Беспилотные орбитальные ракетопланы. Международный военно-технический форум «Армия-2021»
Местоположение: Московская область, аэродром «Кубинка». Официальный сайт: Авиакластер международного форума «Армия-2021».
Дополнительно:
Центр подготовки космонавтов им. Ю.А.Гагарина, Звёздный городок
Музей Центра подготовки космонавтов им. Ю.А.Гагарина, Звёздный городок
«Космические войска: через тернии к звёздам», парк «Патриот»
Мемориальный Музей космонавтики, Москва
Центр «Космонавтика и авиация» на ВДНХ, Москва
Центральный дом авиации и космонавтики, Москва
Музейно-выставочный центр «Самара Космическая»
Космическая, ж/д и другая спец.техника в Техническом музее, Тольятти
Национальный музей ракетно-космической техники при ФКП «НИЦ РКП»
Представленные на временной выставке космические аппараты — результат работ по системе «Спираль». Советская система разрабатывалась в качестве ответа на испытания ракетоплана Boeing Х-15. Не являлась тайной и направление дальнейших работ: создание космического многоцелевого аппарата X-20 «Dyna Soar» для решения военных задач на низких орбитах. Cоветский аналог был чрезвычайно сложен технически: самолёт-носитель разгоняется до шестикратной скорости звука и обеспечивает воздушный старт пилотируемого орбитального самолёта. Ракетная ступень выводит космический аппарат на орбиту. Боевую задачу он выполняет во время первых двух витков вокруг Земли. На третьем витке орбитальный самолёт заходит на посадку. Использование в составе системы «Спираль» самолёта с ракетным двигателем решало несколько существенных проблем: многоразовости; управляемости при движении сквозь атмосферу; размещения и спасения пилота.
"Из-за колоссальной технической сложности программы «Спираль» предусматривалась поэтапная отработка системы. Первый этап — создание пилотируемого самолёта-аналога (индекс 50-11) с тремя ракетными двигателями, стартующего с носителя «Ту-95КМ». Самолёт-аналог не имел явного сходства с проектируемым космопланом и предназначался для отработки аэродинамики будущего аппарата, органов газодинамического управления, топливной системы, для оценки тепловых режимов в условиях, близких к космическому полёту. Кроме того, на аналоге собирались опробовать привод на аэродром и посадку.
Планировалось изготовить и испытать три экземпляра 50-11. Первый полёт на дозвуковой скорости должен был состояться в 1967 году, а полёт на сверхзвуке и гиперзвуке — в 1968 году. По сути, советские конструкторы на этом этапе предполагали воспроизвести опыт американской программы Х-15.
Второй этап — создание одноместного экспериментального пилотируемого орбитального самолёта (ЭПОС, индекс 50), предназначенного для натурной отработки конструкции и подтверждения заявленных характеристик. Его собирались запускать ракетой «Союз» с выводом на орбиту высотой 150-160 км, где аппарат совершал бы два-три витка с манёвром, изменяющим наклонение орбиты на 8°, а затем выполнял бы спуск и посадку, как полноразмерный космоплан. Предусматривалось полное внешнее, системное и конструктивное сходство с боевым аппаратом. Всего планировалось изготовить и запустить четыре ЭПОСа в беспилотном (1969 год) и пилотируемом (1970 год) вариантах.
Третий этап — создание самолёта-носителя. Для ускорения работ над ним решили построить и испытать сначала четыре полноразмерных самолёта с двигателями, работающими на керосине. Их испытания с достижением гиперзвуковых скоростей наметили на 1970 год. После накопления данных по аэродинамике и эксплуатации предполагали перейти на водородное топливо, для чего к 1972 году необходимо было изготовить ещё четыре машины. В дальнейшем самолёты-носители с двигателями на керосине планировалось использовать при подготовке пилотов «Спирали».
Четвёртый этап — испытание полностью укомплектованной системы, состоящей из самолёта-носителя с керосиновыми двигателями и космоплана с ракетным ускорителем в течение 1972 года. Поскольку возможности керосинового «разгонщика» были ограничены, программа этапа не включала вывод космоплана на орбиту. Только после исчерпывающей проверки всех систем в 1973 году предполагалось проведение полноценных космических испытаний «Спирали», однако история распорядилась иначе."
Источник: Антон Первушин «БОРы штурмуют космос» | Warspot.ru
БОР-4С
"В ОКБ-155 делали компоновочные макеты, но опыта создания больших моделей его сотрудники не имели, поэтому за их изготовление взялся Лётно-исследовательский институт (ЛИИ) имени М.М. Громова. В 1966 году там развернулись работы над серией аппаратов БОР (Беспилотный Орбитальный Ракетоплан). Они представляли собой уменьшенные летающие модели космоплана «Спираль» в масштабе 1:3, отличаясь лишь некоторыми элементами. Конструктивно БОР был выполнен как несущая теплозащитная оболочка с холодным металлическим каркасом.
...
