|
|
Программа «БОР»
БОР-1, -2, -3
Для уточнения характеристик устойчивости и управляемости разрабатываемого в ОКБ
Микояна (в составе авиационно-космической системы «Спираль») орбитального самолета
(ОС) и изучения свойств новых жаростойких материалов необходимо было провести ракет-
ные пуски моделей будущего ОС по баллистической траектории. С 1966г. параллельно с
разработкой АКС «Спираль» в ЦАГИ, ОКБ Микояна и Лётно-исследовательском институте
(ЛИИ) начались работы над комплексом «БОР» (Беспилотный Орбитальный Ракетоплан). В
работе так же участвовали Омское ПО «Полет» (ракета-носитель), ТМКБ «Союз» (двига-
тельная установка), НИИ ПС (парашютная система). Первый аппарат этого комплекса
БОР-1 был выполнен целиком из дерева в масштабе 1:3 и имел длину 3м. а его масса
составляла 800кг. 15 июля 1969г. БОР-1 был запущен РН «Космос-2» (11К65) по субор-
битальной траектории на высоту 100км. При входе в атмосферу со скоростью 13000км/ч
он естественно, сгорел. Но за время спуска до высоты 60-70км. радиотелеметрия
«успела» передать на Землю множество ценной информации на основании которой был
сделан вывод о возможности устойчивого управляемого спуска ОС выбранной формы.
Последующие аппараты были изготовлены уже из металла с «уносимым» теплозащитным
покрытием (ТЗП). Они были выполнены в масштабе 1:3 -БОР-2 и 1:2 -БОР-3 и запускались
в космос по баллистической траектории тем же носителем 11К65.
Первый запуск БОР-2 состоялся 6 декабря 1969г. Из-за отказа системы управления
на высоте 25км. модель перешла на траекторию баллистического спуска с вращением по
крену из-за чего парашютная система не обеспечила спасение аппарата. Второй полет|
31 января 1970г. прошел успешно.
На третьем аппарате 22 апреля 1971г. на
609 сек. полета вследствие разрушения
экспериментального участка теплозащиты
из ниобиевого сплава произошло прогора-
ние бака горючего и обгорание некоторых
электрожгутов, что привело к ряду отка-
зов, в том числе системы ввода в дей-
ствие парашютной системы. Четвертый по-
лет 8 февраля 1972г. прошел успешно.
|  |
Первый старт БОР-3 24 мая 1973г. закончился аварией. В результате разрушения
головного обтекателя произошло отделение модели от РН и ее падение в 39км. от старта.
Второй старт 11 июля 1974г. прошел успешно. В полете программно изменялся поперечный
угол установки консолей крыла для оценки эффективности аэродинамического управления
в каналах крена и тангажа. Программа полета была выполнена полностью. Однако призем-
ление произошло со слишком высокой скоростью, вследствие чего модель разрушилась.
Причиной стало повреждение купола парашюта попавшими на него остатками (после выра-
ботки горючего) окислителя.
В результате проведенных на БОРах-1,-2,-3 исследований были впервые получены
реальные данные о характеристиках аппарата данной аэродинамической компоновки на
больших углах атаки, распределении температур по его поверхности, характеристиках
различных ТЗП и многое другое.
В 1975г. в ЛИИ под руководством В.Уткина закончилась разработка эскизного проекта
нового лётно-экспериментального комплекса (ЛЭК), включающего в себя исследователь-
ский аппарат БОР-4 и РН «Космос-3М» (11К65М-РБ5, зарубежное обозначение SL-8). Но
в 1977г. вышло постановление СМ СССР и ЦК КПСС о создании многоразовой космической
системы (МКС) «Буран». Вначале создания новой МКС рассматривались две компоновки –
«несущий корпус» (как у АКС «Спираль») и крылатая компоновка (как у «Space Shuttle»).
В результате долгих споров и обсуждений, было принято решение об аэродинамической
компоновке, подобной американскому «Шаттлу». В результате С 1978г. работы по теме
«Спираль» были прекращены, а все силы брошены на «Буран». Программа «Бор» была
переориентирована на летные испытания аппаратов-аналогов без перспектив создания на
их базе реальной системы. Для создания нового ЛЭК ОК «Буран» требовалось время и
деньги. Однако, некоторые исследования можно было провести и с уже имеющимся комп-
лексом БОР-4. Так, например, исследование вопросов работоспособности элементов
конструкции и ТЗП полного геометрического подобия всей модели не требует, необходимо
лишь обеспечить уровень нагрева и продолжительность его воздействия близкие к нату-
ральным и местную идентичность параметров обтекания исследуемых элементов. Поэтому
для ускорения программы исследований «Бурана» в 1977г. было принято решение о созда-
нии нового ЛЭК, состоящего из двух моделей:
- модели с несущим корпусом (практически уже спроектированный БОР-4) и предназна-
ченной для исследования вопросов теплозащиты на траектории входа в атмосферу;
- модели геометрически подобной ОС «Буран» (получившей обозначение БОР-5), для
исследования вопросов аэродинамики и теплообмена.
