Несмотря на всеобщее увлечение баллистическими ракетами, вызванное научно-техническим наследием Третьего рейха, в Советском Союзе нашлись конструкторы, которые, вопреки мнению руководства страны, не оставляли надежды возродить авиационно-космические системы. Само собой, разрабатываемые ими проекты выдвигались как альтернативные под какое-нибудь из многочисленных постановлений Совмина или под заказ от Министерства обороны. К сожалению, ни один из этих проектов не был доведен до серийного производства. Инертность мышления, недостаток средств, поглощаемых разработкой и строительством мощных межконтинентальных ракет, большая загруженность КБ — все это практически не оставляло советским авиационным конструкторам шанса довести свои проекты космопланов «до ума». Тем не менее такой шанс у них был…

В 1956 году в ОКБ-156 Туполева было создано новое подразделение «Отдел К», задачей которого была разработка беспилотных летательных аппаратов различного назначения. Постепенно это новое подразделение превратилось в полноценное конструкторское бюро. Его возглавил сам Андрей Туполев.

Одним из основных направлений работ «Отдела К» стало создание целой серии проектов беспилотных самолетов различного назначения, рассчитанных на крейсерские сверхзвуковые скорости, соответствующие 2,5 или 3 Махам, и обеспечивающих дальность полета в пределах от 3000 до 5000 километров.

Первым в длинном ряду был проект беспилотного ударного самолета «121» («Ту-121», «С»), предназначавшийся для поражения целей на дальностях до 4000 километров. Впервые в практике ОКБ конструкторам предстояло создать не только летательный аппарат со сверхзвуковой крейсерской скоростью полета, но и наземные стартовые средства к нему, а также контрольно-проверочный комплекс, обеспечиваюший подготовку и запуск.

Официально задание на проектирование самолета «С» («С» означает «Средний») ОКБ-156 получило в 1957 году. 23 сентября 1957 года вышло постановление Совета Министров № 1145-519 по разработке новой стратегической ударной системы на основе беспилотного самолета «С» (обозначение по КБ — «Ту-121»). К работам по различным элементам системы привлекалось большое количества предприятий и организаций авиационной, радиоэлектронной промышленности и других смежных отраслей военно-промышленного комплекса. Например, специально для «Ту-121» в ОКБ-300 Сергея Туманского создавался новый малоресурсный турбореактивный двигатель «КР-15-300» с длительной тягой на форсажном режиме 10 000 килограммов.

Для обеспечения эффективной работы ТРД на всех режимах полета отделом силовых установок КБ был спроектирован многорежимный подфюзеляжный воздухозаборник с многоскачковым полуконусным центральным телом, с системой слива пограничного слоя и отстреливавшимся ограничительным коллектором, оптимизировавшим работу двигателя и воздухозаборника, а также кольцевое эжекторное сопло. Для топливной системы были разработаны жесткие интегральные фюзеляжные баки-отсеки с надежной комбнированной системой герметизации.

Для беспилотного самолета проектировалась новая компактная ядерная боевая часть, полностью интегрированная с его системами. Система управления должна была быть автономной, программной, с возможностью использования астроинерциальной коррекции на маршруте полета к цели.

Для управления рулевыми поверхностями были созданы оригинальные теплоустойчивые компактные гидравлические привода, представлявшие законченные агрегаты с замкнутой гидросистемой и электроприводными гидронасосами.

Исходя из условий использования в конструкции самолета традиционных авиационных материалов, для него была задана максимальная скорость длительного полета в 2,5 2,6 Маха. Это позволило разработать достаточно легкую кон струкцию с использованием хорошо освоенных в промыш ленности алюминиевых сплавов, с минимальным исполь зованием жаропрочных стальных сплавов в наиболее напряженных элементах конструкции.

Большая работа была проведена по созданию мобильной пусковой установки. Необходимо было спроектировать пусковое устройство, обеспечивавшее надежный запуск беспилотного самолета в самых различных условиях.

