|   
Советская копия 
шаттла - многоразовая космическая 
системас орбитальным самолетом ОС-120
     
			"Твердо знаю, чего мы делать точно НЕ 
			будем - не будем копировать 
			американский шаттл"! 
			
			академик 
			В.П.Глушко   
По мере продвижения в США работ над
шаттлом росла и тревога наших экспертов. 
Особую озабоченность вызывала выбранная размерность грузового отсека 
шаттла и его грузоподъемность - возникло устойчивое 
предположение, что габариты грузового отсека выбраны специально для обеспечения 
возможности снимать с орбиты советские орбитальные станции "Салют" 
и "Алмаз". В 
правительственном Постановлении N П137/VII 
от 17 мая помимо организационных вопросов содержался пункт, обязывающий 
"…министра С.А.Афанасьева и В.П.Глушко подготовить в 
4-х месячный срок предложения о плане дальнейших работ". Что и было сделано в 
рамках представленной в середине 1975 г. "Комплексной ракетно-космической 
программы". После 
многодневного обсуждения программы Совместный научно-технический совет МОМ и МО 
настоял на смене приоритетов в интересах ГУКОСа, выдвинув на первый план 
необходимость более подробного рассмотрения вопросов создания МКС типа 
Space 
Shuttle, и в первую очередь - доработки 
"Комплексной ракетно-космической программы" в части более детальной проработки 
МКС. Так во второй половине 1975 г. в проекте программы появился новый том - 1Б 
"Технические предложения", в котором были приведены состав, назначение и 
основные характеристики МКС "Буран" с крылатым 120-тонным орбитальным самолетом, 
получившим индекс "ОС-120".В этом же томе с участием МОМ, Министерства авиационной промышленности (МАП), МО 
и АН
СССР 
был сделан окончательный выбор размерности ОК в пользу тяжелого корабля. Это 
обосновывалось тем, что, во-первых, научные и технические проблемы, решаемые при 
создании "большого" и "малого" ОК - похожи (создание новых конструкционных и 
теплозащитных материалов, обеспечение аэродромной посадки, освоение жидкого 
водорода в качестве высокоэффективного горючего и т.д.) и время для их 
решения потребуется одинаковое, а во-вторых - система по своим параметрам не 
должна уступать американскому шаттлу.
   
Конечно, нашим конструкторам при выборе 
концепции МКС было гораздо проще: в то время как в США только группа Максима 
Фаже в техническом директорате  
MSC 
(NASA) 
за два года (1970-72 гг.) детально проанализировала 60 (!) принципиально 
различных компоновок "космического челнока", в НПО "Энергия" сразу взяли за 
основу итоговую компоновку  
Space 
Shuttle. Другими 
словами, американцы сэкономили нам два года поисков, уведя в конце концов за 
собой по неоптимальному "полумногоразовому" пути. 
 По 
проекту МКС с орбитальным кораблем ОС-120 очень напоминала американскую систему 
Space 
Shuttle
с той лишь разницей, что вместо двух 
ТТУ, выполнявших на шаттле роль первой ступени, мы 
предложили четыре  
унифицированных жидкостных ракетных блока, работающих на 
освоенном топливе керосин (РГ-1) - жидкий кислород. Этот выбор основывался на 
реальном учете состояния твердотопливного двигателестроения в нашей стране, а 
также на стремлении получить большую энерговесовую отдачу  
I 
ступени для компенсации потерь в массе полезного груза из-за более высокой, по 
сравнению с американской, географической широты старта. Кроме того, при этом 
принималась во внимание возможность получения меньшей конечной массы блоков
I 
ступени, что упрощало проблемы их спасения при возвращении на твердый грунт для 
многоразового использования. 
Первый вариант нашей МКС "Буран" 
имел стартовую массу 2380 т и состоял из четырех модульных блоков "А"  
I 
ступени, оснащенных перспективным ЖДР РД-123 с тягой на уровне моря 600 тс, 
сгруппированных вокруг подвесного топливного отсека, который вместе с 
орбитальным самолетом ОС-120 образовывал вторую ступень системы выведения. 
Модульные блоки первой ступени предполагалось спасать для повторного 
использования. Одноразовым элементом системы являлся только топливный отсек 
второй ступени, который имел аналогичную  
Space 
Shuttle
 