БОР-4
БОР-4 представлял собой аппарат аналогичный БОР-3 только на верхней поверхности
устанавливался сбрасываемый тормозной РДТТ для схода с орбиты, а в качестве орг-
анов управления при полёте в космосе использовались 8 микро-ЖРД (топливо НДМГ+АТ),
расположенных на задней стенке. При полете в атмосфере управление осуществлялось
отклонением консолей крыла. Длина модели сотавляла 3,4м. размах крыла (в промежуточ-
ном положении консолей) 2,6м. стартовая масса 1074кг. посадочная - 795кг. Аппарат
имел систему управления с ЭВМ, телеметрическую систему и парашютную систему спасения
с радиомаяком. Телеметрическая система записывала информацию в бортовое запоминающее
устройство и передавала ее на специализированное судно, стоящее по траектории полета
| или наземный приемный пункт. Измерения шли от
150 термопар, установленных на дюралевой обшивке
под теплозащитными плитками, а также под внешним
покрытием плиток на глубине 0,3мм. а так же от
акселерометров, индикаторов угловых скоростей,
датчиков положения консолей крыла, датчиков дав-
ления. Использовались также термокраски и инди-
каторы плавления. Чтобы при посадке не повредить
испытываемые образцы теплозащиты, было принято
решение сажать БОР на воду. После выдачи тормоз-
ного импульса аппарат входил в атмосферу и само-
балансировался на углах атаки 52-54град. Для
перехода (после снижения скорости) на малые углы
атаки консоли разворачивались в горизонтальное
положение при этом аэродинамическое качество
значительно повышалось. Дифференциальное откло-
нение консолей крыла от балансировочного положе-
ния использовалось для управления по крену с
целью проведения поворотов и попадания в задан-
ный район приводнения. На высоте около 30км.
БОР-4 вводился системой управления в крутую
спираль для уменьшения скорости полета, и на
высоте около 7500м. выпускался парашют, обеспе-
чивающий приводнение с вертикальной скоростью
7-8м/с. В верхней части БОРа после приводнения
надувался конический баллон-пеленг с мигающим
фонарем. Он увеличивал плавучесть аппарата и
выводил наружу антенны поисковой системы. Изго-
товление аппаратов проводились на Тушинском
машиностроительном заводе. |
Для проверки готовности всего ЛЭК (БОР-4 и РН «Космос-3М») 12 декабря 1980г. с
космодрома Капустин Яр в направлении озера Балхаш был произведен пуск первого аппа-
рата по баллистической траектории. Он получил индекс БОР-4С поскольку вместо штатной
«бурановской» ТЗП имел уносимую абляционную теплозащиту из материала марки ПКТ-ФП
(на основе фенол-формальдегидных смол, аналогичный ТЗП спускаемых аппаратов кораблей
«Союз»). Успешный суборбитальный полет подтвердил надежность теплоизоляции и борто-
вой аппаратуры, эффективность органов управления. На основе полученной информации
были внесены некоторые изменений в конструкцию и началась подготовка к орбиталь-
ному полёту. Абляционная теплозащита корпуса БОРа «на всякий случай» была оставлена,
но меньшей толщины. Поверх нее на тонкую обшивку из того же алюминиевого сплава, что
и обшивка «Бурана» была наклеена «бурановская» теплозащита. Так же поступили и с
носовым коком. Для теплозащиты консолей крыла была выбрана другая схема. Поскольку
толщины крыла для размещения теплозащиты нужной толщины не хватало, внутреннюю по-
лость конструкции крыла заполнили пористым фетровым материалом, пропитанным специ-
альным составом на основе воды. Испарение воды в случае перегрева металлической
конструкции должно было обеспечить эффективное охлаждение во время интенсивного
нагрева на траектории спуска в атмосфере.
Было ясно, что из соображений секретности сажать аппарат нужно во внутренний
водоём. По траектории полёта это были либо Черное море, либо озеро Балхаш. Но конс-
трукторы системы управления и навигации не давали 100%-ой гарантии попадания в эти
водоёмы. Поэтому решили сажать первые ракетопланы в акваторию Индийского океана.