Созданный в ОКБ Туполева беспилотный летательный аппарат «Ту-121» представлял собой цельнометаллический моноплан нормальной схемы. Основные характеристики: длина самолета — 24,77 метра, диаметр фюзеляжа — 1,7 метра, размах крыла — 8,4 метра, взлетная масса — 35 000 килограммов, масса пустого самолета — 7300 килограммов.

Крыло самолета в плане было треугольной формы, с углом стреловидности по передней кромке — 67°. Управляющие поверхности на крыле отсутствовали.

Все управление самолетом осуществлялось с помощью цельноповоротных киля и стабилизатора. Все три руля крепились на гаргротах-обтекателях, в которых размещались рулевые приводы. Передняя часть беспилотного самолета была занята аппаратурой управления и наведения на цель и отсеком с боевой частью. Здесь же находились агрегаты системы охлаждения. Средняя часть самолета была в основном занята топливными цельносварными баками.

Для старта самолета-снаряда использовались стартовые твердотопливные ускорители «ПРД-52» с тягой по 80 000 килограммов.

Стартовые двигатели устанавливались на направляющей пусковой установки и образовывали стартовый агрегат «РАТ-52». За время работы от 3,75 до 5 секунд стартовые ускорители сообщали самолету скорость порядка 165170 км/ч и выводили его на высоту 100 метров. Ускорители, по мере падения их тяги, после отделения самолета от пусковой установки разворачивались вокруг точек крепления к самолету и самостоятельно отделялись от него.

Маршевый двигатель при ресурсе 15 часов обеспечивал нормальную статическую тягу 10 тонн, а при форсажном режиме — до 15 тонн в течение 3 часов. Маршевая высота полета (около 20 километров) достигалась на удалении 200 300 километров от места старта. Точность наведения самолетаснаряда на цель обеспечивалась применением инерциальной системы наведения, астронавигационной системы «ЗемляАИ» и автопилотом «АП-85». При достижении расчетной точки изделие «С» переводилось в пикирование под углом около 50°. На высоте порядка 2 километров над поверхностью Земли должен был срабатывать специальный боевой заряд типа «205», разработанный в НИИ-1011.

При возникновении нештатных ситуаций изделие «С» самоликвидировалось. Самоликвидация производилась: при боковом отклонении от заданного курса или развороте, при внеплановом снижении ниже 15 километров, при пропадании бортового питания. Для снижения опасности и предотвращения серьезных разрушений при полете над своей территорией самоликвидация производилась при «пассивном подрыве» изделия без срабатывания боевого заряда.

После прохождения дистанции и перевода в пикирование самоликвидация производилась только с подрывом боевого заряда.

Во второй половине 1958 года в опытном производстве были собраны первые экспериментальные самолеты «121».

С 30 декабря 1958 года начались огневые испытания и отстрелы имитаторов на полигоне в Фаустово, позднее на полигоне во Владимировке. В ходе этих испытаний проверялась правильность выбранной системы запуска. Началась подготовка к летным испытаниям.

Летом 1959 года первый летный экземпляр самолета «121» был перевезен на испытательную базу ОКБ. 25 августа первенец беспилотного самолета-снаряда «Ту-121» ушел в полет.

Этот испытательный полет прошел успешно, затем было еще несколько успешных полетов, подтвердивших правильность выбранных технических решений. Показанная в ходе испытаний реальная дальность «Ту-121» позволяла при старте с территории СССР нанести атомный удар по любой точке в Западной Европе, Северной Африке и Азии. Всего было отстреляно пять изделий, уже шла речь о подготовке серийного производства. Однако 5 февраля I960 года вышло постановление Совета Министров, сворачивавшее все работы по этой беспилотной ударной системе. Советское военно-политическое руководством сделало окончательный выбор в пользу ударных стратегических средств на основе баллистических ракетных комплексов. Как мы помним, в то же самое время были свернуты работы по тяжелыми крылатым ракетам «Буря» и «Буран».