компоновку: в верхней части размещался бак с окислителем, в 
нижней - бак с горючим (жидкий водород). Баки не имели общей теплоизолированной 
стенки и разделялись силовым межбаковым отсеком, внутри которого размещались 
аппаратура бортовых систем, а к наружнему силовому поясу-шпангоуту через верхние 
силовые узлы крепились боковые блоки  
I 
ступени. 
Уровень советских производственных 
технологий наложил свой отпечаток - наша МКС получилась тяжелее 
шаттла. Подвесной топливный отсек  
II 
ступени, при массе заправляемого топлива примерно равной массе топлива системы
Space 
Shuttle, был принят в 
проекте с худшими массовыми характеристиками, что было связано с отставанием от 
американского уровня как по механическим конструкционным материалам, так и по 
технологии изготовления крупногабаритных баковых систем. Указанные особенности 
также делали целесообразным применение на  
I 
ступени жидкостных ракетных блоков с повышенными, по сравнению с 
твердотопливными, энергетическими возможностями. 
Орбитальный самолет по аналогии с 
Space 
Shuttle
представлял собой многоразовый космический аппарат 
самолетного типа, что обеспечивало ему широкие возможности для бокового маневра 
при спуске и горизонтальную посадку на специальную посадочную полосу. Отметим, 
что по воспоминаниям проектировщиков, орбитальный самолет ОС-120 разрабатывался 
в спешке, без глубокой проработки конструкции и условий применения, и являлся 
формальным, "на скорую руку", ответом на возникший интерес заказчика. 
ОС-120 должен был иметь три перспективных многоразовых 
кислородно-водородных ЖРД 11Д122 (разработки КБХА) тягой по 250 тс  
c 
удельным импульсом 353 сек на земле и 455 сек в вакууме. Размещение маршевых ЖРД 
на ОК имело целью обеспечить их многократное использование и сократить стоимость 
эксплуатации системы, однако при этом была невозможна автономная отработка 
системы выведения и затруднена автономная летная отработка и транспортировка
орбитального самолета. 
			Советский аналог 
			орбитальной ступени 
Space 
			Shuttle
 - вариант "ОС-120" получался тяжелее (полная 
			стартовая масса 155,35 т, масса на орбите ИСЗ 120 т включала 30 т 
			полезного груза, посадочная - 89 т) за счет применения на пилонах в 
			хвостовой части двух РДТТ системы аварийного спасения, 
			предназначенных для экстренного отделения ОК от топливного отсека 
			при возникновении аварийной ситуации на участке выведения. Все 
			другие главные проектно-конструкторские решения были скопированы с 
			шаттла, вплоть до размещения кормовых блоков двигателей 
			ориентации и орбитального маневрирования вместе со всей арматурой и 
			запасами топлива в двух хвостовых мотогондолах, выступающих за 
			внешние обводы фюзеляжа. 
 
	  ОС-120 выглядел "грузно и тяжело", в первую очередь за счет 
			сглаженной "квадратности" поперечных сечений фюзеляжа. Из-за 
			массивных угловатых форм он был лишен той утонченности и изящества, 
			свойственных гиперзвуковым крылатым аппаратам. Недостаточная 
			проработанность аэродинамики, выразившаяся в наличии больших плоских 
			поверхностей и рубленных форм, несла на себе "родовые черты" 
			ракетостроительной фирмы, имевшей богатый опыт проектирования 
			спускаемых аппаратов с малым аэродинамическим качеством. 
			   