Для связи с БОРом-4 в первом пуске были привлечены корабли слежения «Космонавт
Пацаев», «Космонавт Добровольский», плавбаза «Петропавловск» и 7 кораблей поисковой
группы от ВМФ. Пуск состоялся 4 июня 1982г. ТАСС сообщил об очередном з апуске ИСЗ
«Космос-1374» в целях продолжения космических исследований. На втором витке БОР-4
вошел в атмосферу вблизи берегов Индии и, совершив боковой маневр на 600км. южнее
траектории орбитального полета, приводнился в водах Индийского океана в 560км. южнее
Кокосовых островов. Координаты посадки расходились с расчётными почти на 200км.
Поскольку скрыть присутствие у берегов Австралии целой флотилии кораблей ВМФ СССР
было невозможно то над нашими кораблями постоянно
кружили австралийские разведывательно-патрульные
самолеты Р-3С «Орион» и к месту посадки кроме нашей
флотилии направились корабли ВМС Австралии. После
суточного перехода первым к месту приводнения подо-
шел наш поисковый корабль, с которого был спущен
катер со специалистами которые должны были ввести в
бортовую систему аппарата специальный код, блокирую-
щий систему самоликвидации. Хотя суда австралийских
ВМС и опоздали тем не менее патрульные самолеты с
воздуха детально отсняли весь процесс вылавливания
и подъёма ракетоплана на палубу «Петропавловска». |  | |
Второй полет БОРа-4 был также запланирован с посадкой в районе Кокосовых о-вов.
В обеспечении этого полета участвовали корабли Академии наук СССР «Космонавт Волков»,
«Космонавт Беляев», теплоход «Чумикан» и боевые корабли тихоокеанского и черномор-
ского флотов. Все корабли рассредоточились в радиусе нескольких сот километров,
чтобы максимально быстро найти аппарат и первыми поднять его на борт.
В марте 1983г. очередной БОР-4 («Космос-1445») совершил свой полет. Как только
наши корабли устремились в район его посадки (в 556км. южнее Кокосовых о-вов), пат-
рульные самолёты Р-3С «Орион» австралийских ВВС ни на минуту не оставляли их без
присмотра. Ближе всего к месту посадки оказался «Чумикан» который и поднял аппарат
на борт. К этому моменту в районе приводнения находились уже корабли и вертолёты ВМС
Австралии детально отснявшие подъём аппарата. Анализ фотографий показал, что в носо-
вой части имеются иллюминаторы как у пилотируемого аппарата, а теплозащитное покры-
тие, как и на «Шаттле», состоит из небольших пластин. Эти фотографии были опублико-
ваны во многих изданиях западной прессы и, благодаря упорному нежеланию СССР при-
знать наличие работ по созданию многоразового пилотируемого ОС, долгое время давали
богатую пищу для разного рода «измышлений» и «домыслов». Высказывалась мысль, что
«русские в самое ближайшее время готовы произвести запуск своего мини-шаттла или уже
сделали это». Действительно БОР-4 не был похож на аппарат, предназначенный для
«исследования верхних слоев атмосферы и ближнего космоса», как его всякий раз назы-
вали в сообщениях ТАСС. В начале 1989г. (уже после успешного полета «Бурана) в
американском журнале Scientific American появилась статья где говорилось: - «Еще
одним добавлением к советскому комплексу космических средств является небольшой кос-
мический самолет многоразового использования ...Его существование было обнаружено
несколько лет назад, когда с самолета австралийских ВВС, был сделан снимок модели
космического самолета, выполненной в уменьшенном масштабе... Действительный косми-
ческий самолет, вероятно, в 2-3 раза больше, чем эта модель. Западные специалисты
полагают, что... на борту самолета может находиться экипаж из 2-3 человек и совсем
небольшой груз; самолет, вероятно, способен производить посадку на стандартной
взлетно-посадочной полосе». Иностранным специалистам было трудно предположить, что
запуски этих аппаратов проводятся только с целью отработки теплозащиты для другого
ОС с другой аэродинамической компоновкой. Для сторонних наблюдателей, не знавших
историю создания БОРов, это выглядело бы как расточительная трата средств. В БОРах
ясно угадывались черты будущего многоразового пилотируемого космического корабля, и
вполне естественно, что за рубежом возникла уверенность, будто бы СССР разрабатывает
ОС по аэродинамической схеме «несущий корпус». Рассматривая БОР-4 как его масштабную
модель, путем экстраполяции с использованием законов подобия иностранные специалисты
получили приблизительные характеристики будующего ОС. Вот как описывает его
Г.Мэттьюс в книге «The Secret Story of the Soviet Space Shuttle», выпущенной в 1994г.
