Что же на нынешнем этапе разработки представляет собой «Клипер» в техническом плане? Рассмотрим его крылатый вариант. По конструктивно-компоновочной схеме корабль состоит из двух частей – многоразового (степень повторного применения компонентов около 95%) возвращаемого аппарата (ВА) и агрегатного отсека (АО) однократного применения.
В ВА размещается экипаж и системы обеспечения его функционирования на всех этапах полета. ВА состоит из герметичного модуля кабины (МК) и негерметичного фюзеляжа. В носовой части фюзеляжа располагаются блоки двигателей причаливания и ориентации (ДПО) носового пояса объединенной двигательной установки (ОДУ). Внутри фюзеляжа размещаются топливные баки, приводы аэродинамических органов управления и посадочное шасси. Спереди фюзеляж закрыт носовым коком. Стреловидное крыло небольшого удлинения имеет загнутые вверх законцовки. Снаружи фюзеляж покрыт теплозащитными панелями.
Модуль кабины представляет собой герметичную оболочку объемом около 20 м 3 из алюминиевого сплава с продольным и поперечным силовым набором. В ней находится экипаж, состав которого может варьироваться от двух до шести человек. Экипаж размещается в МК в креслах в два ряда, при этом управление кораблем осуществляют два члена экипажа – командир и бортинженер. На этапах старта, орбитального маневрирования и посадки экипаж в целях безопасности находится в герметичных скафандрах. Для удобства экипажа и с целью улучшения переносимости перегрузок кресла могут отклоняются в вертикальной плоскости на оптимальные углы. В МК имеется входной люк и четыре боковых иллюминатора, однако остекления, обеспечивающего обзор на посадке вперед, не предусмотрено – его должна заменить телевизионная система. В МК также расположены бортовой комплекс управления, системы жизнеобеспечения и обеспечения теплового режима, система электроснабжения и парашютный контейнер. Верхняя часть МК покрыта теплозащитными панелями, а нижняя находится внутри фюзеляжа.
Агрегатный отсек предназначен для размещения двигательной установки, запасов топлива, продовольствия и газов, обеспечивающих длительное функционирование экипажа. АО состоит из корпуса и бытового отсека (БО). Корпус АО изготавливается из алюминиевого сплава в виде конической оболочки с силовым набором. С внутренней стороны размещены топливные баки, хвостовой пояс ОДУ корабля с четырьмя блоками двигателей. Снаружи корпуса имеются антенно-фидерные устройства и теплообменник системы обеспечения теплового режима.
Бытовой отсек выполнен в виде герметичной оболочки объемом около 8 м 3 и находится внутри АО. С одной стороны БО с помощью специального стыковочного узла пристыкован к ВА. С другой стороны установлен стандартный активный стыковочный агрегат для стыковки с орбитальной станцией. На БО находятся аппаратура системы сближения, антенны и телекамера контроля стыковки. Внутри БО размещены спальные места экипажа, запасы системы жизнеобеспечения, санитарно-гигиенический устройства. Система жизнеобеспечения позволяет проводить автономные полеты корабля длительностью до 15 суток. Разделение БО и ВА при спуске с орбиты осуществляется после выдачи тормозного импульса. Корпус БО снаружи закрыт экранно-вакуумной теплоизоляцией.
Для обеспечения сближения корабля с орбитальной станцией и причаливания, ориентации корабля и выдачи тормозного импульса для схода с орбиты служит объединенная двигательная установка, состоящая из 32 ЖРД двух типов. ЖРД разрабатываются в РКК «Энергия» и работают на экологически чистом топливе – этиловом спирте и газообразном кислороде. На ВА располагаются 16 двигателей причаливания и ориентации (ДПО): 12 – в носовой части, по шесть с каждой стороны, и четыре – в кормовой части, по паре с каждой стороны. На АО размещаются 16 двигателей в четырех двигательных блоках, каждый блок содержит два маршевых двигателя и два ДПО. Тяга маршевых двигателей – по 50 кгс, ДПО – по 24 кгс. Общий запас топлива в ВА и АО составляет около 2000 кг.
