7 ноя в 16:02 Оружейный барон :

Экспериментальный самолет "ЭПОС"

И что же, до УРКТС «Энергия» - «Буран» в нашей стране не было подобных научно-технических разработок? Были! Точнее, была даже не подобные, а оригинальная разработка, рассчитанная на экономичное и приоритетное развитие отечественной космонавтики. В ОКБ Микояна А.И. еще в 1965 году группой специалистов (главным образом молодых) под руководством главного конструктора Лозино-Лозинского Г.Е. (впоследствии стал гендиректором - главным конструктором научно-производственного объединения «Молния», руководил созданием планера «Бурана») были начаты исследования и практическая работа по теме «Спираль». Главной целью «Спирали» было создание двухступенчатой ВКС (воздушно-космическая система). Приблизительно года спустя, 29.06.1966, Глеб Евгеньевич, который был назначен главным конструктором проекта «Спираль», подписал соответственно подготовленный аванпроект.

Согласно данному аванпроекту, обе ступени воздушно-космической системы (расчетная масса 115 т) представляли собой состыкованные воедино широкофюзеляжные крылатые аппараты многоразового использования с горизонтальными взлетом-посадкой, спроектированные по схеме «Несущий корпус – бесхвостка». Система состояла из мощного воздушного корабля (масса 52 тонны, длина 38 метров, размах 16,5 метров) разгоняющего до скорости 5М и отделяемого пилотируемого орбитального самолета (масса 10 тонн, длина 8 м, размах 7,4 м), стартующего с его «спины» на высоте 28-30 тыс. м. Причем на консоли крыла приходилось только 3,4 метра, а остальная часть несущей поверхности соотносилась с фюзеляжем. К этой «птичке», которая получила название ЭПОС (расшифровывается как - экспериментальный пилотируемый орбитальный самолет), стыковался бак, заполненный ракетным топливом и служащий для вывода на орбиту с гиперзвуковой скоростью. Разработке орбитального самолета авиаконструкторы уделили особое внимание. Сразу отметим, что ЭПОС с построенным впоследствии «Бураном» и другими подобными зарубежными кораблями имел некоторое сходство только по своим самолетным контурам – данное обстоятельство объясняется условиями планирования в атмосфере. Если же смотреть глубже, то разработанный микояновцами аппарат по выбранной компоновке, форме, поворотному крылу и схеме с учетом «горячей конструкции» (без специальной теплозащиты, из жаростойких сплавов) – то есть по всему, чем обеспечивается отличное сочетание необходимых аэродинамических характеристик на всех участке траектории полета, значительно отличался от других разработок того времени. И главное, он выводил на экономический путь развития. «Крыльевой вариант» давал возможность активно использовать атмосферный энергетический запас, благодаря чему энергетических затрат для вывода аппарата на орбиту требовалось в 6 - 8 раз меньше, по сравнению с использованием ракет. Другое дело, что по данному пути не удалось пройти полностью из-за вмешательства Устинова Д.Ф., бывшего в то время секретарем ЦК КПСС и куратором оборонпрома.

Вначале помех ничто не предвещало. Кроме того, пока был жив сам генеральный (умер Артем Иванович в декабре 1970 года, в возрасте 65 лет) он поддерживал всем своим авторитетом группу конструкторов, которые в 1967 году приступили к рабочему проектированию ВКС. Более того, тема «Спираль» способствовала созданию в Дубне космического филиала микояновской фирмы. Его возглавил зам. главного конструктора ОКБ Микояна Шустер Петр Абрамович. Такое внимание к их работе воодушевило специалистов – работы велись с неистовым энтузиазмом и веселым азартом.

- Ну, и «пошутили» же мы тогда над Шустером! – вспоминает Некрасов Олег Николаевич, разрабатывавший комплекс систем управления и навигации ЭПОСа. – Каким же было его удивление, когда мы предъявили систему управления к сдаче гораздо раньше сроков определенных графиком работ.