«Этот аппарат должен был иметь длину 12,5 м. размах крыльев 9,5 м. и массу около 13-
15т. Разрабатывался он как перехватчик, вооруженный ракетами класса «космос-космос».
Для выведения на орбиту предполагалось использовать еще только создаваемую ракету
SL-16» (западное обозначение РН «Зенит-2»). Как видим ошибся он незначительно. После
создания РН «Энергия» в середине 80-х иностранным специалисеам стало ясно, что совет-
ский ОС может создаваться не только под «Зенит», но и под РН «Энергия», а значит -
иметь гораздо большие размеры и массу (он даже даже получил свое собственное имя –
«Ураган»). Эту точку зрения наглядно продемонстрировал немецкий журнал (ГДР) «Freie
Welt» когда в декабре 1987г. опубликовал предполагаемый внешний вид МКС «Энергия -
Ураган». Самое интересное в том, что «Буран» в самом деле мог быть именно таким
если бы на Совете Главных конструкторов 11 июня 1975г. было принято предложение
Г.Лозино-Лозинского взять за основу советского ОС проект 305-1, разрабатывавшийся на
базе ОС «Спираль».
Первые пуски показали надёжность системы управления, что позволило перенести зону
приводнения в Черное море. 27 декабря 1983г. совершил свой орбитальный полёт третий
БОР-4 («Космос-1517»). Западным спецслужбам удалось установить только факт передачи
кораблями слежения сообщения о выдаче над северной Атлантикой тормозного импульса.
После этого аппарат совершил приводнение в Черном море западнее Севастополя. 19
декабря 1984г. совершил полет «Космос-1616», но, к сожалению аппарат потерян поис-
ковой службой (очевидно утонул). По западным данным было еще два полета выполненные
по суборбитальной траектории с максимальной высотой 130 км.– 04 июля 1984г. и 20
октября 1987г. В отечественных источниках об этих полетах не упоминается. Интересно,
что трасса атмосферного участка спуска аппаратов БОР-4 при приводнении в Черном море
проходила на высоте 60-80км. через воздушное пространство стран-членов НАТО (Велико-
британии и ФРГ), что юридически являлось нарушением их государственных границ.
В результате испытаний, проведенных на летающих моделях БОР-4, было определено
распределение температур по поверхности и толщине многоразовой неуносимой теплоза-
щиты радиационного типа, получены данные о поведении ее элементов в условиях плани-
рующего полёта в атмосфере и решены некоторые конструктивные вопросы. Анализ полу-
ченных результатов позволил оценить степень опасности потери теплозащитных плиток и
наметить мероприятия по уменьшению массы теплозащиты «Бурана».
Добавим, что на базе БОР-4 разрабатывались маневрирующие боевые блоки космичес-
кого базирования, основной задачей которых была бомбардировка Америки, но об этом в
другой статье. Позднее на модифицированном БОР-4 в соответствии с совместной с
Европейским космическим агентством программой были проведены исследования по отра-
ботке конструкции ТЗП западноевропейского ОС «Гермес».
БОР-5
Полученный опыт позволил перейти к проверке в натурных условиях выбранной аэроди-
намической компоновки ОС «Буран». Для этого был создан БОР-5, представляющий собой
модель «Бурана» в масштабе 1:8. Для исследования проблем теплопередачи он оснащался
соответствующими средствами измерения. БОР-5 изготавливался на ЭМЗ им. Мясищева при
участии специалистов ЛИИ и НПО «Молния».
