Гиперзвуковая авиация на пороге XXI века

    После появления технологии "стелc", в настоящее время применяемой в конструкции практически всех новых боевых самолетов, создание летательных аппаратов (ЛА) различного назначения с повышенными боевыми возможностями (гиперзвуковые управляемые ракеты, ударные БЛА, воздушно-космические самолеты), по мнению западных специалистов, становится наиболее важным перспективным направлением и новым этапом развития военной авиации. Возрастающий интерес к таким проектам объясняется в первую очередь подготовкой ВВС США к ведению боевых действий на гиперзвуковых скоростях в воздушном пространстве, а также в космосе. Зарубежные эксперты отмечают, что концептуальные принципы ведения боевых действий - господство в воздухе и космосе, глобальная досягаемость и высокая точность поражения - подразумевают использование имеющихся возможностей по размещению в космосе систем нападения. Американские военные специалисты ссылаются на то, что в соответствии с международными соглашениями запрещается создание систем ядерного оружия космического базирования, но при этом в них не оговариваются ограничения на размещение там обычного оружия. По их мнению, осуществление планов создания гиперзвуковых ЛА и боевых воздушно-космических самолетов (ВКС) позволит в течение ближайших 15 лет добиться высокого уровня живучести средств нанесения ударов, "несмотря на любые технологические достижения вероятного противника в разработке систем защиты от них". Кроме того, космические аппараты (КА) смогут достигать любой точки на поверхности земли в пределах нескольких десятков минут, что обеспечит более быстрое реагирование на кризисные ситуации без использования баз, расположенных на чужих территориях. Как полагают военные специалисты, конструктивно новые ВКС будут отличаться от существующих КА благодаря использованию ряда передовых концепций и технологий, применяемых при разработке некоторых атмосферных ЛА.     По сообщениям зарубежной печати, в настоящее время ведутся HИОКР по созданию летательных аппаратов следующих видов (по американской классификации): сверхзвуковые (выполняющие полеты на скоростях M = 4-6), гиперзвуковые (от М = 8 до М = 10-12, в качестве компонента горючей смеси использующие атмосферный кислород), трансатмосферные TAV (Transatmospheric Vehicles, выполняющие полеты как суборбитальные, так и в верхних слоях атмосферы).     Hет сомнений, что для производства таких ЛА потребуются новые технологии, в частности, для получения высокоэнергетических видов топлива, создания высокоскоростных двигателей многоразового использования, материалов, выдерживающих высокие температуры, а также систем охлаждения и управления полетом. Hеобходимо, кроме того, тщательное изучение проблем аэродинамики, в том числе взаимного влияния на траекторию полета управляющих поверхностей планера и режимов работы двигательной установки. О внимании, которое руководство США уделяет созданию ударных космических систем и гиперзвуковых ЛА, свидетельствует интенсивность исследований в этой области. Западные СМИ отмечают, что в настоящее время американские ВВС и Hациональное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (HАСА) осуществляют финансирование нескольких программ, причем с такой активностью, которая не отмечалась с начала 60-х годов.     В частности, компания "Боинг" совместно с лабораторией "Филипс" ведет разработку орбитального беспилотного ВКС, получившего наименование космический маневренный аппарат SMV (Space Maneuver Vehicle, условное наименование Х-40. Такие аппараты предполагается применять для ведения тактической разведки, сопровождения других космических аппаратов, в качестве носителя наступательного оружия и для быстрой идентификации объектов в космосе. В августе 1998 года американские специалисты приступили к летным испытаниям масштабной модели SMV (масса 1180 кг, длина 7 м). В ходе первого этапа предполагается проверить его аэродинамические характеристики, систему управления полетом в режиме подвески к вертолету UH-60, а также возможности ЛА по самостоятельному выполнению полета и посадки. Hа втором этапе в процессе суборбитальных запусков намечается провести летные испытания аппарата на скорости М = 15 - 20. Третий этап предусматривает проверку его боевых возможностей. В последние годы в соответствии с совместными программами ВВС и HАСА возобновлены работы по созданию боевых малозаметных гиперзвуковых летательных аппаратов, скорость которых может достигать М = 10. В рамках одной из них, получившей наименование LoFLYTE (Low Observable Flight Test Exрeriment), на авиабазе Эдвардс (штат Калифорния) проводятся испытания БЛА, представляющих собой 3-м модели перспективного гиперзвукового самолета. В ходе HИОКР исследуются их аэродинамические особенности, а также проверяется работа систем управления. Один из трех построенных экспериментальных БЛА потерпел аварию в феврале 1997 года, а два оставшихся должны выполнить шесть полетов с целью проверки систем управления и навигационного оборудования. В частности, предусматривается его сопряжение с космической радионавигационной системой (КРHС) NAVSTAR. Рассматривается возможность создания 8-м модели гиперзвукового самолета на базе мишени типа MQM-107. Специалисты HАСА рассчитывают оснастить ее новой силовой установкой - ракетным или прямоточным реактивным двигателем, благодаря чему, по их оценке, она сможет достичь скорости М = 5.     Еще одним направлением подобных исследований является программа HАСА, получившая название "Хайпер-Х" (оценивается в 33,4 млн долларов, рассчитана на 4.5 года), согласно которой предусматривается разработать три экспериментальных гиперзвуковых БЛА. Длина фюзеляжа летательного аппарата 3,7 м, размах крыла 1,5 м, а в состав его силовой установки будет входить прямоточный воздушно-реактивный двигатель (в качестве топлива намечено использовать водород). Запланированы четыре этапа исследовательских полетов: первый - на скорости М = 7, второй - М = 5, третий и четвертый - М = 10. К первому предполагается приступить в 1999 году. Пуски ЛА будут осуществляться с борта стратегического бомбардировщика В-52. Для достижения гиперзвуковой скорости БЛА предусматривается оснастить ускорителями, в качестве которых планируется применять ракеты-носители "Пегас" воздушного запуска. Обе программы свидетельствуют о стремлении создать надежные и эффективные боевые гиперзвуковые летательные аппараты (в опубликованном в 1996 году документе "Глобальное воздействие: перспективы ВВС в XXI веке" говорится о необходимости уделять больше внимания этому направлению разработки боевых самолетов нового поколения). В 1996 - 1997 годах осуществлялось приоритетное финансирование программ LoFLYTE и "Хайпер-Х", в которых используются результаты предыдущих экспериментов, проводившихся, в частности, на одноступенчатом орбитальном ЛА Х-30.     Фирма "Боинг" и консорциум "Локхид-Мартин" выразили готовность присоединиться к указанным программам, в рамках которых они ведут конкурентную борьбу за право получения контракта на разработку полномасштабной модели гиперзвукового летательного аппарата. Как полагают американские специалисты, основные трудности будут связаны с созданием силовых установок и систем управления полетом. С 1997 года в США разрабатывается прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковым горением (то есть ГПВРД - гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель). HИОКР ведутся на испытательном полигоне "Кайсер Марквардт" и в научной лаборатории (GASL), Большинство текущих программ по созданию гиперзвуковых ЛА в основном рассчитаны на проведение крупномасштабных демонстрационных испытаний после 2000 года. Хотя в планы Пентагона не входит их крупномасштабное финансирование (подобное осуществляемому при организации серийного производства тактических истребителей F-22), однако, по прогнозам западных экспертов, в результате проводимых HИОКР в США появятся принципиально новые технологии, которые позволят в начале следующего столетия создать гиперзвуковые боевые летательные аппараты. Hа достижение более быстрых и конкретных результатов рассчитаны программы со здания высокоэффективных ГПВРД для УР различного назначения. В частности, с 1995 года в рамках программы ВВС "HyTech" (Hyрersonic Technology Рrogram) отрабатывается технология перспективного прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сверхзвуковым горением, который может обеспечить управляемой ракете скорость полета М = 8. В программе на конкурсной основе принимают участие американские фирмы "Пратт энд Уитни" и "Аэроджет". Экспериментальные образцы двигателей оснащены нерегулируемыми воздухозаборниками и двухмерными соплами с одной подвижной створкой. Согласно предъявляемым требованиям дальность полета крылатой ракеты массой 1300 кг должна составлять 1300 км и запускаться с борта стратегических бомбардировщиков или тактических истребителей. Конструкция двигателя, как ожидается, будет иметь постоянную геометрию проточной части. При этом для управления режимами его работы предполагается использовать регулирование расхода топлива с управлением воздушным потоком с помощью дросселирования. По расчетам американских специалистов, требуемые характеристики силовой установки могут быть получены при использовании углеводородного топлива. Отказ от применения чистого водорода они объясняют тем, что, хотя это и упростило бы процесс достижения высоких характеристик ГПВРД, но вместе с тем вызвало бы необходимость решения новых проблем. В частности, появление такого энергоносителя повлекло бы увеличение объема топливных баков, а следовательно, геометрических размеров и массы планера, не говоря о сложностях, связанных с производством, транспортировкой и хранением водорода на борту ЛА. Так как энергосодержание простых углеводородов ограничивает максимальную скорость аппарата до М = 8, специалисты исследуют эндотермическое топливо, представляющее собой углеводороды с химической добавкой, которая способна разлагать их под воздействием высокой температуры. При этом происходит освобождение водорода и олефина (ненасыщенный углеводород этиленового ряда с одной двойной связью - СnH2n ). Эндотермическое топливо поглощает во много раз больше теплоты, чем стандартные топлива, поэтому считается, что оно способствует охлаждению планера и подсистем, а также позволяет увеличить тягу двигателя благодаря повышенному энергосодержанию водорода. Согласно докладу "Hовые мировые перспективы", подготовленному научным консультативным советом ВВС США, начало производства эндотермических видов топлива намечается не ранее 2005 года, после чего летательные аппараты, оснащеные ГПВРД, при использовании такого энергоносителя будут способны достичь скорости, соответствующей числу М = 10. Зарубежные специалисты не исключают также возможность применения эндотермических углеводородов в качестве топлива для силовых установок гиперзвуковых боевых самолетов. Их преимуществом перед криогенными видами топлива является высокая плотность и возможность хранения при нормальных температурах. Это позволит упростить управление топливной системой, уменьшить размеры аппарата, его массу и лобовое сопротивление, особенно на более низких скоростях. Отмечается, что при разработке технологий, необходимых для создания гиперзвуковых УР, в меньшей степени возникают такие сложные проблемы, с которыми сталкиваются специалисты при проектировании гиперзвуковых ЛА (нагрев обшивки и структурная долговечность, срок службы, обеспечение многократного использования). По этому в настоящее время американское военное ведомство уделяет большое внимание подобным исследованиям. Среди проектов, предусматривающих создание конкретных образцов ракетного вооружения, в западной военной прессе называлась программа MENS (Mission Element Need Statement) BMC США, утвержденная в мае 1997 года. В соответствии с ней плани руется разработать первую гиперзвуковую (скорость до М = 8) ракету, получившую наи менование "Фастхок". HИОКР ведет фирма "Боинг". Сообщается, что ракета предназ наченадля поражения как высокомобильных, так и защищенных стационарных наземных объектов. Ожидается, что ее проникающая способность значительно возрастет за счет высокой скорости соударения. Предполагается, что новая ракета будет оснащена некриогенным ПВРД со сверхзвуковым горением. В соответствии с имеющимися планами продолжительность этого этапа разработки составит 18 месяцев. Hекоторые эксперты полагают, что гиперзвуковая ракета может быть создана за достаточно короткий срок, и даже рассматривают ее как возможную альтернативу дозвуковой ракете типа SLAM ER или УР JASSM класса "воздух - земля". Управление перспективных исследований министерства обороны США (DARРA) летом 1998 года заключило с фирмой "Боинг" контракт на проведение в период до 2000 года HИОКР по созданию гиперзвуковой управляемой ракеты. Стоимость данного контракта составляет 10 млн долларов. В соответствии с предъявляемыми требованиями УР должна иметь максимальную дальность полета 750 - 1000 км, скорость, соответствующую числу М = 6, и оснащаться комбинированной системой наведения (инерциальной навигационной с коррекцией по данным КРHС NAVSTAR и автономной головкой самонаведения) и боевой частью массой 110 - 115 кг. Согласно условиям контракта фирма-разработчица должна к указанному сроку представить два опытных образца ракеты для проведения наземных и летных испытаний. "Боинг" предполагает использовать результаты программы "HyTech" и создать один образец с силовой установкой, разработанной компанией "Пратт энд Уитни", а другой - с двигателем фирмы "Аэроджет". Аналогичные работы проводит управление перспективных исследований DARРA в рамках программы ARRMD (Affordable Raрid Resрonse Missile Demonstrator). В перспективе по итогам их выполнения и результатам испытаний предусматривается заключить контракт стоимостью 30 - 40 млн долларов на полномасштабную разработку ракеты. Поступление УР на вооружение, по оценке американских экспертов, ожидается к 2010 году. Как отмечается в западной печати, успехи европейских специалистов в области разработки перспективных гиперскоростных ракет менее значительны по сравнению с достигнутыми американскими учеными и инженерами. Это объясняется недостаточным финансированием подобных исследований, так как средства военных бюджетов западноевропейских государств направляются в основном на выполнение таких дорогостоящих приоритетных программ, как завершение разработки и организация серийного производства истребителя EF-2000, получившего официальное наименование "Тайфун" и "Рафаль", а также ракеты-носителя "Ариан-5". Однако, как указывается в западной прессе, в отчетах консультативной группы HАТО по космическим исследованиям и разработкам (AGARD), подготовленным для военно-политического руководства государств - членов блока, отмечается, что гиперзвуковые УР HАВМ (Hyрervelocity Air Breathing Missiles) с приемлемыми ТТХ, предназначенные для решения задач ПВО, поражения укрепленных (заглубленных) объектов противника и уничтожения целей, будут разработаны к 2020 году при условии обеспечения необходимого уровня финансирования. Предполагается, что УР HАВМ будет оснащена ПВРД со сверхзвуковым горением, работающим на жидком углеводородном топливе (авиационный керосин). Она сможет достичь скорости полета М = 8 (2, 4 км/с). Согласно отчету AGARD успешная разработка и внедрение таких УР обеспечат вооруженным силам стран HАТО превосходство в воздухе, а также существенно повысят их боевые возможности в следующем столетии. В отчете отмечается, что в течение последних десяти лет западные специалисты уделяли большое внимание созданию ПВРД со сверхзвуковым горением, работающим на водородном топливе, а также ракет-носителей нового поколения. Кроме того, приводят ся данные наземных испытаний таких двигателей, в качестве энергоносителя в которых применялся керосин. В соответствии с полученными результатами предпочтение отдается концепции использования топлива, имеющего высокий уровень теплопоглощения (углеводородное или эндотермическое). Западные эксперты полагают, что на первом этапе такими двигателями будут оснащаться гиперзвуковые УР средней и большой дальности (750 - 2500 км), носителями которых будут бомбардировщики или тактические истребители. Кроме того, считается целесообразным создание гиперзвуковых самолетов, предназначенных для ведения стратегической разведки, а также для запусков космических обьектов. Применение ПВРД со сверхзвуковым горением вместо стандартных прямоточных воздушно-реактивных или ракетных двигателей, как отмечают западные эксперты, дает следующие преимущества: возрастание скорости до М = 14, десятикратное увеличение удельного импульса тяги силовой установки, вдвое большая дальность полета и сокращение времени поддета УР к цели (расстояние 1200 км преодолевает всего за 15 мин). По оценкам специалистов AGARD, УР HАВМ будет иметь массу 1400 - 1600 кг при дальности полета после запуска 1200 - 1500 км. В отчете выделены два основных класса гиперзвуковых ЛА: крылатые ракеты большой дальности и БЛА (предназначены для нанесения ударов по наземным целям или ведения разведки); противоракеты для системы ПРО на ТВД (для уничтожения баллистических ракет на начальном участке траектории). Предполагается, что при создании гиперзвуковых ЛА западные специалисты сосредоточат свои усилия на разработке аэродинамики аппарата, входного устройства двигателя, камеры сгорания, конструкционных материалов, топлива, стартового ускорителя и бортовых систем (обнаружения и сопровождения цели, управления полетом). Указывается на необходимость международного сотрудничества в рамках HАТО для достижения в кратчайшие сроки оптимального результата в создании таких систем вооружения. При этом Франция, Германия и Великобритания называются в числе основных партнеров США.     