Для исследования характеристик управляемости и устойчивости на различных этапах полета и оценки теплозащиты потребовалось построить из жаростойких высокопрочных материалов аналоги ЭПОСа в 3-х комплектациях и летающие модели (масштаб 1:3 и 1:2), названые «Бор». Аналогам были присвоены следующие кодовые обозначения: «105.11» - использовался для исследований в полете на дозвуковых скоростях (имитация атмосферного участка – заход на посадку во время возвращения с орбиты); «105.12» - на сверхзвуке; «105.13» - на гиперзвуковой скорости.

- Причем характерно, – подчеркнул Блохин Юрий Дмитриевич, бывший начальник ОКБ космического филиала (ныне зам. главного конструктора научно-производственного объединения «Молния»), – что основные конструктивные решения по комплектациям аналогов ЭПОСа выполнялись в единой, сквозной схеме. В чем же достоинство данной схемы? Во-первых, трудоемкость производства при переходе от дозвукового к гиперзвуковому варианту возрастала незначительно. Да и то лишь потому, что при усложнении решаемых задач на борту устанавливалось дополнительное, более совершенное, оборудование. Во-вторых, сквозная схема позволяла затрачивать совсем немного времени на подготовку производства к выпуску орбитальных самолетов. Огромное количество испытаний, начиная с лабораторных исследований, продувок в аэродинамических трубах ЦАГИ им. Жуковского моделей и аналогов и заканчивая их стендовыми отработками применительно к различным этапам режимам полета, дали возможность определить аэродинамические характеристики планера с высокой степенью достоверности. В свою очередь, они стали для разработчиков разных систем ЭПОСа исходными данными. Затем для уточнения результатов «трубных исследований» а также изучения свойств новых материалов, которые предусматривались в конструкции будущего орбитального самолета, выполнили при помощи ракет запуски моделей «Бор» (масштаб 1:2 и 1:3). Необходимо было, чтобы конструкция была легкой, однако способной продолжительное время работать в исключительно тяжелых условиях. Особенно во время входа в плотные слои атмосферы при покидании космической орбиты. Ведь во время полета с большой скоростью (скорость ухода с орбиты составляет 8 километров в секунду) в плотных слоях атмосферы возбуждаются очень мощные тепловые потоки, поскольку в приграничном слое появляется диссоциация молекул воздуха – молекулы переходят в атомарный ряд. Образно выражаясь, разрушаются, а их «осколки» – ионы, электроны, ядра атомов - образуют плазму, которая при соприкосновении с поверхностью орбитального самолета нагревает ее. Причем нагреву наиболее подвержены передняя часть фюзеляжа, кромки киля и крыла.

В авиационных конструкциях алюминий и его сплавы по мере роста скоростей полета стали уступать место прогрессивным сплавам, которые обладали более высокой жаропрочностью. Ко времени работ по программе ЭПОС уже применялись жаропрочные стали и титановые сплавы. «На подходе» были более пластичные жаростойкие – ниобиевые и бериллиевые сплавы. Однако выносливость нового орбитального самолета обеспечивало не только и не столько жаростойкое облачение, сколько уникальные аэродинамические характеристики и совершенные конструкции. Ведь экспериментальный пилотируемый орбитальный самолет был рассчитан на спуск в режиме самобалансировки на больших углах атаки – до 53о при гиперзвуковом качестве 0,8 (чем больше качество, тем лучше возможность бокового маневрирования). Основная тепловая нагрузка при этом воспринималась ТЗЭ (теплозащитным экраном) оригинальной конструкции. В данных условиях, как показали тепловые и прочностные испытания на специальном стенде КТПИ гиперзвукового аналога «105.13», его максимальный нагрев не превышал + 1,5 тыс. °C, а остальные элементы конструкции, находящиеся в аэродинамической тени от теплозащитного экрана, нагревались гораздо меньше. Поэтому при производстве аналогов можно было использовать титановые – а в отдельных местах даже алюминиевые – сплавы без спец. покрытия. Таким покрытием, например, были 38 тыс. очень дорогих плиток, изготовленных по сложной технологии на основе волокон чистого кварца, которыми впоследствии обклеили «Буран». Вот первый, и далеко не последний фактор экономичности разработки 1960-х гг. по сравнению с «Бураном».