БОР-5 запускались с полигона Капустин Яр в сторону полигона в Сары-Шаган (Казах-
стан). Поскольку на них проверялась аэродинамика ОС на атмосферном участке полёта,
то запуск на околоземную орбиту не требовался. РН «Космос-3М» с аппаратом массой
1450кг. достигала высоты около 210км. после чего верхняя ступень РН дополнительным
импульсом ускоряла БОР-5 и ориентировала для обеспечения требуемых условий входа в
атмосферу. Затем происходило разделение и БОР-5 продолжал полет по баллистической
траектории, входя в атмосферу (на высоте 100км.) со скоростью от 7,3 до 4км/с. С
высоты около 50км. полет проходил с программным изменением углов крена и атаки по
штатной траектории «Бурана», при этом скорость была на 30-65% выше предельной для
«Бурана». Управление БОРом-5 вне атмосферы осуществлялось газореактивными соплами, а
в атмосфере -рулевыми поверхностями самолетного типа, которые впервые в нашей стране
были применены на таких больших скоростях. С высоты 7-8км. БОР-5 тормозился по
крутой спирали, и на высоте 3км. выпускался парашют, на котором аппарат приземлялся
с вертикальной скоростью 7-8м/с. Дальность полета БОР-5 от точки старта до призем-
ления составляла около 2000км. Наверху задней части первых четырех БОР-5 были уста-
новлены макеты вспомогательных воздушно-реактивных двигателей (ВРД), что соответство-
вало первоначальному варианту конструкции «Бурана». На пятом аппарате их уже не
было. Носовой обтекатель и передние кромки крыла «Бурана» нагревались при спуске
более чем до 1200 град. что было пределом для композиционных материалов «углерод -
углерод». А поскольку БОР-5 был уменьшенной моделью «Бурана» и его крыло имевшее
меньшую толщину и,соответственно боле острые передние кромки, то их температура при
входе в плотные слои атмосферы была выше чем у «Бурана», что требовало использования
теплозащитных материалов с предельными температурами до 2000град. Поэтому для БОР-5
было принято решение ограничить максимальную скорость полета числом М=15 и исполь-
зовать для защиты большей части поверхности абляционное ТЗП из материала МСП-К
(рабочая температура до 1700-1800град.) на основе кварцевого волокна и хром-алюминий-
фосфатного связующего (минерального стеклопластика). Носовой обтекатель был изготов-
лен из вольфрамово-молибденового сплава. Также на аппарате испытывалась радиопроз-
рачная теплозащита - стеклопластик с кремнеземным наполнителем.
Всего было проведено 5 (по некоторым источникам 6) суборбитальных запусков.
Первый запуск состоялся 6 июля 1984г. Полёт осуществлялся по программе лётно-конс-
трукторских испытаний РН, доработанной под модель БОР-5, с проверкой функционирова-
ния систем БОРа. Но модель не отделилась от РН и разбились при падении на землю.
Второй полёт 17 апреля 1985г. как и последующие 27 декабря 1986г. 27 августа 1987г.
22 июня 1988г. прошли нормально. Первые два полета показали, что в большинстве
термически нагруженных зон (носовой кок и передняя кромка крыла) имело место повреж-
дение поверхности с существенным изменением аэродинамики аппаратов. Для исключения
влияний этих повреждений на аэродинамические характеристики на последних 3-х аппара-
тах носовой кок и передняя кромка крыла были выполнены из тугоплавкого молибденового
сплава. После этих мероприятий повреждений не наблюдалось, и аэродинамические харак-
теристики существенно улучшились.
Использование аппаратов БОР-5 позволило уточнить характеристики продольной устой-
чивости и управляемости, а также эффективность органов управления при скоростях от
17,5 до 1,5М и углах атаки 40-16град. определить основные аэродинамические характе-
ристики (при этом фактическое аэродинамическое качество оказалось несколько выше
расчетного), а также исследовать распределение воздушного давления на поверхности
фюзеляжа и крыла, уточнить характеристики теплообмена. В целом запуски моделей БОР-4
и БОР-5 позволили провести испытания конструкции ТЗП в реальных условиях полёта
«Бурана», уточнить аэродинамические характеристики и откорректировать его аэродинами-
ческую компоновку.
БОР-6
В конце 80-х всем казалось, что ещё многое впереди. Большим нерешённым вопросом
ещё оставалось обеспечение радиосвязи через плазму при входе в плотные слои атмос-
феры. 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 охлаж-
даемыми антеннами, вынесенными в набегающий поток. Но постепенное свертывание, а
затем и полное закрытие программы «Буран» не позволили завершть начатые работы.
Впервые широкой отечественной и международной общественности БОРы были продемон-
стрированы на первой в нашей стране международной авиационно-космической выставке
«Авиация-90», проходившей в 1990г. в Москве на ВДНХ. Перед входом в новый павильон
были выставлены, слетавшие в космос аппараты БОР-4 и БОР-5. Затем они демонстрирова-
лись на выставках «К звёздам-91», «МосАэрошоу-91» и -93». На МАКС-95 эти модели уже
не просто демонстрировались, а рекламировались как полноценные лётно-эксперименталь-
ные комплексы для опережающих исследований в области гиперзвуковых технологий и
создания воздушно-космических аппаратов. Но в силу многих причин БОРы пока не вос-
требованы на рынке высоких технологий ни в нашей стране, ни за рубежом. Постепенно
некоторые их них «осели» в экспозициях зарубежных музеев и в частных коллекциях.
Наверх
|