В ходе работ над «Ту-121» был подготовлен эскизный проект межконтинентального самолета-снаряда «Ту-123» (Изделие «Д» — «Дальний»), обеспечивавшего доставку боевой нагрузки (термоядерная боевая часть) на дальность 9000–9500 километров с точностью до 10 километров. Самолет-снаряд «Д» должен был совершать полет на высотах от 22 до 25 километров со скоростью 2500–2700 км/ч.

Предварительный проект представлял собой увеличенный по массе и габаритам самолет «Ту-121» («С»). Для увеличения дальности полета предлагалось увеличить запас топлива и установить новые более экономичные турбореактивные двигатели «НК-6». Систему управления «Ty-123» предлагалось выполнить астроинерциальной.

Работы по межконтинентальному снаряду были остановлены на стадии проекта вместе с работами по «Ту-121». Под шифром «123» в дальнейшем разрабатывался беспилотный разведчик (система «Ястреб»).

В конце 1950-х годов в связи с нарастанием угрозы внезапного ядерного удара со стороны США руководство Советского Союза приняло решение создать систему дальней беспилотной фото- и радиоразведки под шифром «Ястреб». Ответственность за решение этой задачи возложили на ОКБ Андрея Туполева.

Конструкторам ОКБ поручалось на основе опытного беспилотного самолета «Ту-121» спроектировать дальний беспилотный разведчик. В отличие от исходного самолета, в соответствии с новым назначением этот аппарат должен был оборудоваться аппаратурой фото- и радиоразведки, системами привода в заданную точку и спасения полученных разведывательных материалов. Дополнительно бюро поручалось проработать возможность многоразового использования перспективного разведчика.

Постановлением Совета министров от 16 августа 1960 года задавались необычайно жесткие сроки на создание системы заводские летные испытания должны были начаться в третьем квартале 1960 года, совместные испытания — через год, а уже в 1961 году завод № 64 в Воронеже должен был выпустить 18 серийных машин.

Новый беспилотный самолет-разведчик получил по ОКБ старое обозначение: самолет «123» («Ту-123») или «ДБР-1» («Дальний беспилотный разведчик»).

При проектировании «Ту-123» и системы «Ястреб» конструкторы столкнулись с целым рядом специфических проблем.

Помимо необходимости создания высокоточной разведывательной аппаратуры, сложнейшего навигационного комплекса и эффективной парашютной посадочной системы спасения носового отсека, нужно было продумать и обеспечить автономность базирования и применения самолета в условиях, «неподготовленных в инженерном отношении», решить задачу перебазирования его элементов своим ходом на расстояние до 500 километров с сохранением боеспособности, создать ряд систем автоматической проверки бортового оборудования, разработать и проверить на практике идеологию различных этапов эксплуатации разведчика, подготовить на этой базе необходимую эксплуатационную документацию для строевых частей.

В результате на свет появился уникальный разведывательный комплекс, ставший прототипом для ракетопланов конструкции Туполева.

«Ту-123» представлял собой цельнометаллический моноплан нормальной аэродинамической схемы с треугольным крылом. Габариты: длина самолета — 27,835 метра, высота — 4,781 метра, размах крыла — 8,414 метра, взлетная масса с ускорителями — 35 610 килограммов, масса пустого — 11 450 килограммов.

Крыло «Ястреба» не имело механизации и каких-либо рулевых поверхностей, его внутренние объемы не использовались.

Снизу-сзади на консолях крыла крепились антенны аппаратуры радиоуправления. Хвостовое оперение состояло из трех цельноповоротных рулевых поверхностей, ориентированных под углом 120° друг к другу и установленных на специальных наплывах, в которых размещались электрические рулевые машинки с водяным охлаждением. Эти поверхности управляли самолетом по трем каналам.

Фюзеляж типа монокок изготавливался из шести секций.

Носовая часть массой 2800 килограммов выполнялась спасаемой на парашютной системе. Она соединялась с хвостовой частью четырьмя пневмозамками. В ней размещалась разведывательная аппаратура, система кондиционирования, часть агрегатов воздушной системы, электро- и радиооборудование, четыре опоры шасси и основной посадочный парашют.

