14 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Межконтинентальная крылатая ракета «Буран»

Межконтинентальная крылатая ракета «Буран»

Межконтинентальная крылатая ракета «Буран»

В начале 1950-х годов единственным средством доставки ядерных боеприпасов были самолеты. Первые баллистические ракеты, созданные на базе немецкой ФАУ-2 и принятые на вооружение армий США и СССР, обладали дальностью полета и грузоподъемностью, недостаточными для доставки тяжелых ядерных боеприпасов на межконтинентальные расстояния. Достаточно сказать, что советская Р-2 имела дальность 600 км и поднимала груз весом до 1500 кг.

Альтернативным средством доставки ядерного боеприпаса в те годы считалось создание самолета-снаряда, способного летать с высокой сверхзвуковой скоростью на межконтинентальные расстояния.

В те годы ни инженеры, ни политическое руководство страны не могли ответить на вопрос, какое из направлений развития вооружений наиболее предпочтительное? Не исключалось использование и всех трех видов.

Темпы развития авиационной и ракетной техники в послевоенные годы были очень высокие, и неудивительно, что в июле 1948 года ряд сотрудников ЦАГИ, включая А.Д. Надирадзе и академика С.А. Христиановича, а также М.В. Келдыша и конструктора двигателей М.М. Бондарюка, после завершения научно-исследовательской работы сделали вывод о возможности создания самолета-снаряда с дальность полета 6000 км со скоростью 3000–4000 км/ч. При этом вес взрывчатого вещества в боевой части достигал 3000 кг. На первый взгляд это могло показаться фантастикой. Ведь полет со скоростью звука в те годы удивлял человечество, а тут – трехкратное превышение. Но в основе сделанных выводов лежали месяцы кропотливой работы, огромное количество расчетов и экспериментальных исследований. По этому поводу министр авиационной промышленности М.В. Хруничев докладывал Сталину:

«Основными предпосылками создания самолета-снаряда является разработанная схема нового типа сверхзвукового воздушно-реактивного двигателя СВРД (сверхзвукового ПВРД. – Прим. авт.), обладающего значительной экономичностью на сверхзвуковых скоростях, а также применение нового типа крыльев и обводов снаряда…».

Примерно в это же время в НИИ-88 (ныне ЦНИИМАШ) по инициативе Б.Е. Чертока начались исследования по астронавигационным системам, без которых поражение даже площадных целей было проблематично.

Но от оценок до практического воплощения идеи межконтинентальной крылатой ракеты пролег путь продолжительностью свыше пяти лет. Первыми к проектированию подобной машины приступили в ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия»), возглавлявшемся С.П. Королевым, после выхода февральского 1953 года постановления правительства. Согласно правительственному документу требовалось построить крылатую ракету с дальностью 8000 км.

Этим же документом задавалась разработка экспериментальной крылатой ракеты (ЭКР) со сверхзвуковым ПВРД, прототипа будущей боевой машины. Для сокращения сроков ее создания в качестве разгонной, первой ступени предполагалось использовать баллистическую ракету Р-11.

Вторая ступень экспериментальной крылатой ракеты ЭКР

Вторая, маршевая ступень, а это и была, собственно говоря, ЭКР с лобовым воздухозаборником и нерегулируемым центральным телом, рассчитывалась под двигатель М. Бондарюка. Маршевая ступень делалась по классической самолетной схеме, но с крестообразным хвостовым оперением. Для упрощения системы управления полет ЭКР предполагался на постоянной высоте и фиксированной скорости. После выключения ПВРД от временного устройства ракета должна была переводиться в пикирование или планировать к цели.

Эскизный проект ЭКР был утвержден С.П. Королевым 31 января 1954 года, и началась подготовка к ее изготовлению. Однако в самый разгар работ по ней на основании постановления Совета Министров СССР от 20 мая 1954 года разработку крылатой ракеты дальнего действия передали в МАП. В соответствии с этим же документом в ОКБ-301 перешли работать А.С. Будник, И.Н. Моишаев, И.М. Лисович и другие специалисты. В соответствии с этим же документом в ОКБ-23 под руководством В.М. Мясищева разрабатывалась МКР «Буран».