				
					|  
					
			
			Аэродинамическая компоновка орбитального самолета 
					ОС-120:1 - носовой блок импульсных двигателей 
					реактивной системы управления; 2 - передние иллюминаторы 
					пилотской кабины; 3 - верхние иллюминаторы констроля 
					стыковки (2 шт.); 4 - подвижные створки грузового отсека (8 
					шт.); 5 - сопло маршевого кислородно-водородного ЖРД 11Д122 
					(3 шт.); 6 - люки системы наддува и вентиляции планера (по 6 
					шт. с каждого борта); 7 - теплозащитные секции передней 
					кромки крыла; 8 - двухсекционные элевоны; 9 - выхлопной 
					патрубок вспомогательной силовой установки; 10 - левая 
					хвостовая мотогондола; 11 - правая хвостовая мотогондола; 12 
					- хвостовые блоки импульсных двигателей реактивной системы 
					управления в правой и левой мотогондолах; 13 - двигатель 
					орбитального маневрирования (2 шт, в правой и левой 
					мотогондолах); 14 - балансировочный щиток; 15 - корпус 
					сбрасываемого РДТТ системы аварийного спасения (САС); 16 - 
					контейнер тормозного парашюта в основании киля; 17 - сопло 
					РДТТ САС; 18 - киль; 19 - двухсекционный руль направления
 |  
			Аэродинамика советского шаттла была исправлена (как говорят 
			специалисты, "вылизана") только после 1976 г., уже на орбитальном 
			корабле  "Буран" (11Ф35), когда к проектированию подключилась 
			авиационная фирма -
НПО "Молния". 
Согласно оценкам, стоимость 
создания МКС с кораблем ОС-120 была близка к объявленной стоимости разработки 
шаттла, 
однако при расчетах не учитывались затраты на разработку самолета-носителя 
Ан-124 и посадочных комплексов нового корабля. 
При разработке первого варианта МКС 
были выявлены некоторые особенности и трудности в реализации проекта,  
связанные с недостаточным опытом создания элементов авиационно-космических 
систем, производственно-технологическими возможностями промышленных предприятий 
и испытательно-отработочной базы. Проектировщики предполагали, что не только сам 
корабль ОС-120 будет похож на шаттл, но 
и технология его транспортировки и методика проведения начального этапа летной 
отработки (в частности, атмосферные полеты) будут 
повторять американские. В начале наших работ по МКС 
ситуация была далеко не блестящей. Вот как через 13 лет о состоянии дел в нашей 
ракетно-космической отрасли напишет Игорь Садовский, 
первый Главный конструктор МКС:"На период 1974-1977 гг. 
наше отставание от США оценивалось в 15 лет. Оно выражалось в отсутствии у нас 
стендов, заводов и опыта работы с большими массами жидкого водорода, опыта 
работы по многоразовым ЖРД, необходимой (по мнению начальника ЦАГИ Г.П.Свищёва) 
аэродинамической базы, опыта по крылатым КА, не говоря уже об отсутствии такого 
аналога, как Х-15 в США, опыта авиационных 
транспортировок, да и отсутствия самолетов класса "Боинг-747".
  МКС 
с кораблем ОС-120 при равенстве с 
шаттлом 
по выводимой на орбиту массе полезного груза имела лучшие энергетические 
возможности, обусловленные разной широтой старта. Действительно, расчетная масса 
полезного груза, выводимая ОС-120 с Байконура, 
составляет 30 т для круговой орбиты высотой 200 км и наклонением
i 
= 50,7º. Система  
Space 
Shuttle, 
стартуя с мыса Канаверал, выводит 29,5 т на круговую орбиту высотой 185 км с 
наклонением  
i 
= 28,5º. Благодаря большей близости к экватору при запуске в восточном 
направлении 
шаттл 
получает дополнительный прирост орбитальной скорости за счет собственного 
вращения Земли. Если принять условия пусков ОС-120 и 
шаттла 
одинаковыми (равные наклонения, широта старта и высоты круговой орбиты), то наша 
система была способна вывести больший полезный груз, чем 
шаттл: 
			- 
			на ~ 5,4 т (или на ~ 18%) при наклонении
			