Цельнодеревянный макет БОР-1 длиной 3 м и массой 700 кг предназначался для проверки работоспособности созданного экспериментального комплекса. Он был запущен 15 июля 1969 года на высоту 100 км. Как и ожидалось, при входе в плотные слои атмосферы со скоростью 3,61 км/с он сгорел, успев передать данные о полёте, чем подтвердил его устойчивость.
Аппарат БОР-2 (№101) при длине 2,7 м и массе 790 кг имел металлический каркас и штатную обшивку, изготовленную из асбо- и стеклотекстолита. Он стартовал 6 декабря того же года, сумел почти полностью выполнить программу эксперимента, однако на высоте 25 км потерял управляемость и разбился.
Через семь месяцев, 31 июля 1970 года, был произведён пуск следующего «изделия» БОР-2 (№102), и на этот раз испытания завершились успехом.
...
Дальнейшим развитием серии моделей стали аппараты БОР-3. Хотя они были тяжелее предшественников (масса достигала 900 кг), но так же повторяли их конструкцию и выполнялись в масштабе 1:3 к проектируемому изделию. Доработки коснулись формы фонаря кабины, обводов корпуса в хвостовой части и расположения консолей крыла. Кроме того, в качестве теплозащиты нижней поверхности была установлена ниобиевая панель.
...
Данные, полученные в ходе проведённых запусков БОР, позволили уверенно продолжить работы над системой «Спираль». Увы, но они не были доведены до полноценного «изделия». Приоритеты правительства и военного руководства вновь поменялись, и главным проектом, которому были подчинены усилия специалистов, стал крылатый орбитальный корабль «Буран»."
Источник: Антон Первушин «БОРы штурмуют космос» | Warspot.ru
БОР-4 это модель-аналог орбитального самолета авиационно-космической системы «Спираль» (работы над которой уже свернули), на котором отрабатывалась теплозащита для ракетоплана «Бурана» многоразовой транспортной космической системы. Первый БОР-4 получил традиционную абляционную теплозащиту на основе материала марки ПКТ-ФП (как на СА КК «Союз»). На последующих аппаратах испытывали керамические белые и черные плитки на основе ультратонкого кварцевого волокна, маты гибкой теплозащиты и носовой кок из композиционного материала "углерод-углерод". Технология наклейки теплозащиты полностью соответствовала "бурановской".
Лукашевич: Техническое решение с поворотными консолями, предпринятое в рамках программы "Спираль", было революционным для шестидесятых годов, так как позволяло "обмануть природу", сняв проблему защиты относительно острой передней кромки крыла от высоких температур. Поднятые кверху консоли в сочетании с соответствующим углом стреловидности по передней кромке и углом атаки создавали такие условиях входа в атмосферу и полета на гиперзвуковых режимах, когда скоростной напор встречался с нижним днищем и "стекал" с крыла, передняя кромка которого как бы превращалась в заднюю. Здесь температуры были сравнительно невысоки.
Люк в верхней части — парашютный отсек.
"В результате конструкторских изысканий получился аппарат БОР-4 длиной 3,9 м и стартовой массой 1,45 т, выполненный по аэродинамической схеме «несущий корпус». Он был оснащён двигателями газовой стабилизации, блоками автономного управления, базовой (на случай прогара испытываемой) абляционной защитой и сбрасываемой тормозной двигательной установкой. Телеметрическая система записывала информацию в бортовое запоминающее устройство и передавала в пакетном режиме при пролёте над наземными и корабельными измерительными пунктами. Измерения шли от 150 термопар, установленных на дюралевой обшивке под теплозащитными плитками и под внешним покрытием плиток на глубине 0,3 мм; использовались также термокраски и индикаторы плавления. БОР-4 создавались в ЛИИ имени М.М. Громова; изготовление и сборка производились на Тушинском машиностроительном заводе.
5 декабря 1980 года состоялся суборбитальный запуск первого экземпляра аппарата БОР-4С (№401), целью которого была проверка работоспособности экспериментального комплекса. В дальнейшем первенец серии не использовался, а сегодня демонстрируется на различных авиационных выставках и салонах.
В ночь с 3 на 4 июня 1982 года состоялся полноценный запуск БОРа-4 (№404). Он был выведен ракетой-носителем К65М-РБ5 (вариант лёгкой двухступенчатой ракеты «Космос-3М») с полигона Капустин Яр и выполнил один виток с апогеем 222 км. Над Шри-Ланкой БОР-4 со скоростью 7500 км/ч вошёл в атмосферу. Потом, погасив скорость, спланировал и приводнился на парашюте в Индийском океане — в 560 км южнее архипелага Кокосовых островов. Там его подобрал поисково-спасательный корабль «Ямал».
Всего в период до декабря 1984 года было произведено четыре орбитальных запуска аппаратов БОР-4. При этом они получали безликие имена: «Космос-1374» (БОР-4 №404), «Космос-1445» (БОР-4 №403), «Космос-1517» (БОР-4 №405) и «Космос-1614» (БОР-4 №406).
...
В результате натурных испытаний летающих моделей БОР-4 была окончательно решена проблема плиточной теплозащиты орбитального корабля «Буран»."