Для обеспечения доступа к этому оборудованию носовая часть имела два эксплуатационных разъема. Она хранилась и транспортировалась отдельно, в специальном закрытом полуприцепе с необходимым для разведаппаратуры микроклиматом, а при подготовке к полету с помощью подъемного крана пристыковывалась к самолету.

В неспасаемой хвостовой части фюзеляжа находились силовая установка, топливные баки, автопилот, агрегаты воздушной системы, энергоузел и тормозной парашют.

Маршевый турбореактивный двигатель «КР-15» (короткоресурсный вариант двигателя «Р-15Б») имел нерегулируемое эжекторное сопло и работал на форсажном режиме на протяжении всего полета, развивая тягу в 10 тонн. На нижней поверхности хвостовой части располагался нерегулируемый сверхзвуковой воздухозаборник с неподвижным полуконусом.

Для обеспечения устойчивой работы двигателя на дозвуковых скоростях к обечайке воздухозаборника снаружи пристыковывался специальный коллектор в форме полукольца, который при достижении околозвуковых скоростей отстреливался. Одновременно с маршевым турбореактивным двигателем на начальном этапе полета работали два твердо топливных ускорителя тягой по 75 тонн, установленные под крылом у бортов фюзеляжа. Оканчивалась хвостовая часть эжекторным соплом. Сверху был установлен контейнер с тормозным парашютом, снизу — подфюзеляжный гребень.

Предполетная подготовка и запуск «Ястреба» производились на стартовой установке «СУРД-1», которая могла буксироваться тягачом «МАЗ-537». Перед пуском выполнялись предусмотренные проверки бортовых систем и в автопилот вводилась заранее рассчитанная программа полета. Самолет поднимался в стартовое положение под углом 12° к горизонту.

Включался маршевый двигатель и выводился на максимальный, затем на форсажный режим работы. Самолет при этом удерживался на установке единственным специальным болтом.

Далее командир стартового расчета производил пуск. Одновременно срабатывали оба пороховых ускорителя, и аппарат, срезая спецболт, сходил с установки. Через несколько секунд после старта отработавшие ускорители отстреливались.

Далее разведчик летел в автоматическом режиме.

На завершающем этапе полета самолет управлялся, как правило, в ручном режиме, с помощью бортовых и наземных радиотехнических средств. Это позволяло точнее вывести аппарат в район посадки. Над выбранным местом подавались радиокоманды на выключение маршевого двигателя, слив остатков топлива, перевод «Ястреба» в набор высоты для гашения скорости и выпуск тормозного парашюта. После этого производилось отделение от самолета носовой части, выпуск ее посадочных опор и основного парашюта, обеспечивающих безопасное приземление этого отсека.

Хвостовая часть самолета опускалась на землю на тормозном парашюте с большой вертикальной скоростью и при ударе о землю деформировалась так, что повторно быть использована не могла. При проектировании «Ту-123» предполагалось многократное использование его носовой части.

Однако на практике для каждого полета целиком готовился новый самолет.

Существовавший задел по беспилотному самолету «Ту-121» позволил в короткие сроки подготовить к испытаниям первые экземпляры «Ястреба» для заводских и совместных испытаний. Заводские испытания были закончены в сентябре 1961 года, государственные испытания — в декабре 1963 года.

На основании положительных результатов этих испытаний постановлением Совета министров от 23 мая 1964 года система дальней беспилотной фото- и радиотехнической разведки «Ястреб» была принята на вооружение советских ВВС.

Серийное производство беспилотного самолета «Ту-123» и других элементов системы продолжалось в Воронеже до 1972 года; всего было построено 52 экземпляра. Полеты «Ястреба» с целью проверки и поддержания практических навыков специалистов обслуживающих частей проводились, как правило, только на крупных советских полигонах, а маршрут прокладывался над малонаселенными районами СССР.