			i 
			= 28,5º, 
			- 
			на ~ 3,5 т (или на ~ 12%) при наклонении
			
			i 
			= 90º-97º. 
 Таким 
образом, 
вариант МКС с кораблем ОС-120 не уступал 
американской системе 
Space 
Shuttle по 
своим основным летно-техническим характеристикам и удовлетворял требованиям, 
которые определились в ходе исследований, проведенных в организациях МОМа и МО 
СССР. 
Одновременно с этим он имел резервы для повышения весового совершенства и 
эффективности. В частности, улучшение конструкции, применение более совершенных 
конструкционных и теплозащитных материалов с использованием прогрессивной 
технологии должны были улучшить массовые характеристики кислородно-водородного 
топливного отсека. 
В то же время, являясь 
фактической копией 
шаттла, 
ОС-120 унаследовал и все его основные недостатки: 
			- 
			сложность автономной летной отработки системы выведения без
			
			II 
			ступени и необходимость проведения испытательных пусков только 
			совместно с дорогостоящим ОК. Более того, за плечами проектировщиков 
			ОС-120 был печальный опыт неудачных пусков 
			Н1 
			совместно с лунным экспедиционным комплексом, который так и не 
			удалось вывести на орбиту из-за четырех аварий РН; 
			- 
			большой объем доработок системы выведения МКС в случае необходимости 
			создания в 
			СССР 
			самостоятельного тяжелого носителя для решения в космосе специальных 
			военных и научных (в том числе лунных) задач; 
			- 
			необходимость передачи тягового усилия от маршевых ЖРД дополнительно 
			нагружает фюзеляж ОК, что увеличивает его массу и массу всего 
			корабля в целом; 
			- 
			расположение крупногабаритных ЖРД в хвостовой части корабля "портит" 
			аэродинамику, увеличивая донное сопротивление и снижая 
			аэродинамическое качество; 
			- 
			наличие крупных масс в хвосте обуславливает заднюю центровку пустого 
			корабля, что существенно снижает эксплуатационные диапазоны 
			центровок полезных грузов, размещаемых в грузовом отсеке. Этим 
			отчасти и объясняется тот факт, что за все время эксплуатации 
			шаттлов 
			ни в одном из
			более чем сотни полетов 
			ни разу 
			шаттл 
			не доставил на орбиту груз, близкий к максимальной грузоподъемности 
			корабля. Причина в том, что слишком сложно разработать единую или 
			составную полезную нагрузку общей массой 25-29 т с условием, чтобы 
			ее центр масс лежал в таком узком диапазоне корабельных координат. 
			Причем теоретически вывести такой груз на орбиту в штатном полете 
			