Схема межконтинентальной крылатой ракеты «Буран» (изделие «40А»)

Одними из наиболее важных задач, стоявших перед создателями МКР «Буря» и «Буран», была разработка сверхзвукового ПВРД и системы управления. Если от силовой установки зависели основные летные характеристики ракеты, то от системы управления – не только точность попадания в цель, а сам вопрос достижения территории вероятного противника. Не менее сложной задачей оказался выбор конструкционных материалов. При длительном полете со скоростью, в три раза превышавшей звуковую, аэродинамический нагрев не допускал использование в теплонапряженных агрегатах хорошо освоенного промышленностью «крылатого» сплава дюралюминия. Стальные конструкции, хотя и выдерживали высокую температуру, сохраняя свои механические свойства, но оказывались тяжелыми. Так разработчики пришли к необходимости применения титановых сплавов. Об удивительных свойствах этого металла было известно давно, но высокая дороговизна и сложность механической обработки сдерживали его использование в авиационной и ракетной технике.

Межконтинентальная крылатая ракета в ОКБ-23 стала разрабатываться под обозначением изделие «40» в соответствии с постановлением Совета Министров СССР от 20 мая 1954 г. Ведущим конструктором «Бурана» назначили Г.Н. Назарова. Как и при создании пилотируемых самолетов, в процессе разработки «Бурана» рассматривалось несколько ее вариантов, но в итоге пришли к схеме, аналогичной принятой в ОКБ С.А. Лавочкина.

Читать еще:  Технические характеристики ракеты

Ракета представляла собой вертикально взлетающий беспилотный самолет «42» (маршевая ступень) классической схемы с треугольным крылом стреловидностью 70 градусов по передней кромке и площадью 98 квадратных метров. Оперение – крестообразное, с аэродинамическими рулями.

В качестве силовой установки использовался ПВРД, создававшийся в ОКБ М.М. Бондарюка, с лобовым воздухозаборным устройством, на входе которого находилось центральное многоскачковое тело. Внутри последнего размещалась боевая часть весом 3500 кг. Горючее находилось в кольцевых фюзеляжных топливных баках.

Для старта и разгона маршевой ступени «42» до скорости запуска сверхзвукового ПВРД использовались четыре ускорителя «41» с ЖРД тягой по 55 тонн, разработанные на базе самолетных ускорителей «СУМ». После запуска маршевого двигателя ускорители отстреливались, и самолет-снаряд должен был лететь к цели, расположенной на удалении 7500–8000 км, в автоматическом режиме со скоростью 3290 км/ч на высотах 24–25 км.

Поддержание заданного курса осуществлялось с помощью гироинерциальной навигационной системы с астроориентацией от звездных датчиков, размещавшихся в отсеке на верхней части фюзеляжа.

12 сентября 1955 года ОКБ-23 предъявило заказчику эскизный проект МКР, но спустя год 11 августа вышло новое постановление правительства. Документом предписывалось установить на «Буран» более мощную боевую часть весом 5000 кг. ОКБ доработало машину под новые требования, но чего это стоило конструкторам, может представить только участник подобных работ. Мобилизовали все резервы первого варианта «Бурана» и своих инженеров, многие из которых почти сутками не уходили с рабочих мест. В итоге к концу года ОКБ предъявило государственной комиссии во главе с генерал-майором Н.И. Сажиным эскизный проект и макет нового варианта «Бурана», получившего обозначение «40А».

Компоновка и основные технические решения МКР остались прежние. Маршевая ступень «42А» комплектовалась сверхзвуковым ПВРД РД-018А. В пять топливных баков заливалось 51 400 литров керосина, которого должно было хватить для полета на расстояние до 8000 км. Крыло имело относительную толщину три процента и размах 11,22 метра.

Для старта ракеты предназначались четыре ускорителя «41А» с ЖРД Д-13, развивавшие тягу у земли 175 480 кгс, а для управления такой «махины» на начальном участке траектории предназначались сбрасываемые газовые рули.

Макет «Бурана» утвердили в декабре 1956 г. В своем заключении комиссия отмечала, что «…основные характеристики дальней крылатой ракеты (…) соответствуют постановлениям правительства за исключением начальной высоты полета, которая составляет 17,4 км, вместо заданных 18–22 км. Макетная комиссия считает возможным согласиться с заявленной главным конструктором начальной высотой, равной 17,4 км».

В 1957 году опытное производство ОКБ-23 построило одну крылатую ракету «40А». В том же году начались ее стендовые испытания.

В процессе создания «сороковки» удалось получить ответы на множество принципиально новых теоретических вопросов и решить ряд конструктивно-технологических задач. Совместно с институтами авиационных материалов и авиационной технологии создавались новые конструкционные материалы, автоматические станки, технология роликовой и точечной сварки тонкостенных конструкций ракеты. Точнее, последнее было возрождением технологии тонкостенных конструкций, разработанных в довоенные годы и внедренных в самолетах серии «Сталь». Образцы этих конструкций сохранились в ангаре 101-й кафедры МАИ, и в начале 1950-х туда зачастили многие из создателей авиационной и ракетной техники.

