На ранней стадии развития возвращаемых с орбиты маневренных гиперзвуковых летательных аппаратов наиболее приемлемыми в рамках существовавших технологий были конфигурации, обеспечивающие низкие уровни тепловых потоков к поверхности аппарата. Этому требованию удовлетворяли аэродинамические компоновки типа «несущий корпус». Существенно отличаясь от компоновки классических самолетных форм, аэродинамические компоновки типа «несущий корпус» потребовали проведения большого количества дополетных исследований не только при гиперзвуковых, но и при более низких (вплоть до посадочных) скоростях. Исследования аэродинамических несущих тел были начаты в 1965 г. в форме исследований конкретных компоновок орбитального самолета проекта «Спираль».

Научно-исследовательские работы по теме «Спираль», проведенные в 1965-1976 годах, позволили решить целый ряд принципиальных задач по системе управления. Были сформулированы требования к аэродинамической компоновке орбитального самолета и системе аэродинамического и газодинамического управления, проанализированы траектории, области достижимости, режимы полета и возможные методы управления; сформулированы требования к аэродинамическому качеству орбитального самолета на всех режимах, в том числе бездвигательной посадке; выполнен большой обьем исследований по динамике и управлению орбитального самолета, включая исследования на специально созданном под этот проект в ЦАГИ пилотажном стенде МК-10, включающем в свой состав натурную головную часть аналога орбитального самолета. Эти исследования в значительной степени определили облик системы управления.

Обьем исследований был значительно расширен после ввода в эксплуатацию в 1976 г. на базе Центра подготовки космонавтов (ЦПК) пило- тажно-исследовательского комплекса «Пилот-105» с задействованием в контур управления центрифуги ЦФ-7 (В.П.Найденов, А.В.Любимов).

Уделяя основное внимание созданию орбитального самолета, конструкторы фактически предложили к разработке семейство летательных аппаратов, основанных на единой оригинальной аэродинамической компоновке и имеющих близкие размеры и массы.

Создаваемые для разных целей и задач, внешне похожие аппараты должны были поэтапно, шаг за шагом, благодаря постепенному усложнению бортовых систем и расширению круга решаемых задач, приближать разработчиков к главной цели – семейству боевых орбитальных самолетов.

Сначала предлагалось создать самолет-аналог («50-11») для гиперзвуковых суборбитальных «прыжков» в космос, затем – экспериментальный пилотируемый орбитальный самолет (ЭПОС) для демонстрации реализуемости проекта и отработать на нем основные этапы орбитального полета и посадки.

Благодаря массо-габаритному сходству телеметрической аппаратуры и фотооборудования, ЭПОС можно было легко модифицировать в орбитальный фоторазведчик. И только потом должны были появиться боевые варианты орбитального самолета.

При знакомстве с вариантами орбитального самолета мы также будем следовать логике разработчиков, т.е. сначала расскажем об основных характеристиках, одинаковых для всех аппаратов, затем подробнее остановимся на самолетеаналоге и детально рассмотрим конструкцию и функционирование ЭПОСа, и уже затем при описании боевых вариантов орбитального самолета уделим внимание только их основным отличиям от ЭПОСа.

Модель орбитального самолета

Третий аппарат SV-5D (Х-23) в экспозиции музея ВВС США

При выборе формы и размерности аппарата пришлось учитывать следующие требования:

– температура внешних поверхностей самолета не должна превышать 1400 градусов С, т.к. эта температура являлась предельно-допустимой для единственного отработанного в то время конструкционного тугоплавкого материала;

– температурные поля на основных поверхностях самолета должны были быть возможно более равномерными для максимального снижения температурных напряжений;

– самолет должен при спуске с орбиты обладать запасом устойчивости, достаточным для полета на постоянном балансировочном угле атаки в диапазоне 45-65 градусов и минимальном (менее 5 градусов) угле скольжения, т.к. отклонения от этого диапазона углов атаки в большую или меньшую сторону и наличие углов скольжения (более 5 градусов) приводит к возрастанию температуры поверхности и увеличению градиентов температуры;

посадка орбитального самолета не должно была отличаться от нормальной посадки современного самолета;

– полезный объем самолета должен был быть возможно большим при минимальной омываемой площади его поверхности;

– габариты самолета должны были обеспечивать запуск аппарата с помощью ракеты-носителя «Союз» без ее доработки.

В результате получился летательный аппарат длиной 8 м и шириной плоского фюзеляжа в зоне крепления киля 4 м, выполненный по схеме «несущий корпус» и имеющий сильно затупленную оперенную треугольную форму в плане со стреловидностью 74 градуса.

Выбор большой стреловидности корпуса обеспечивает равномерные температурные поля на нижней части. Ограничения, накладываемые условиями старта на РН «Союз», определили и площадь плановой проекции самолета – 24 м2 .

Выбор облика орбитального самолета «Спираль» производился не совсем на пустом месте. Необходимо отметить, что при выборе компоновки и алгоритмов управления орбитального самолета «Спираль» наши конструкторы внимательно следили за американскими работами над исследовательскими беспилотными аппаратами ASV и AEV (6 успешных запусков на суборбитальные траектории с помощью баллистической РН «Тор» в период 1963-1965 годов), создававшимися в рамках программы ASSET. Аппараты имели форму полуконуса с треугольным крылом и испытывались на скоростях, близких к первой космической.

Кстати, в рамках программы «ASSET 5» 8 декабря 1964 г. состоялся первый запуск масштабной модели ракетно-космического самолета «Дайна Сор». В этот день с мыса Канаверал был осуществлен пуск модели летательного аппарата по суборбитальной траектории с помощью баллистической ракеты «Тор». Цель пуска по суборбитальной траектории – изучение аэродинамического обтекания самолета при движении в верхних слоях атмосферы. Максимальная высота подъема макета составила 53 км.

Целью программы ASSET было исследование аэротермодинамических характеристик, прочности и упругости конструкции. Дальнейшим продолжением работ стала программа START, предусматривавшая