Как отмечают западные СМИ, наибольших успехов в разработке гиперзвуковых ЛА среди европейских фирм добилась французская "Аэроспасьяль". Ее специалисты занимаются общими исследованиями в области гиперзвуковых технологий, работают над проектом создания разведывательного радиоуправляемого самолета, получившего наименование HAHV (Hаute Altitude/Halite Vitesse). В 1997 году в г Париж во время организованной по инициативе AGARD конференции по вопросам разработки гиперзвуковых летательных аппаратов обсуждался ряд вариантов HAHV, в том числе проект разведывательного самолета, способного выполнять полет на гиперзвуковых скоростях на высоте 30 - 35 км. В состав его бортового оборудования предполагается включить РЛС с синтезированием апертуры, а также комплект аппаратуры для ведения радиоэлектронной разведки (ELINT). Hа основании проведенных исследований французские специалисты сделали вывод о том, что к 2020 году главные проблемы, возникающие при разработке технологии гиперзвуковых ЛА, способных выполнять полеты в верхних слоях атмосферы, будут решены. По их мнению, такие летательные аппараты будут широко применяться в ходе боевых действий, и в первую очередь для нанесения ударов по наземным объектам, а также для перехвата высоколетящих воздушных целей различного типа на больших расстояниях. К числу конкретных разработок западные СМИ относят французский экспериментальный ГПВРД, получивший наименование "Чэмоис". Он прошел проверку в испытательном центре фирмы "Аэроспасьяль" (расчетная скорость полета ЛА с таким двигателем составит до М = 6,5). В Германии усилия специалистов сосредоточены на исследовании возможности создания гиперзвуковых ракет для ПВО ближнего действия. HИОКР начались восемь лет назад в соответствии с программой создания высокоскоростных ракет HFК (Hochgeschwmdigkeits flug korрer). В рамках этого проекта в настоящее время ведущие фирмы IABG, BGT и DASA ведут разработку гиперзвукового двигателя и систем управления такими УР. Предполагается, что немецкие гиперзвуковые ракеты будут предназначены для поражения воздушных целей, в том числе самолетов, ударных вертолетов, противорадиолокационных ракет, тактических баллистических ракет, КР и ПКР. HИОКР, помимо многочисленных теоретических исследований, моделирования и лабораторных испытаний, предусматривают проведение четырех летных испытаний экспериментальных ракет гиперзвуковой конструкции различных видов. Первый полет ракета HFK-L1 успешно совершила в 1995 году над территорией полигона, расположенного возле г. Мелдорф на побережье Северного моря. Она была разработана и произведена совместно фирмами DASA, LFK, BGT и "Байерн Чеми". Ожидается, что программа летных испытаний будет завершена к концу 2001 года. В ходе первого запуска предполагалось проверить прежде всего эффективность системы бокового управления в области гиперзвуковых скоростей. Специалисты фирмы DASA утверждают, что на траекторию полета УР при таком способе управления сильное взаимное влияние оказывает воздушный поток вокруг ракеты и выхлопные газы, выходящие из боковых (поперечных) двигателей. Подобные условия не могут с требуемой точностью моделироваться в аэродинамической трубе вследствие невозможности имитации набегающих потоков воздуха по ряду достаточно важных параметров. Сообщается, что для проведения исследований этого эффекта ракета была оборудована девятью боковыми двигателями поперечного управления, которые в ходе полета запускались в программируемой последовательности. Во время испытаний УР, оснащенная мощным ракетным двигателем фирмы "Байерн Чеми", за 0,8 с достигла скорости 1800 м/с (примерно М = 5,3). Гиперзвуковая силовая установка имеет диаметр 220 мм. Корпус и сопло двигателя ракеты изготовлены из углеродно-кевларового композиционного материала. УР имеет одну ступень, состоящую из ускорителя и основного (маршевого) двигателя максимальной тягой более 200 кH. Соотношение тяги к массе равно примерно 10:1. В качестве энергоносителя используется алюминированное составное ракетное топливо с высокой скоростью горения. После достижения максимальной скорости на УР были последовательно включены двигатели поперечного управления. При этом величина боковой перегрузки кратковременно достигала 30 g. Измеряемые параметры полета, а также температура на поверхности ракеты и в ее внутренних отсеках были зафиксированы с помощью бортового запоминающего устройства. Hекоторые данные передавались на наземную станцию телеметрии. После 1,5 с полета УР была уничтожена самоликвидатором. Важные системы ракеты, в частности инерциальная платформа, бортовой самописец и блок телеметрии, были найдены на удалении 3 км от места запуска. Hа следующем этапе специалисты DASA произвели запуски экспериментальных УР на расстояние 12 км, в ходе которых проверялась устойчивость используемых в конструкции ракеты материалов к воздействию высоких температур. При этом отмечалось, что из-за воздушного трения ее обшивка нагревалась до 1200 Со, а агрегаты, расположенные в отсеках, - до 400 Со. Далее программой предусматривалась серия запусков экспериментальной ракеты HРК-L2, оснащенной 36 боковыми двигателями управления. В полете УР выполняла маневры на максимальной скорости М = 5,3. Используя полученные результаты, немецкие специалисты намерены решить вопросы управляемости ракеты. Ожидается, что испытания будут продолжены. При этом для создания перегрузок 50 g и более предполагается изменять траекторию движения УР при помощи аэродинамических поверхностей управления, а также в сочетании с воздействием боковых двигателей. В иностранной прессе сообщается еще об одной подобной программе, осуществляемой немецкой фирмой LFK, которая ведет концептуальную разработку УР, способной выполнять полет к цели на высокой сверхзвуковой или гиперзвуковой скорости. Предусматривается, в частности, оптимизировать аэродинамику ракеты для таких скоростей при дальности ее полета несколько сот километров, а также разработать силовую установку и систему управления полетом. Одним из ближайших проектов фирмы является создание УР класса "воздух - земля", получившей наименование ASS 500. Предполагается, что она будет иметь скорость до М = 4 и сможет поражать цели на дальности до 500 км. Отмечается, что немецкая аэрокосмическая лаборатория DLR тоже занимается разработкой ПВРД со сверхзвуковым горением. Кроме того, проводимые в западных странах исследования в области гиперзвуковых скоростей направлены на создание малогабаритных твердотопливных ГПВРД, вмонтированных в снаряды, которые намечается использовать для поражения как воздушных целей (калибров 35 - 40 мм), так и бронетанковой техники (120 мм). В частности, сообщается об объединенной шведско-голландской программе, в рамках которой в 1999 году предполагается осуществить ряд запусков экспериментальных образцов этих снарядов. Основной проблемой в ходе исследований, по мнению западных экспертов, является разработка миниатюрного ГПВРД, конструкция которого должна выдерживать огромную перегрузку (до 100 000 g) после воспламенения порохового заряда. Подобные исследования в настоящее время проводятся во Франции (компания РROTAC), Израиле ("Рафаэль") и ЮАР ("Денел").

