От планера с пороховым двигателем до космолета

Название «ракетоплан» относится к 1920 — 1930-м годам, когда стали рассуждать на тему, каким должен быть космический корабль. Существует несколько определений ракетоплана. Приведем одно из них, из энциклопедии «Авиация»: ракетоплан — летательный аппарат (ЛА), траектория которого включает разгон и набор высоты с помощью ракетного двигателя и последующее планирование с выключенным двигателем за счет аэродинамической подъемной силы крыла или несущего корпуса.
Задача достижения больших высот и скоростей полета породила интерес к летательному аппарату с ракетным двигателем. Тяга такого двигателя не зависит от высоты полета — в нем кислород из воздуха не используется. Кроме того, отношение тяги к весу у ракетного двигателя намного больше, чем у винтомоторной или воздушно-реактивной силовой установки, что позволяло надеяться на прорыв в область высоких скоростей, в том числе и космических.
Первые практические шаги в этом направлении были сделаны в Германии в конце 1920-х годов. Использовались планеры, на которые устанавливали пороховые двигатели. Пороховые заряды сгорали очень быстро, достигаемая скорость порядка ­­140 км/час не впечатляла.
Напрашивался вывод, что для ракетоплана нужно использовать жидкостной реактивный двигатель (ЖРД), работающий на топливе и окислителе и имеющий большую продолжительность работы. В нашей стране первым начал заниматься такими двигателями инженер Фридрих Артурович Цандер (1887 — 1933).
Идея создания ракетоплана завладела и будущим конструктором ракетно-космических систем, а в то время — планеристом Сергеем Павловичем Королёвым (1906 — 1966).
Осенью 1931 года Королёв летал на бесхвостом планере БИЧ-8 конструктора Бориса Черановского. Летательный аппарат понравился Сергею Королёву устойчивостью и управляемостью. К тому же БИЧ-8 не имел хвоста, что представлялось удобным для размещения на нем ЖРД ОР-1 (разработчик Ф. Цандер). Двигатель ОР-1 работал на бензине, а окислителем был жидкий кислород.

Ракетоплан РП-318-1 Фото авиару.рф

В 1932 году планеры БИЧ-8, а потом и БИЧ-11 показали на испытаниях неплохие результаты, но ОР-1, установленный на них, работал только девять секунд, что не устраивало изобретателей.
На следующем этапе работ решили изготовить ракетоплан на основе планера Королёва СК-9. Он строился на Московском планерном заводе. На СК-9 решено было установить ЖРД типа ОРМ-65, который был разработан в 1933 году Валентином Глушко. В этом двигателе топливом служил керосин, для окисления использовалась азотная кислота.

Двигатель ОРМ-65 Фото авиару.рф

В 1937 году СК-9 был подготовлен для установки двигателя ОРМ-65. После монтажа двигателя на СК-9 планер переименовали в РП-318-1. Огневые испытания
РП-318-1 на земле закончились весной 1938 года. Двигатель ОРМ-65 дал продолжительность работы в 1 минуту и 40 секунд.
Однако 27 июня 1938 года Королёва арестовали, двигатель ОРМ-65 с ракетоплана сняли для доработки. РП-318-1 отправили на склад. В ОРМ-65 было улучшено охлаждение сопла и камеры сгорания, по-новому разместили форсунки, провели ряд других доработок и переименовали двигатель ОРМ-65 в РДА-1-150.
Только 28 февраля 1940 года летчик-испытатель Bладимир Фёдоров выполнил первый полет ракетоплана РП-318-1 с двигателем­ РДА-1-150. Взлетал ракетоплан на буксире, роль которого выполнял ­самолет Р-5.