Электроснабжение «Клипера» планируется осуществлять электрохимическими генераторами (ЭХГ), установленными в носовой части ВА. ЭХГ общей массой 200 кг имеет три независимые батареи и баки для рабочих компонентов – водорода и кислорода. Мощность каждой батареи – 2,5 кВт.
Бортовой комплекс управления включает в себя бортовые вычислительные средства, систему управления движением и навигации (СУДН), систему бортовых измерений, систему управления бортовой аппаратурой и средства отображения информации для экипажа. СУДН осуществляет управление «Клипером» на всех участках полета от момента отделения и обеспечивает различные динамические операции: маневры сближения, причаливания, увода от станции, реализацию тормозного импульса, управление на участке спуска и посадки. Для стыковки с орбитальной станцией корабль оснащен модернизированной радиотехнической системой «Курс-Н».
Одна из систем, которой при проектировании «Клипера» уделяется особое внимание, – система аварийного спасения (САС) экипажа. Она имеет нетрадиционное для российских КК расположение – позади корабля, на коническом переходном отсеке. САС состоит из восьми РДТТ и выполняет две задачи. При аварийном прекращении полета на этапе старта одновременно задействуются все восемь двигателей, обеспечивая увод корабля на безопасное расстояние от терпящей аварию ракеты-носителя. Для управления на этом участке возможно применение складываемых решетчатых крыльев. При штатной программе выведения двигатели САС используются для довыведения корабля на орбиту путем многократного включения нескольких групп РДТТ после отделения второй ступени РН.
Важнейшая проблема, которую необходимо решить в процессе разработке «Клипера», связана с обеспечением тепловой защиты его конструкции на этапе возвращения. При вхождении в атмосферу носовая часть корабля подвергается нагреву до температуры около 2000°. Воздействию таких температур сегодня подвергаются при возвращении на Землю спускаемые аппараты КК «Союз», поэтому для теплозащиты передней части «Клипера» применяется тепловой экран из того же материала, из которого изготавливается лобовой щит «Союза». Температурное воздействие на остальную часть «Клипера» значительно ниже и составляет около 1200°. Поэтому здесь может применяться опробованная на «Буране» плиточная технология теплозащиты из многоразовых плиток размером 60х60 см.
Несколько подробнее о системе посадки варианта «Клипера» с несущим корпусом. Проектом предусмотрены парашютная система для гашения вертикальной скорости, посадочное устройство для гашения вертикальной и горизонтальной составляющей скорости парашютирования, кресла экипажа, обеспечивающие размещение и фиксирование экипажа в оптимальных положениях по отношению к внешним нагрузкам. Парашютная система разработана при участии НИИ парашютостроения и включает в себя один блок вытяжных парашютов, один тормозной парашют и трехкупольный блок основных парашютов. При работе парашютной системы допускается отказ двух основных парашютов.
Посадочное устройство конструктивно состоит из вертикальной тормозной двигательной установки (ВТДУ) в количестве 13 двигателей в средней нижней части ВА, горизонтальной тормозной двигательной установки (ГТДУ) в количестве 10 двигателей в хвостовой части ВА, двух надувных амортизаторов с системой наддува, расположенных по бокам от продольной оси ВА, и двух стояночных опор внутри воздушных амортизаторов.
По штатной циклограмме посадки, на высоте 3500 м осуществляется сброс люка посадочного устройства, наддув амортизаторов и наполнение основных парашютов. При снижении до высоты 300 м осуществляется ориентирование ВА в направлении ветрового сноса и стабилизация в этом положении. На высоте 2 м по данным гамма-лучевого высотомера срабатывают ВТДУ и ГТДУ, уменьшающие вертикальную и горизонтальную составляющие скорости до безопасных величин по опрокидыванию ВА при работе воздушных амортизаторов. Остаточная скорость парируется надувным амортизатором.
При расчете посадочных траекторий было выявлено, что максимально реализуемый посредством управления углом крена боковой маневр «Клипера» с несущим корпусом может составлять до 500 км при