Специально для «Бурана» разработали рулевые приводы и смазку, обеспечивающие функционирование органов управления до температуры +400 градусов по шкале Цельсия. В процессе опытно-конструкторских работ для оценки различных характеристик ракеты создавались новые методики, в частности, для определения напряженно-деформированного состояния треугольных крыльев впервые в Советском Союзе в ОКБ-23 разработали алгоритм прочностного расчета, ставшего основой метода конечных элементов.

Создатели «Бурана», хотя и были оптимистами, но прекрасно осознавали, что в случае серийного производства МКР заметно потяжелеет. Это произойдет не только за счет планера, но и оборудования ракеты. В этом случае, чтобы изделие удовлетворяло требованиям заказчика, особенно по дальности полета, рассматривалась возможность использования бороводородных добавок в керосин, повышавших его теплотворную способность, и снижения потерь полного давления в воздухозаборном устройстве.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

«БУРЯ» И «БУРАН»

Как говорят, новое — это хорошо забытое старое. Первые проекты межконтинентальных крылатых ракет (МКР) появились в СССР и США уже в конце 1940-х – начале 1950-х годов.

В СССР разработка крылатых ракет с прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ПВРД) была начата в конце 1940-х годов. Уже в 1951 году в ОКБ-1 под руководством Сергея Королева был разработан аванпроект двухступенчатой крылатой ракеты с дальностью 1300 км. Схема ракеты – классическая для баллистических ракет: внизу – первая ступень, сверху – вторая ступень. Принципиальной же разницей было то, что первая ступень оснащалась однокамерным азотно-кислотно-поршневым жидкостным реактивным двигателем (ЖРД), а вторая – ПВРД.

В феврале 1953 года в ОКБ-1 началось проектирование крылатой ракеты с дальностью 8 тыс. км.

Однако ОКБ-1 было слишком занято работами над баллистическими ракетами, да и Королев не слишком одобрительно относился к «крылаткам». Результатом этого стало Постановление Совета Министров СССР от 20 мая 1954 года № 957-409 о передаче работ по стратегическим крылатым ракетам Министерству авиационной промышленности.

Читать еще:  Ракетные пусковые установки на машинах LVT

Межконтинентальная крылатая ракета разрабатывалась в двух вариантах. Более легкую (весом 60 т) делал Семен Лавочкин в ОКБ-301, а более тяжелую (весом около 152 т) – Владимир Мясищев в ОКБ-23. Научным руководителем обоих проектов был назначен Мстислав Келдыш.

Крылатая ракета Лавочкина получила название «Буря» и индекс «350», а крылатая ракета Мясищева – «Буран». Кроме того, «Буран» имел заводской индекс «40», его стартовая ступень – индекс «41», а маршевая – «42». Обе ракеты имели сходные конструктивные схемы и были двухступенчатыми. Треугольное крыло маршевой ступени имело стреловидность 70 градусов с прямой задней кромкой. Сравнительно тонкое крыло было «пустым», то есть не заливалось топливом.

Для обоих аппаратов сверхзвуковые ПВРД разрабатывались в ОКБ-670 Михаила Бондарюка. Жидкостные двигатели стартовой ступени «Бурана» делало ОКБ-456 Валентина Глушко, а для «Бури» – ОКБ Алексея Исаева.

Впервые в истории управляемых ракет в стратегической крылатой ракете была применена автономная система управления с астрокоррекцией. Суть последней заключается в том, что специальная оптическая система автоматически находит две определенные звезды, а затем автоматически следит за ними. Таким образом, постоянно производится замер «высоты» звезды над горизонтом и на карте строится так называемая окружность равных высот. Пересечение таких окружностей для двух звезд дает точное положение ракеты в данный момент. Далее данные передаются автопилоту, который производит коррекцию курса ракеты, а по достижении географического места цели переводит ракету в пикирование. Ракеты с системой астрокоррекции должны лететь на максимальной высоте, насколько позволяют возможности воздушно-реактивного двигателя. На высоте 18–25 км звезды днем видны так же ярко, как и ночью, и система астрокоррекции может работать круглосуточно независимо от погодных условий.

В маршевом режиме «Буря» летела со скоростью 3М на высоте 25 км.

