Воздушно-реактивная двигательная установка орбитального корабля "Буран" (11Ф35)

Промежуточный вариант "Бурана" предусматривал установку воздушно-реактивных двигателей (ВРД). Это обусловливалось тем, что все аэродромы для посадки "Бурана" расположены на территории бывшего СССР, и в течении суток возникало достоточно много "глухих" витков, посадка с которых невозможна. Из этой ситуации могло быть два принципиальных выхода: расширить количество аэродромов (но "Буран" создавался как военный объект, а стратегические союзники были расположены "компактно" к границам СССР, Куба же была слишком близка к территории потенциального противника), либо повысить энерговооруженность атмосферного участка за счет установки ВРД. Конструкторы выбрали второй путь.

Взлет на форсаже палубного истребителя Су-33 (Су-27К)

Двигатель АЛ-31Ф на транспортировочной тележке

В качестве двух ВРД для установки на орбитальном корабле "Буран" был выбран хорошо зарекомендовавший себя на истребителе Су-27 ТРД АЛ-31Ф разработки КБ им.А.Люльки. Двигатель развивает стендовую тягу 12500 кгс на режиме "полный форсаж" и 7770 кгс - на режиме "максимал". Удельный расход топлива на максимальном режиме работы 0.75 кг/(кгс*ч), на форсаже - 1.92 кг/(кгс*ч), минимальный крейсерский удельный расход топлива составляет 0.67 кг/(кгс*ч). Высоконапорный двухкаскадный компрессор обеспечивает 23-кратное сжатие поступающего воздуха при расходе его 110 кг/с и степени двухконтурности около 0.59. Температура газов перед турбиной 1665°К. Сухая масса двигателя 1530 кг, удельный вес 0.122; габаритная длина - 4950 мм, максимальный диаметр - 1180 мм, диаметр входа - 905 мм.

С двигателей сняли ставшую ненужной для бурановских режимов полета форсажную камеру, разместив их сверху в хвостовой части фюзеляжа по бокам от киля в аэродинамически затененном (на участке гиперзвукового полета) месте. Наличие двух ВРД значительно увеличивало располагаемую боковую дальность при спуске с орбиты и упрощало управляемую посадку.

Однако при всех выгодах наличие ВРД породило и ряд существенных проблем:

- сами ВРД было необходимо либо серьезно дорабатывать для того, чтобы двигатели могли безвредно переносить ракетный старт и длительное воздействие факторов космического полета (космического вакуума, перепадов температур и т.д.), либо организовывать защиту от вредных воздействий;

- возникали серьезные технические проблемы, связанные с запуском двигателей в разреженных верхних слоях атмосферы на большой скорости (необходимость подпитки кислородом и т.д.) при возвращении корабля после космического полета. Решение всех проблем, равно как и доработка двигателей, приводила к росту стоимости и существенному увеличению сложности и сроков доводочных работ;

- наличие на борту двух ВРД требовало оснащение штатного орбитального корабля дополнительными авиационными системами (топливной с запасами керосина на борту, системами управления двигателями, пожаротушения и др.), что наряду с весовыми потерями и изменениями центровки уменьшало эффективность ОК как транспортоного средства.

Установка двух "штатных" ВРД на орбитальном корабле "Буран" (но не их запуск при возвращении из космоса) была отработана в реальных атмосферных полетах на самолете-аналоге БТС-02 ГЛИ (Большое Транспортное Судно второе для Горизонтальных Летных Испытаний). Двигатели размещались в специальных, несколько утопленных в фюзеляж мотогондолах, оборудованных закрывающимися крышками и покрытых штатной плиточной теплозащитой.

Технологическое членение мотогондолы "штатного" ВРД "АЛ-31 (агрегат ВРДУ) изделия 11Ф35:
Слева - оболочка, справа - каркас (силовой набор): 1 - передняя заглушка; 2 - носок; 3 - шпангоут О; 4 - панели; 5 - панели ЦЧ; 6 - шпангоут №12; 7 - шпангоут №12А; 8 - панели; 9 - шпангоут №13; 10 - задняя заглушка; 11 - лонжероны; 12 - шпангоуты.