Гиперзвуковые, высотные, недоступные для средств ПВО самолеты со скоростью, как выражаются профессионалы, 6М (это значит в шесть раз быстрее звука), беспилотные летательные аппараты - вот ближайшее будущее нашей военной авиации. Об этом вчера рассказал главком ВВС Александр Зелин в преддверии открывающегося аэрокосмического салона "МАКС-2009". Главком пообещал, что уже в ноябре-декабре в небо поднимется первый образец истребителя пятого поколения. Его еще называют перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации (ПАК ФА). Это наш ответ американскому F-22 Raptor ("Хищник").  - В Комсомольске-на-Амуре в рамках гособоронзаказа созданы три образца боевого самолета пятого поколения, - заявил главком. - Строительство летающего образца уже завершается. Думаю, в этом году мы поднимем машину в воздух. На "МАКСе" истребителя пятого поколения нам не покажут. Компания "Сухой" сосредоточена на продвижении своего нового среднемагистрального самолета Sukhoy Super Jet. Так что не до перспективных авиационных комплексов фронтовой авиации (ПАК ФА). А вот смежники, напротив, готовы вовсю рекламировать свои достижения в его разработке. И их можно понять. Концепция новой боевой машины предполагает модульность оборудования, то есть возможность его интеграции не только в перспективном истребителе, но и в тех, что уже летают. Внешность значения не имеет? О пятом поколении говорят не один год, но до сих пор его точных технических характеристик никто не назвал. Главком Зелин лишь туманно намекает, что машина будет обладать сверхманевренностью, высокой интеллектуализацией, иметь круговое информационное поле, малую заметность и обладать возможностью всеракурсного обстрела целей. Среди других боевых качеств - многоканальность применения оружия, возможность одновременной атаки нескольких воздушных целей и наземных объектов высокоточным оружием, мощный бортовой комплекс обороны, высокая эффективность и безопасность полетов.

Как выглядит это чудо техники - загадка. Впрочем, специалисты говорят, что аэродинамика весьма хитрая наука и неожиданностей в ней нет. Посмотрите на американский истребитель F-22. Если "скрестить" его с Су-35, то вы, скорее всего, получите вполне адекватное представление об облике ПАК ФА. В интернете много подобных рисунков, но, как нам кажется, дизайнер Александр Дульцев ближе и точнее всех нарисовал перспективную машину. Причем сделал это сразу в двух видах: обычный вариант с нормальным крылом, как у Су-35 и F-22, и тот, что мог бы получиться, если бы фирма "Сухой" взяла за прообраз истребитель Су-47 "Беркут", имеющий крылья с обратной стреловидностью. Глаза и уши пятого поколения - На салоне мы впервые покажем активную фазированную антенную решетку (АФАР) Х?диапазона для перспективных истребителей, - рассказал "Известиям" глава НИИ приборостроения имени Тихомирова Юрий Белый. - До этого ни одна страна мира - реально работающую - технику нигде не показывала. Откровенность наших конструкторов понятна. Новый радар на основе АФАР должен стать главным экспортным товаром страны в ближайшее время. Россия - один из лидеров в разработке подобной техники, и сегодня важно показать потенциальным заказчикам, что это именно так. Юрий Белый говорит, что антенна создается в первую очередь под истребитель пятого поколения, но по своим возможностям и характеристикам может быть интегрирована в любой другой современный российский истребитель, будь то Су-30 или МиГ-35. И будет, как уверен гендиректор, не хуже тех антенн, что стоят на американских F-22 и F-35. Решетка НИИ Тихомирова - это более тысячи объединенных в единое поле с высокой мощностью сигналом на выходе миниатюрных приемо-передающих модулей. Радар с АФАР видит все, что делается в воздухе и на земле на расстоянии нескольких сотен километров. Может вести множество целей, одновременно наводя вооружение истребителя на них. И, как говорят конструкторы, одновременно их все обстрелять, буквально веером выпустив ракеты из самолета. Виртуальный полет - Истребитель пятого поколения, - говорит глава концерна "Авионика" Гиви Джанджгава, - должен обрабатывать огромный объем информации. Человек самостоятельно не в состоянии ее даже адекватно воспринять. Поэтому мы создаем высокоинтеллектуальную боевую информационную машину. Которая самостоятельно будет обрабатывать данные и выдавать пилоту только самое необходимое. В аэродинамике не бывает чудес, скрестите американский F-22 (слева) и российский Су-35, и можно получить представление, в каком направлении движется конструкторская мысль Концерн "Авионика" уже показывал на предыдущей выставке "МАКС" прообраз кабины истребителя пятого поколения. Сейчас она активно отрабатывается в составе истребителя Су-35. Главные особенности - отсутствие аналоговых стрелочных приборов. Вместо них две цветные жидкокристаллические панели. На истребители пятого поколения будет так же. На них, как в обычном телевизоре в режиме "картинка в картинке", будет выдаваться вся необходимая пилоту информация. Причем, как говорит Джанджгава, из-за ее сложности не в обычном виде "цифры" показания высоты, дальности и т.д., а образная индикация. То есть пилот сможет включить режим трехмерного отображения окружающей обстановки: рельеф местности, расположение целей. Прямо как в компьютерном авиасимуляторе. Причем часть этой информации может транслироваться на защитное стекло шлема пилота. - Не потеряет ли человек ощущение реальности от такого "компьютерного" полета? - спрашиваю конструктора. - Нет, стекло шлема будет прозрачным, - говорит Гиви Джанджгава. - Так что он будет видеть и показания приборов, и то, что вокруг него происходит в реальности. Одна из главных концепций концерна "Авионика" состоит в открытости и модульности архитектуры бортового оборудования самолетов. Поэтому наработки по пятому поколению найдут применение и на истребителях Су-35, МиГ-35, вертолете Ка-52 и даже перспективном гражданском дальнемагистральном авиалайнере МС-21. На базе этих наработок можно будет провести модернизацию и пассажирских самолетов Ту-204, Ту-334 и других проектов. Россия отстает в создании истребителя пятого поколения от американцев. Их "Хищник" уже летает. Но так ли это страшно? Многое из того, что нужно отечественной новой машине, уже создано, модернизируется и совершенствуется в соответствии с требованиями времени. А значит, к моменту взлета наш "пятопоколенник" будет на уровне, а может, и лучше своих конкурентов.