Теперь рассмотрим конструкцию самого теплозащитного экрана. Во избежание разрушения в результате быстрого нагрева при входе в земную атмосферу, он, прежде всего, должен обладать высокой «пластичностью», какую может обеспечить, например, ниобиевый сплав. Однако тогда его еще не выпускали, и конструкторы до освоения производства из ниобия, заменили материал. Теплозащитный экран выполнили из жаропрочных сталей ВНС. При этом он был не сплошным, а состоял из большого количества пластин уложенных по принципу рыбной чешуи. Кроме того он весь подвешивался на керамических подшипниках и при изменении температуры нагрева изменял в автоматическом режиме свою форму, что сохраняло стабильность положения относительно корпуса. Так, на всех режимах обеспечивалось постоянство конфигурации ЭПОСа. Орбитальный самолет имел еще одну конструктивную особенность: в режиме спуска поворотные консоли крыла до момента входа в плотные слои атмосферы занимали вертикальное положение, выполняя, таким образом, роль килей. В результате поворотные консоли крыла оказывались защищенными от аэродинамического нагрева и существенно улучшали путевую и боковую устойчивость аппарата.

Гиперзвуковое качество ЭПОСа в случае уменьшения балансировочного угла до 30° улучшалось, увеличиваясь до 1,5. Правда, в этом случае нагрев теплозащитного экрана заметно увеличивается, однако не более +1,7 тыс. °C – рубежа, допустимого для сплавов, имевшихся в разработке. Зато расширялись возможности бокового маневрирования: в чистом планировании, без включения двигателя, место посадки можно было выбирать в радиусе 1,5-1,8 тыс. км. А при работающем турбореактивном двигателе, предусмотренном в компоновке экспериментального пилотируемого орбитального самолета, расчетная дальность бокового маневра на крейсерской дозвуковой скорости значительно превосходила 2 тыс. км. Заметим, что дальность бокового маневра по трассе спуска является очень важное условием. От данного показателя зависит возможность экстренного прекращения орбитального полета в случае необходимости, и если дальность маневра составляет более 2000 км это обозначает, что орбита может быть покинута на любом витке, а приземление осуществлено – в любой удобной точке, выбранной на площади в несколько миллионов квадратных километров (практически вся азиатская часть территории Советского Союза). Для улучшения посадочных характеристик на последнем (атмосферном) участке спуска предусматривалась перебалансировка аппарата на малые углы атаки за счет поворота консолей в фиксированное крыльевое положение из фиксированного килевого. В дозвуковом полете при разложенных консолях крыла аэродинамическое качество увеличивается до 4, а соответственно возрастает и дальность планирования.

Специалисты на основе научно-технического задела по ЭПОСу проанализировали возможности перехода от одноместного малоразмерного к многоместному транспортному орбитальному самолету. Выяснилась замечательная особенность данной конструкторской разработки. В случае копирования аппарата в укрупненном масштабе полностью сохраняются отличные аэродинамические характеристики ЭПОСа, а тепловая нагрузка при том же угле атаки (53°) может даже уменьшиться до +1,2 тыс. °C. Почему это происходит? Благодаря увеличению местных радиусов кривизны обтекаемой поверхности, и уменьшению удельной нагрузки на несущую поверхность. И еще. При укрупнении масштабов ЭПОСа его удачные посадочные характеристики не только сохранялись, но даже улучшались. Ведь в этом случае их можно было
Навигация (1/2): далее >
Сообщество: Оружейный барон
Канал: Авиация
111 1 5 0

Комментарии (1)

Вот такие "калоши" делали в допутлерской России
Показать комментарий
Скрыть комментарий
Для добавления комментариев необходимо авторизоваться
Интерны
Увлекательная игра в больничку
Версия: Mobile | Lite | Touch | Доступно в Google Play