			Space Shuttle 
			может, но критическим является аварийный случай, когда при 
			возникновении нештатной ситуации во время старта необходимо 
			реализовать маневр возврата с полной загрузкой для посадки на ВПП в 
			районе стартового комплекса. В такой ситуации, когда нет возможности 
			избавится от полезного груза перед посадкой, его вес и положение 
			центра масс, обуславливающие общую центровку корабля, становятся 
			определяющими; 
			- 
			значительные размеры и масса ОС-120, связанные с установкой на нем 
			ракетных двигателей 
			II 
			ступени, что приводит к необходимости использования при его 
			транспортировке (перебазировании) тяжелого транспортного 
			самолета-носителя с грузоподъемностью порядка 100 т. В то время ОКБ 
			Олега Антонова в Киеве еще только приступило к проектным проработкам 
			тяжелого транспортного самолета Ан-124, и было совершенно очевидно, 
			что его создание потребует времени, превосходящего требуемые сроки. 
			Так и вышло - свой первый полет опытный образец "Руслана" совершил 
			только 21 декабря 1982 г., а к эксплуатационным полетам он был готов 
			еще спустя несколько лет, в то время как отработку ОС-120 
			планировалось начать уже в 1981 году. Но даже наличие 
			самолета-носителя требуемой грузоподъемности не решало проблему 
			летной отработки ОС-120 на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях; 
			- 
			МКС имела минимальную тяговооруженность 1,25, что не позволяло при 
			ухудшении конструктивного совершенства системы выведения 
			компенсировать потери полезного груза за счет увеличения стартовой 
			массы МКС (долива топлива в 
			I 
			или 
			II 
			ступень). 
Была еще одна проблема, 
казавшаяся в середине 1970-х гг. трудноразрешимой. Все дело в том, что на ОС-120 
помимо разрывных связей, которыми крепился корабль к внешнему топливному баку, 
имелись еще и внешние разрывные криогенные топливные 
магистрали большого сечения, которые необходимо было быстро и надежно закрыть 
после отделения топливного бака. Аналогов, как и опыта проектирования и 
эксплуатации таких большеразмерных клапанов, у нас не было, и их создание и 
отработка представлялись сложной инженерной задачей.К сказанному нужно добавить, что проект МКС с орбитальным самолетом ОС-120 из-за 
необходимости совместной отработки не позволял догнать по срокам программу 
создания 
Space 
Shuttle, хотя 
бы частично скомпенсировав имеющееся отставание.
 
 Все недостатки 
варианта МКС с орбитальным самолетом ОС-120 были выявлены при защите проекта на 
Совместном научно-техническом совете МОМ и МО и отражены в его решении от 29 
июля 1975 г. Решение предписывало НПО "Энергия" провести оптимизацию основных 
тактико-технических характеристик и уточнить облик МКС. Именно в результате 
последующей работы и появился вариант МКС с орбитальным 
кораблем ОК-92, "переросший" затем в известный всему миру "Буран". 
 
   
       
			
			 Всем, 
кто хочет узнать гораздо больше об аэрокосмических самолетах, 
мы рекомендуем нашу книгу (см. обложку слева) 
"Космические крылья", (М.:ООО "ЛенТа странствий", 2009. - 496с.:ил.). На 
сегодняшний день это самый полный русскоязычный рассказ об истории и технических 
особенностях десятков проектов авиационно-космических систем. Вот как об 
этом сказано в аннотации книги: "Книга посвящена этапу возникновения и развития крылатых 
ракетно-космических систем, которые рождались на "стыке трех стихий" - авиации, 
ракетной техники и космонавтики, и вобрали в себя не только конструктивные 
особенности данных видов техники, но и весь ворох сопровождающих их технических 
и военно-политических проблем.
 Подробно излагается история создания воздушно космических аппаратов мира - от 
первых самолетов с ракетными двигателями времен II Мировой войны до начала 
реализации программ Space Shuttle (США) и "Энергия-Буран" (СССР).
 Книга, рассчитанная на широкий круг читателей, интересующихся историей авиации и 
космонавтики, особенностями конструкции и неожиданными поворотами судьбы первых 
проектов авиационно-космических систем, содержит на 496 страницах около 700 
иллюстраций, значительная часть которых публикуется впервые."
 Содействие в подготовке публикации оказали такие предприятия 
авиационно-космического комплекса России, как
		НПО "Молния", 
НПО машиностроения, ФГУП РСК "МиГ", 
ЛИИ имени М.М.Громова, ЦАГИ, а также музей Морского космического флота. 
Вступительная статья написана генералом В.Е.Гудилиным, 
легендарной личностью нашей космонавтики.
 Получить более полное представление о книге, ее цене и 
возможностях приобретения можно на 
отдельной странице. Там 
же можно познакомиться с ее содержанием, оформлением, вступительной статьей
						Владимира Гудилина, 
предисловием авторов и выходными данными издания.
   |