Источник: Антон Первушин «БОРы штурмуют космос» | Warspot.ru
БОР-5
БОР-5 — геометрически подобная копия «Бурана» в масштабе 1:8
БОР-5 создавались для определения аэродинамических и балансировочных характеристик, тепловых и акустических нагрузок, проверки продольной, боковой и поперечной устойчивости в условиях реального полёта, исследования распределения давления по фюзеляжу и т.п.
На аппаратах БОР-5 применялась «уносимая» абляционная теплозащита на основе минерального стеклопластика
"... с космодрома Капустин Яр в сторону полигона Сары-Шаган в Казахстане на дальность около 2000 км в 1984-1988 гг. было проведено пять суборбитальных запусков аппаратов БОР-5, представлявших собой геометрически подобную копию «Бурана» в масштабе 1:8.
...
Основной целью испытаний были исследования аэродинамических характеристик и условий входа орбитального корабля в атмосферу с подтверждением расчетных аэродинамических характеристик «Бурана» и экспериментов в аэродинамических трубах.
Уже в ходе реализации программы, начиная с третьего аппарата, наиболее теплонагруженные элементы - носовой кок и передние кромки крыла решили выполнить из вольфрамо-молибденового сплава. Также на аппарате испытывалась радиопрозрачная теплозащита - стеклопластик с кремнеземным наполнителем.
Так как БОР-5, в отличие от БОРа-4, имел неподвижные консоли крыла, то при запуске в космос ракетой-носителем К65М-РБ5 размах его крыла превышал максимальный диаметр последней ступени PH. Поэтому перед конструкторами встал вопрос: закрывать аппарат (по аналогии с БОРом-4) головным обтекателем при установке на PH или нет, незначительно доработав алгоритм системы управления ракеты?
...
Согласно циклограмме, PH «Космос-ЗМ в варианте К65М-РБ5 с аппаратом массой 1414-1513 кг достигала максимальной высоты около 202-210 км2, сообщая БОРу-5 условия для входа в атмосферу3 на высоте 100 км при скорости от 7300 до 4000 м/сек. Затем происходило разделение, и БОР-5 продолжал полет по баллистической траектории.
В атмосфере, с высоты около 50 км, полет проходил с программным изменением углов крена и атаки по штатной траектории «Бурана», при этом для сохранения подобия индикаторная скорость была на 30-65% выше предельной для орбитального корабля на этом участке (от 1070 м/сек в начале зачетного участка до 850 м/сек в конце при предельной скорости «Бурана» на этом участке 650 м/сек).
Управление БОРом-5 вне атмосферы (как и для БОРа-4) осуществлялось газореактивными соплами, а в атмосфере - аэродинамическими рулевыми поверхностями (элевонами), которые впервые в нашей стране были применены на таких больших скоростях. Использовавшиеся на БОРе-5 аэродинамические рулевые поверхности - двухсекционные элевоны, балансировочный щиток и руль направления, превращавшийся при расщеплении двух своих створок в воздушный тормоз, полностью повторяли органы аэродинамического управления «Бурана».
Управление аппаратом производилось программной бортовой автономной системой управления, использующей инерциальную систему навигации.
С высоты 7-8 км БОР-5 тормозился по крутой спирали (режим «крутка», аналогичный использовавшемуся на предыдущих БОРах), и на высоте 3 км выпускался парашют, на котором аппарат приземлялся с вертикальной скоростью 7-8 м/сек.
На последнем этапе парашютного спуска аппарат обнаруживался средствами поисково-спасательного комплекса, который также решал задачи послеполетного обслуживания (дожигание остатков токсичного топлива с последующим обеззараживанием аппарата, деактивация системы аварийного подрыва и проч.) и эвакуации БОРа."
Источник: Лукашевич В.П., Афанасьев И.Б. «Космические крылья»
БОР-6
Выносные устройств на носу БОР-6, на которых были установлены антенны для изучения радиосвязи через плазму при входе в плотные слои атмосферы
"Большим нерешённым вопросом ещё оставалось обеспечение радиосвязи через плазму при входе в плотные слои атмосферы. Для проведения экспериментов по радиосвязи на плазменном участке спуска к 1990г. в ЛИИ на базе БОР-4 была сделана летающая модель БОР-6 со специальными охлаждаемыми антеннами, вынесенными в набегающий поток. Но постепенное свертывание, а затем и полное закрытие программы «Буран» не позволили завершить начатые работы."
Источник: Лукашевич В.П., Афанасьев И.Б. «Космические крылья»
Выносные устройства в рабочем положении. Для экономии места под обтекателем ракеты-носителя антенны поворачивались в транспортное положение.
Четыре крайних сопла — два блока (по два ЖРД) двигателей управления по крену. В центре хвостового шпангоута — блок из четырёх газореактивных ЖРД для управления по тангажу и рысканью. Горючее — несимметричный диметил-гидразин (гептил), окислитель — азотный тетраксид (амил)
Хвостовой силовой шпангоут, которым аппарат крепится к последней ступени ракеты-носителя