МКР «Буря» стартовала вертикально непосредственно со стрелы установщика специального пускового устройства на железнодорожной платформе. После старта ракета разгонялась ускорителями до скорости 3М и достигала необходимой высоты.

Первые 50 с полета управление ракетой осуществлялось с помощью газовых рулей. Через 50 с, когда ракета набирала достаточную скорость и могла управляться аэродинамическими рулями, газовые рули отстреливались. На 80-й секунде полета начинал работать прямоточный маршевый двигатель, а «боковушки» отстреливались.

В конце августа 1954 года был закончен эскизный проект межконтинентальной крылатой ракеты «Буря». В ноябре 1956 года закончилась отработка двигателя РД-12У. В 1956 году начались наземные испытания опытного образца «Бури». Параллельно на двух заводах – № 301 в г. Химки и № 18 в Куйбышеве – была запущена в производство первая серия ракет для летных испытаний. Всего было изготовлено 19 ракет.

22 мая 1958 года начались испытания «Бури» с маршевой ступенью. 23 марта 1960 года состоялся 18-й пуск по «большой трассе» Владимировка (Астраханская область) – мыс Озерный (Камчатка). Ракета совершила полет по трассе на 6500 км за 2 часа 4 минуты на высоте 18–24,5 км с заданной скоростью 3,2–3,15М.

Официальной причиной прекращения работ стала излишняя «прожорливость» прямоточного двигателя конструкции Бондарюка. Главной же причиной стали успехи проектирования межконтинентальных баллистических ракет (МБР) в конструкторских бюро Михаила Янгеля и Владимира Челомея.

5 февраля 1960 года вышло Постановление Совмина СССР о прекращении работ по основному варианту МКР «Буря». Осталось, правда, несколько небоевых вариантов использования «Бури», в том числе как мишени для зенитных ракет комплекса «Даль».

Запуск крылатой ракеты «Буран» производился с помощью четырех стартовых ускорителей с ЖРД разработки ОКБ-456 В.П. Глушко. «Буран» стартовал до высоты 18–20 км и разгонялся до скорости 3М. После этого производился сброс отработавших ускорителей и включался ПВРД.

Подобно «Буре», ракета «Буран» при подлете к цели начинала пикировать, и от нее отделялась головная часть («центральное тело») с ядерным зарядом. Это повысило точность попадания в цель и снизило уязвимость боевой части (БЧ) от действия средств ПВО противника.

Летные испытания «Бурана» планировались на август 1957 года на полигоне Капустин Яр, но затем срок был перенесен. А в ноябре 1957 года последовал приказ сверху – прекратить все работы по теме «40».

Космическая стройка для всей страны

Работа над комплексом «Энергия-Буран» велась около десяти лет. Головным разработчиком орбитального корабля «Буран» стало НПО «Молния», специально созданное в 1976 году на базе трех КБ для реализации программы. Генеральным директором и главным конструктором «Молнии» был назначен Г.Е. Лозино-Лозинский, до этого занимавшийся проектом «Спираль» и истребителями «МиГ». Основной площадкой для сборки и испытаний кораблей были выбраны цеха Тушинского машиностроительного завода.

В период 1975-1976 годов рассматривались различные варианты исполнения «Бурана» и системы, которые должны были выводить его на орбиту. В итоге для корабля был выбран планер, максимально близкий по схеме к тому, который разрабатывали американцы, как наиболее перспективный.


«Буран» в сборочном цехе

Первый полномасштабный «Буран» был изготовлен в 1984 году. Этому моменту предшествовал гигантский объем научных работ и испытаний. Кроме разработки непосредственно самого корабля решались смежные вопросы: как защитить корабль от перегрева, как транспортировать его к месту старта, как организовать автоматическую посадку и другие. За время работы были созданы тысячи новых материалов и технологий, которые продвинули космическую отрасль далеко вперед. В разработке системы «Энергия-Буран» приняли участие более 1000 предприятий и около 2,5 миллионов специалистов, а расходы на программу составили 16,4 миллиарда рублей. Это был самый крупный космический проект в истории страны.

Читать еще:  Ракетные катера пр. 206МР – 11 (11)

Как уже говорилось, головным разработчиком «Бурана» стало НПО «Молния». С 2018 года объединение входит в группу компаний «Калашников» и является единственным предприятием концерна с компетенциями в космической отрасли. Сегодня «Молния» занимается созданием ракет-мишеней и продолжает работы по авиационно-космической тематике.