Поскольку программой испытаний самолета-аналога БТС-02 ГЛИ предусматривался обычный самолетный взлет с ВПП аэродрома, а энерговооруженности двух нефорсированных ТРД АЛ-31 (2х7770 кг) не хватало, конструкторы установили еще два форсированных ТРД АЛ-31Ф (2х12500 кг) в обычных мотогондолах по бокам фюзеляжа, создающих небольшой кабрирующий момент для облегчения взлета (наряду с носовой стойкой шасси увеличенной высоты).

Хвостовая часть   фюзеляжа самолета-аналога БТС-02 ГЛИ: (слева - подготовка к полету, в центре - вид сбоку-спереди, справа - вид из задней полусферы). Условные обозначения: 1 - крышка-заглушка воздухозаборника "штатного" двигателя в открытом положении; 2 - мотогондола "штатного" двигателя АЛ-31 с имитацией внешней теплозащиты; 3 - мотогондола-обтекатель дополнительного форсированного двигателя АЛ-31Ф; 4,9 - имитаторы двигателей орбитального маневрирования; 5 - расщепленный воздушный тормоз - руль направления; 6 - стропы тормозного парашюта; 7 - выходное устройство - сопло "штатного" двигателя АЛ-31; 8 - регулируемое сопло форсированного двигателя АЛ-31Ф; 10 - балансировочный щиток; 11 - наземный персонал; 12 - "штатный" двигатель АЛ-31 в мотогондоле, вид сзади; 13 - отсек тормозного парашюта; 14 - хвостовые блоки ОДУ с имитацией двигателей управления

К первому полету "Бурана" двигатели АЛ-31 были еще не готовы - не успели отработать их раскапсюлирование на этапе сверхзвукового спуска в атмосфере и запуск после пребывания в ваккууме.

С другой стороны, грузоподъемность РН "Энергия" ко второму запуску осенью 1988 года еще не отвечала заложенным требованиям и существовал дефицит массы полезного груза, что подтверждает в своем письме заместитель Главного конструктора НПО "Энергия" Игорь Садовский. Поэтому, учитывая также все факторы технического риска, связанные с первым испытательным полетом "Бурана", от использования ТРД в первом полете 15 ноября 1988 года отказались.

Демонтах шпангоутов мотогондолы и арматуры для крепления ТРД АЛ-31	Подготовка образовавшихся после демонтажа мотогондол ниш для зашивки
Приборная доска в командном отсеке. РУД ВРДУ внизу по центру между двумя рабочими местами пилотов	РУД ВРДУ крупныи планом

Однако в связи с тем, что изготовление и оборудование летных образцов уже шло полным ходом, конструктивно-силовую схему планера менять было поздно и ниши в ХЧФ под установку двигателей (см. фотографии) зашили панелями обшивки и закрыли гибким теплозащитным покрытием. Снятие ВРДУ с летных экземпляров ОК потребовало повторных продувок в аэродинамических трубах (изменился характер обтекания ХЧФ) и небольших доработок (возросли аэродинамические нагрузки на вертикальное оперение и изменилась центровка орбитального корабля). Снятие двигателей не повлекло внутренние изменения конструкции корабля, поэтому в первом полете в командном отсеке на центральной консоли (между центральным пультом и панелью приборной доски N5) между креслами пилотов остались даже спаренные РУД (рычаги управления двигателями).
Успешный первый полет и безмоторный спуск в атмосфере подтвердил правильность принятых решений, но вопрос применения двух ТРД АЛ-31 в последующих полетах остается открытым. В будущем, что согласно И.Садовскому, для расширения маневренных возможностей на участке атмосферного спуска на орбитальных кораблях двигатели АЛ-31 могли быть снова установлены.

- История создания "Бурана";

- Полет "Бурана";

- Описание "Бурана" в книге "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П.Королева: 1946-1996";

- Описание "Бурана" в книге Б.И.Губанова "Триумф и трагедия "Энергии". Размышления Главного конструктора";

- Глава "Многоразовая космическая система "Энергия-Буран" из книги В.Е.Гудилина, Л.И.Слабкого "Ракетно-космические системы: история, развитие, перспективы"