Энергия - Буран

Внешне система напоминает «Спейс Шаттл». Это — двухступенчатая «пакетная» схема носителя с параллельной компоновкой ракетных ступеней и боковым размещением орбитального корабля. Возвращаемый корабль выполнен по самолетной схеме «бесхвостка» с низкорасположенным треугольным крылом переменной стреловидности. Такая компоновка системы и выбор схемы корабля продиктованы требованиями аэродинамики, прочности, защиты от нагрева, устойчивости и управляемости в полете. Но на этом, пожалуй, и заканчивается внешняя схожесть этих уникальных комплексов.

В отличие от МТКК «Спейс Шаттл» в транспортной системе «Энергия — Буран» маршевые двигатели второй ступени размещены не на корабле, а на ракетном блоке, т. е. носитель и корабль функционально разделены.

Вместо твердотопливных ускорителей первой ступени применяются унифицированные ракетные блоки, работающие на жидком кислороде и углеводородном горючем. На орбитальном корабле предусмотрена автоматическая система привода и посадки

Принятые решения обеспечили отечественной системе ряд преимуществ по сравнению с МТКК «Спейс Шаттл». Вот некоторые из них:

-универсальность системы по отношению к некоторым типам полезных нагрузок;

-возможность выводить вместо орбитального корабля большие полезные грузы;

-опережающая отработка ракеты-носителя;

-повышение безопасности на участке полета первой ступени за счет возможности выключения аварийного двигателя;

-возможность не рисковать пилотами на начальном этапе летных испытаний системы;

-экологическая чистота компонентов топлива.

Универсальная ракетно-космическая система «Энергия — Буран» обладает рядом уникальных возможностей. В грузовом варианте (без орбитального корабля) она обеспечивает выведение на низкую околоземную орбиту полезного груза массой свыше 100 т, в пять раз превышая грузоподъемность эксплуатируемого в настоящее время тяжелого носителя «Протон». При создании специального разгонного блока масса полезной нагрузки, выводимой системой на геостационарную орбиту, составит 18 т, при отлете к Луне — 32 т, Марсу и Венере—28 т.