Одним из крупнейших вкладов «Бурана» в развитие авиакосмической отрасли стали исследования в области новых материалов. К покрытию корабля предъявлялись повышенные требования: максимальная прочность, минимальные вес и теплопроводность, термостойкость при перепадах температуры от -150 до +1250 ºС, возможность многоразового использования. В сотрудничестве предприятий была разработана уникальная термозащита на основе кварцевых волокон. Из нее изготовили 38 600 гибких плиток, которые, как чешуей, покрыли корпус «Бурана». В зонах особо сильного нагрева до 1650 ºС (нос корабля и кромка крыльев) использовался инновационный материал гравимол. Керамическая теплозащита, остекление кабины и композитные детали – всего около 10% материалов «Бурана» − были изготовлены на ОНПП «Технология», входящем в холдинг «РТ-Химкомпозит» . Участие «Технологии» в программе заложило основы современного композитного производства космической отрасли в России.


Г.Е. Лозино-Лозинский (третий слева) показывает процесс сборки «Бурана» правительственной делегации

Кабина «Бурана» разрабатывалась силами Экспериментального машиностроительного завода им. В.М. Мясищева. Также по инициативе самого Мясищева для транспортировки «Энергии» и «Бурана» конструкторами ЭМЗ был создан самолет ВМ-Т «Атлант». Сегодня завод входит в Объединенную авиастроительную корпорацию Ростеха.

Наземный комплекс для обслуживания «Бурана» был создан Московским конструкторско-производственным комплексом «Универсал», а парашютная система космоплана разработана НИИ парашютостроения. Сегодня эти предприятия входят в холдинг Ростеха «Технодинамика» .

Специалистами НИИ авиационного оборудования ( концерн «Радиоэлектронные технологии» ) были разработаны приборные комплексы для оборудования рабочих мест экипажа корабля «Буран», а также тренажеры для обучения пилотов.

Безупречную посадку «Бурана» обеспечили системы производства КБ «Аэроприбор-Восход» (концерн «Радиоэлектронные технологии»). На предприятии была создана система измерения высотно-скоростных параметров полета «Бурана» на этапе аэродинамического спуска и посадки.

Жертва подковерной борьбы

Полноразмерный макет ракеты-носителя «Восток» на ВДНХ. Является частью семейства Р-7.

К началу полетов «Бурана» уже имелись большие достижения у С. П. Королева по МБР Р-7, и весь мир об этом знал; с другой стороны, уже были готовые ракеты на различные дальности, разработанные в КБ В. Н. Челомея и М. К. Янгеля. Между разработчиками МБР Р-7 и МКР «Буран» шло негласное соревнование, и победили в нем разработчики МБР Р-7, а поскольку денежных средств не хватало, тратиться на ракету с аналогичной дальностью, да еще не доведенную, не стали.

После пуска МБР Р-7 высокое государственное руководство СССР находилось в состоянии эйфории, да и американцы показали пример, свернув работы по МКР «Навахо». Неизвестно, что было бы, если бы «Буран» полетел первым и показал сразу хорошие результаты. Может быть, Н. С. Хрущев запретил бы дальнейшие работы по МБР Р-7. Но история не знает сослагательного наклонения.

У главы государства сложилось мнение, что разработанные ракеты различных дальностей могут заменить всю стратегическую авиацию, и МКР «Буран» даже с дальностью большей, чем у Р-7, которая уже вовсю летает, не нужна. Надо сказать, что большую роль здесь сыграла та удачная компоновка МБР Р-7, которая позволила опередить разработки США и вывести нашу страну на первое место в освоении космического пространства.

Хочется подчеркнуть, что МКР «Буран» для того времени была выдающимся достижением. При ее разработке были применены несколько новейших предложений, которые еще нигде не использовались и опередили свое время.

В частности, проектные решения по СПВРД легли в основу разработок многих двигателей, примененных в зенитных и крылатых ракетах, которые стоят на вооружении и в настоящее время. Решения по длительной тепловой защите МКР нашли применение в космической технике и в создании современных МБР.

Автоматическая система астронавигации в различных вариантах сегодня используется как в космической технике, так и в авиации. Сейчас к МКР вернулись в связи с выдвижением на первый план таких характеристик, как мобильность, оперативность, малозаметность и высокая точность. Таким образом, весь долгий путь к МКР был пройден не зря, и та динамика развития идеи комбинации ЖРД+СПВРД дала огромный практический опыт по проектированию и созданию МКР.

К сожалению, работы по «Бурану» были прекращены. А к другому «Бурану» — советскому челноку — ученые и конструкторы вернулись через четверть века, и его триумфальный космический полет доказал всему миру, что хорошие научные и инженерные решения не умирают.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector