировать на дальность более 2 тысяч километров, это значит, что орбиту можно было покинуть на любом витке и приземлиться в любой удобной точке.

 

    История проекта «Спираль» .

   К летным испытаниям дозвукового аналога приступили в мае 1976 года. Вначале выполнялись так называемые "подлеты": после отрыва от земли самолет сразу же по прямой шел на посадку. Наконец 27 октября 1977 года приступили к самому трудному этапу - возможности выхода на космическую орбиту со "спины" широкофюзеляжного корабля-разгонщика. Значение такого вида старта трудно переоценить. Открывалась принципиальная возможность запуска орбитального самолета практически в любой географической точке над планетой, исключалась потребность в жестко привязанных к определенным местам наземных космодромах. Важно знать: чем ближе старт к экватору, тем в большей мере можно использовать для разгона силу вращения Земли и выводить на орбиту груз большей массы. Испытание аналога «Спирали» продолжались и в 1978 году. Но в целом темпы реализации темы "Спираль" в 70-х годах стали замедляться и никого из конструкторов уже не могли удовлетворять. О судьбе «Спирали» А.А. Гречко, бегло ознакомившись с проектом еще в начальной стадии работ, заявил, что "фантазией мы заниматься не будем". А ведь маршал был в ту пору членом Политбюро ЦК КПСС, министром обороны СССР, и от его решения во многом зависела реализация перспективного проекта. Сказалось и такое обстоятельство. Наши конструкторы вынуждены были броситься вдогонку за американцами, которые в то время уже занялись реализацией программы челночных полетов "Спейс Шаттл". Поэтому тема "Спираль" была закрыта. Правда, опыт, обретенный теми, кто участвовал в разработке и испытаниях по программе «Спираль», не пропал даром. Благодаря сделанному большому научно-техническому заделу, важности затронутых тем, выполнение проекта "Спираль" трансформировалось в различные научно-исследовательские работы и связанные с ними конструкторские разработки. Такова история проекта, который даже не будучи осуществленным, сыграл значительную роль в космической программе страны. Но многие технические решения «Спирали» были использованы в проекте «Буран». Также, для испытания теплозащиты и отдельных элементов конструкции «Бурана» была создана уменьшенная копия «Спирали»: БОР – Беспилотный Орбитальный Ракетоплан.

 

    Перспективы развития.
   Ракетостроение имеет в своей основе два источника — авиацию и артиллерию. Авиационное начало требует многоразовости и крылатости, тогда как артиллерийское склонно к одноразовому применению «ракетного снаряда». По этому пути и по сей день происходит развитие космических технологий. С момента начала реализации программы «Space Shuttle» в мире неоднократно предпринимались попытки создания новых многоразовых кораблей. Но до сих пор ни одна из них не принесла успеха. Ничем окончились проекты «Hermes» (Франция, ЕКА), и «Зенгер-2» (ФРГ). "Завис" между эпохами МАКС - советско-российская многоразовая авиационно-космическая система. Потерпели неудачу и новые программы США - очередные попытки создать многоразовые системы второго поколения на замену «Space Shuttle.» В чем же причина такого незавидного постоянства. По сравнению с одноразовой ракетой-носителем создание многоразовой транспортной системы обходится крайне дорого. Сами по себе технические проблемы многоразовых систем решаемы, но стоимость их решения очень велика. Применение многоразовых систем в области гиперзвуковых скоростей требует значительных затрат на аэродинамические исследования.
   И все же это вовсе не значит, что многоразовые системы в принципе не могут окупаться. Положение меняется при большом количестве пусков. Вывод. Наиболее реалистичными проектами многоразовых ракетных систем, на сегодняшний день являются два вида. Первый - типа «Клипера», в которых принципиально новым оказался только пилотируемый крылатый многоразовый аппарат. Технические проблемы для таких аппаратов практически решены. Второй - системы вертикального пуска с двумя крылатыми ракетными ступенями, которые могут самостоятельно вернуться к месту старта.

 

      Заключение.

   Подводя итог, можно полагать, что будущее многоразовых космических систем безоблачным не будет. Им придется отстаивать право на существование в суровой борьбе с примитивными, но надежными н дешевыми одноразовыми ракетами. Однако, я думаю, что придет время, человечество создаст такие системы для полетов в космос, которые позволят любому желающему слетать хоть на Луну. И эти системы, конечно же, будут многоразового использования!

 

      Список литературы.

 1. История и самолеты ОКБ МиГ / ООО «Крылья России», АНПК «МиГ», 1999.

 2. Авиационно-космическая система СПИРАЛЬ: подробности / WWW.BURAN.RU /

 3. Проект «Спираль». В. В. Лебедев / WWW.BURAN.RU /

 4. Моя небесная жизнь / В. Меницкий, Москва, 1999 /

 5. «Энциклопедия астронавтики» М. Уэйда 6. Энциклопедия «Космонавтика». А. Б. Железняков