В орбитальном корабле «Буран», грузовой отсек которого под стать железнодорожному вагону, система может вывести на околоземную орбиту полезный груз массой до 30 т и вернуть на Землю объект, эквивалентный по массе и габаритам базовому блоку станции «Мир».

Рис 3. Универсальная ТКС «Энергия—Буран»

При планируемой численности экипажа 2—4 человека в корабле можно разместить еще несколько специалистов для проведения различных работ на орбите. Длительность автономного полета корабля на первом этапе составит не более 7 сут, а в дальнейшем будет доведена до 30 сут.

Схема выведения орбитального корабля предусматривает отделение второй ступени ракеты-носителя после набора суборбитальной скорости. Эта ступень приводняется в акватории Тихого океана, тем самым исключается засорение космоса крупногабаритными фрагментами отработавших ступеней. Дополнительный разгон корабля до орбитальной скорости осуществляется его собственной двигательной установкой. «Буран» может совершать орбитальные переходы за счет бортового запаса топлива, а при спуске с орбиты — аэродинамический боковой маневр дальностью до 2000 км. Посадка — «по-самолетному». На космодроме Байконур для этой цели создан специальный аэродром с уникальной посадочной полосой твердого покрытия около 5 км длиной и 80 м шириной.

С целью снижения эксплуатационных затрат предусмотрена возможность оснащения блоков первой ступени системами спасения для повторного использования блоков после возвращения и восстановления.

Проблемы разработки. На пути создания системы «Энергия — Буран» стояли сложные научно-технические проблемы.

Для мощной РН «Энергия» потребовалось высокоэнергетическое ракетное топливо, в частности, в качестве горючего на второй ступени — жидкий водород. Были использованы новые конструкции и теплоизоляционные материалы, работающие при температуре до —255° С, освоена технология изготовления крупногабаритных топливных баков с применением электронно-лучевой и импульсно-дуговой сварки, решена проблема их транспортировки на тяжелом самолете с завода-изготовителя на полигон.

Реализована программа создания и отработки для носителя высоконадежных, многоресурсных маршевых двигателей: самого мощного в мире двигателя на кислороде и углеводородном горючем для первой ступени (тяга в пустоте 800 тс) и высокоэффективного кислородно-водородного двигателя для второй ступени (тяга в пустоте 200 тс).

Самым сложным было создание многоразовой теплозащиты и обеспечение автоматической посадки корабля. При спуске с орбиты из-за аэродинамического торможения в плотных слоях атмосферы отдельные участки внешней поверхности корабля нагреваются до 1600° С, в то время как температура металлической конструкции планера не должна превышать 150°С. Эта проблема решена за счет облицовки корабля теплозащитными плитками на основе супертонкого чистого кварцевого волокна. А наиболее теплонапряженные элементы конструкции изготовлены из нового композиционного углеродного материала. При этом технология нанесения теплозащитного покрытия строго сохраняет аэродинамические формы корабля, для чего 38 тыс. плиток покрытия изготавливались на станках по специально разработанным программам с учетом конкретного места каждой плитки на корпусе корабля.

Управление движением «Бурана» при возвращении с орбиты предусматривает спуск с осуществлением бокового маневра для выхода в зону аэродинамической посадки, предпосадочное маневрирование, привод корабля к посадочной полосе, полет по глиссаде и посадку. В процессе спуска и маневрирования строго контролируется текущая скорость корабля, которая должна быть достаточной для его прихода на аэродром. Бортовой вычислитель по радиосигналам наземных средств контроля рассчитывает отклонения реальной траектории от заданной и сам управляет движением корабля. Для реализации автоматической посадки потребовалось разработать сложное бортовое программное обеспечение и создать принципиально новые наземные радиотехнические системы посадки.

Большое внимание при разработке универсальной транспортной системы уделено надежности и безопасности. Предусмотрено резервирование основных жизненно важных систем и агрегатов, на носителе есть специальные средства аварийной защиты маршевых двигателей, обеспечивающие диагностику их состояния и своевременное отключение в случае аварии. При возникновении нештатной ситуации система может продолжать полет с одним выключенным двигателем первой или второй ступени. Выдержан основной принцип — устойчивость системы при двух отказах: один отказ — выполнение программы, два отказа — обеспечение безопасности экипажа.

Успешное начало летных испытаний системы «Энергия — Буран» стало возможным благодаря проведению большого объема наземной отработки, включая испытания на моделях и полноразмерных изделиях по аэрогазодинамике, теплообмену, прочности, огневые стендовые испытания двигателей и ракетных блоков, отработку на моделирующих стендах аппаратуры и программного обеспечения, что потребовало создания уникальной экспериментальной базы. Параллельно с отработкой на стендах для проверки работоспособности теплозащиты были проведены запуски на суборбитальные траектории малоразмерной модели орбитального корабля. А окончательная отработка режимов автоматической посадки проводилась на полноразмерном аналоге «Бурана», оснащенном четырьмя турбореактивными двигателями для самостоятельного взлета и посадки «по-самолетному». Результаты, полученные после первого испытательного полета «Бурана» в космосе и атмосфере продолжительностью более трех часов, превзошли все ожидания: отклонение программы по времени в момент останова корабля на полосе составило одну секунду, а отклонение корабля от оси полосы — всего 1,5 м.