Владимир Фёдоров во время испытаний РП-318-1

В отчете летчик-испытатель написал: «После отцепки на планировании установил направление полета на скорость 80 км/час… Запуск РД произошел нормально. Все контрольные приборы работали хорошо. Включение РД произведено на высоте 2600 м. По включении РД был слышен ровный, нерезкий шум… РД имел ровный режим работы, который поддерживался до полного израсходования компонентов топлива.
Примерно на 5 — 6-й секунде после включения РД скорость планера выросла с ­80 км/час­ до 140 км/час, после чего я установил режим полета с набором высоты на 120 км/час­ и держал ее до конца работы РД. По показаниям вариометра подъем происходил со скоростью 8 м/сек. В продолжении всей работы РД в течение 110 секунд был произведен набор высоты 300 м. По израсходовании компонентов топлива топливные краны перекрыл и снял давление, что произошло на высоте 2900 м.
После включения РД нарастание скорости происходило очень плавно. На всем протяжении работы РД никакого влияния на управляемость объекта 318 мной замечено не было. Планер вел себя нормально, вибраций не ощущалось. Нарастание скорости от работающего РД и использование ее для набора высоты у меня, как у летчика, оставило очень приятное ощущение. После выключения РД спуск проходил нормально. Во время спуска был произведен ряд глубоких спиралей, боевых разворотов на скоростях от 100 до 165 км/час. Расчет и посадка — нормальные».
Последующие два полета в марте 1940 года прошли также успешно. Несмотря на кратковременность полетов с использованием ЖРД, они позволили оценить устойчивость, управляемость и другие летные характеристики ракетного аппарата.
В августе 1941 года ­РП-318-1 решено было не эвакуировать, и он был уничтожен. С весны 1941 года уже шли работы над самолетом с ракетным двигателем — ­БИ-1.

ЖРД РДА-1-150 на РП-318-1 Фото авиару.рф

Название дано по первым буквам фамилий конструкторов Александра Березняка и Алексея Исаева. БИ-1 создавался как истребитель-перехватчик с ЖРД, взлетающий с быстрым набором высоты и после скоротечного боя производящий посадку с выключенным двигателем.
Ракетопланы строились и в других странах. Например, 23 августа 1963 года на экспериментальном американском ракетоплане Х-15А, стартовавшем с самолета-носителя В-52, была достигнута высота 107 960 м. Космос по международным критериям начинается с высоты 100 км. Поэтому ракетоплан Х-15А можно назвать космопланом.
15 ноября 1989 года был произведен первый испытательный полет (в автоматическом режиме) советской ракетно-космической транспортной системы, включавшей ракету-носитель «Энергия» и орбитальный многоразовый корабль «Буран», который также можно классифицировать как ­космоплан.
Сейчас все чаще вводится понятие «воздушно-космический самолет» (ВКС) — летательный аппарат самолетной схемы, выходящий или выводимый в космос посредством вертикального или горизонтального старта и возвращающийся из космоса, совершая горизонтальную посадку с помощью своего двигателя.
Сложности возникают из-за совмещения в ВКС свойств самолета и космического корабля. В зависимости от способа вывода в космос различают космопланы и ВКС. Космоплан — это ЛА, который выходит в космос, используя, кроме энергии своих двигателей, также и энергию ракеты-носителя или самолета-носителя, выполняющего роль разгоняющей платформы (площадки) для старта. К настоящему времени космопланы уже летали в космос и возвращались, планируя, на Землю. Примеры уже реализованных космопланов приведены выше. Все они двухступенчатые.
Одноступенчатый ЛА, летающий за счет энергии собственных разнотипных силовых установок или одной комбинированной силовой установки, — это уже не космоплан, а космолет (ВКС).
Главное препятствие на пути технической реализации космолетов — отсутствие эффективных двигателей для силовых установок комбинированного типа, в которых двигатель может работать как для старта летательного аппарата с Земли, так и для его вывода в космос. Можно иметь на одном ЛА и два двигателя для указанных целей, но это влечет за собой проблему лишнего веса.
По второму пути пошли конструкторы в советском незавершенном проекте МиГ-105-11. У него силовая установка состояла из турбореактивного двигателя РД36-35К с запасом топлива 500 кг, что обеспечивало 10 минут полета на максимальной тяге, и ракетного двигателя с тягой 1500 кгс. Турбореактивный двигатель использовался при старте с аэродрома, а ракетный — для выхода в космос. Однако был и космопланный вариант МиГ-105, который предполагал использование ракеты «Восток» для вывода ЛА в космос (двухступенчатая схема). Корпус
МиГ-105-11 имел длину 8,5 м и ширину 2,8 м. Масса аппарата — 4220 кг. Проводились успешные, в том числе и летные, испытания ЛА, но на орбиту он не выводился.
МиГ-105-11 рассматривался в качестве прототипа космического истребителя. В 1970-х годах испытания были прекращены, но, как видим, аппарат уже в то время имел все признаки космолета.
Сергей Елисеев.