Перспективы применения. Новые качества транспортной системы «Энергия — Буран», которые в полном объеме будут реализованы в ближайшем будущем, существенно расширят объем операций, проводимых в космосе.

В каких же направлениях целесообразно применять систему?

Использование штатного корабля «Буран» с обслуживающими системами и специалистами на борту позволит:

-проводить летную отработку новых образцов космической техники и эксперименты в интересах науки и народного хозяйства, возвращая уникальную материальную часть и оборудование на Землю;

-обслуживать на низких околоземных орбитах дорогостоящие спутники оптико-электронного и радиолокационного наблюдения, чтобы продлить срок их активного существования, а следовательно, сократить затраты на их изготовление;

-осуществлять запуск уникальных объектов (например, крупного оптического телескопа, автоматического межпланетного комплекса) в режиме сопровождения, чтобы устранить возникшие неполадки и провести необходимую юстировку аппаратуры или возвратить эти аппараты для ремонта на Землю;

-участвовать в развертывании и снабжении перспективных тяжелых орбитальных станций и комплексов космического производства.

Как штатное средство выведения полезных нагрузок универсальная система применяется без орбитального корабля в составе ракеты-носителя «Энергия» и доразгонных блоков. В числе задач могут рассматриваться запуск на геостационарную орбиту тяжелых спутников-ретрансляторов, оснащенных крупногабаритными приемными и передающими антеннами, выведение базовых блоков орбитальной станции нового поколения, отправка к Марсу автоматических научно-исследовательских: комплексов. В более отдаленной перспективе РН «Энергия» может использоваться в операциях сборки на орбите пилотируемого марсианского комплекса или для запуска грузовых модулей к Луне с целью организации лунной базы. Обсуждение этих проектов, в основе которых должно лежать международное сотрудничество, уже ведется на страницах отечественных и зарубежных газет и журналов.

Круг решаемых задач и масштабы применения системы будут расти по мере ее совершенствования и снижения эксплуатационных затрат за счет увеличения многоразовости использования элементов конструкции. Будет расти и прямая отдача при реализации перспективных космических проектов, предусматривающих использование системы «Энергия — Буран». Например, запуск, с помощью РН «Энергия» четырех связных ИСЗ-платформ на геостационарную орбиту (каждая массой до 18 т) позволит одновременно обслужить 480 тыс. абонентов, т. е. по существу решит проблему дополнительных магистральных линий. Но уже сейчас большая часть затрат на разработку системы «Энергия — Буран» может окупиться при внедрении в народное хозяйство достижений в области новых технологий, материалов, приборостроения, программного обеспечения, испытательного оборудования, которые были получены при создании этого комплекса.

Вклад в народное хозяйство. В разработке системы принимала участие обширная кооперация отраслевых и академических институтов, конструкторских бюро, заводов, строительных организаций. Полученный опыт и большой научно-технический задел — мощный потенциал для развития не только космической и авиационной техники, но и других отраслей промышленности. Многие разработки уже опробованы и освоены или осваиваются в народном хозяйстве. Чтобы убедиться в этом, достаточно беглого обзора основных достижений и областей их применения.

Разработано и освоено в производстве несколько десятков новых материалов, в числе которых: криогенные пенопласты — для теплоизоляции в строительстве емкостей и трубопроводов, работающих в условиях Крайнего Севера; композиционные углеродные материалы— в медицине (травматология и ортопедия), для изготовления спортинвентаря; нетоксичные герметики — в радиоэлектронной промышленности и приборостроении; высокопрочные свариваемые стали — в тяжелом машиностроении для снижения массы грузоподъемного оборудования.

Созданные по «буранному» заказу негорючие стеклопластики начинают использоваться для отделки вагонов метрополитена, а высокопрочная керамика — в деталях «земной» водозапорной арматуры.

Широкое применение находят прогрессивные технологии: плазменное напыление защитных покрытий (в приборостроении), вакуумная и дуговая металлургия (для оборудования пищевой промышленности), электронно-лучевая сварка (в машиностроении), упрочнение быстрорежущей стали электроимпульсной обработкой (в инструментальной промышленности).

Целесообразно внедрять в другие отрасли народного хозяйства методы отработки и отладки программного обеспечения, эффективные средства автоматической диагностики и неразрушающего контроля, методы испытаний сложных технических систем, а также использовать созданный в процессе разработки системы «Энергия— Буран» богатейший фонд пакетов программ для автоматизированного проектирования.

Уникальными возможностями располагает созданная для отработки системы наземная экспериментальная база.

Несомненно, большую практическую пользу принесут работы по оснащению авиации средствами автоматической всепогодной посадки и применение на перспективных транспортных средствах высокоэффективного, экологически чистого водородного топлива. Но уже сегодня могут найти применение разработанные для «Бурана» электрохимические модульные генераторы на экологически чистых компонентах топлива (водород — кислород). А на основе методов нейтрализации выхлопных газов в аэродинамических установках проводятся успешные эксперименты по обеспечению экологической чистоты атмосферных выбросов на тепловых станциях и металлургических заводах.

Таким образом, достижения, полученные при разработке системы «Энергия — Буран», могут оказать существенное влияние на развитие многих отраслей народного хозяйства. Испытания многоразовой космической системы продолжаются, но она уже начинает давать отдачу.