Если из-за отказа бортовой аппаратуры самолет отклонялся от маршрута с тенденцией ухода за пределы полигона, производилась его ликвидация: с земли поступала радиокоманда на выключение двигателя и перевод машины в пикирование с глубоким креном.

Система состояла на вооружении разведывательных подразделений ВВС, дислоцировавшихся в западных приграничных военных округах, до 1979 году. После принятия на вооружение в 1972 году разведчика «МиГ-25Р» комплексы «ДБР-1» постепенно стали снимать с эксплуатации.

Создание самолетов «Ту-121», «Ту-123» и системы «Ястреб» заложило основы по аэродинамическим расчетам беспилотных самолетов с учетом законов автоматического управления, специфики проектирования и изготовления бортового оборудования и, прежде всего, по системам навигации и управления, технологии изготовления и отработки в производстве беспилотных летательных аппаратов, их испытаний и доводки.

На основе самолета «Ту-123» было подготовлено несколько интересных проектов. Среди них — беспилотный caмолет-мишень «Ту-123М» («Ястреб-М»), полностью спасаемый самолет «Ту-139» («Ястреб 2»), проект самолета «Ту-123» с ядерной силовой установкой, проект самолета «Ту-123» с прямоточными воздушно-реактивными двигателями, рассчитанный на скорости в 3 или 4 Маха. Рассматривался и пилотируемый вариант возвращаемого разведчика «Ту-123П» («Изделие 141», «Ястреб-П»). Однако для нас наибольший интерес представляет проект использования самолетов «Ту-123» в качестве последней ступени ударной ракетной планирующей системы «Ту-130».

В 1957–1958 годах в ОКБ Туполева начались ис следовательские работы по программе создания ударного планирующего самолета «ДП» («Дальний Планирующий»).

Самолет «ДП» представлял собой последнюю беспилотную планирующую ступень ракетной ударной системы. В качестве ракеты-носителя рассматривались модификации боевых баллистических ракет среднего радиуса действия типа «Р-5» и «Р-12», рассматривался и вариант ракеты-носителя разработки самого ОКБ.

Согласно эскизному проекту самолет «ДП» должен был выводиться ракетой на высоту 80-100 километров, далее вся система разворачивалась на 90° и происходило отделение планирующего самолета «ДП». После отделения производилась одноразовая коррекция траектории «ДП», а дальше аппарат летел к цели по планирующей траектории, определявшейся его аэродинамическим качеством и скоростью в момент отделения на данной высоте. «ДП» выходил на цель на расстоянии около 4000 километров от места старта, развивая при этом скорость в 10 Махов. На конечном этапе «ДП» переводился в пикирование на цель. По сигналу высотомера на заданной высоте производился подрыв термоядерного заряда.

В ходе полета по траектории коррекция производилась с помощью автономной системы управления и аэродинамических органов управления. На борту отсутствовала какая-либо силовая установка, питание систем должно было осуществляться от химических источников тока и от воздушной системы баллонного питания. Для поддержания определенной температуры систем оборудования и термоядерного заряда на борту имелась система охлаждения.

Преимуществом ударной системы «ДП» по сравнению с ракетными стратегическими системами первого поколения была более высокая точность вывода в район цели при более простой и, соответственно, менее сложной системе наведения, а также обеспечение сложной траектории полета к цели, что значительно затрудняло действия средств ПРО и ПВО.

В течение двух лет в ОКБ-156 шли интенсивные работы по проекту «ДП». К теме были подключены многие предприятия и организации ВПК, разрабатывались новые конструкционные материалы, технологии, удовлетворявшие требованиям длительного полета на гиперзвуковых скоростях в условиях кинетического нагрева. Совместно с ЦАГИ изучались вопросы получения требуемых аэродинамических характеристик.

Совместно с ЛИИ были отработаны вопросы, связанные с созданием натурных моделей и получением на них требуемых для «ДП» режимов полета.

В качестве первоначального практического осуществления теоретических наработок по проекту решено было построить несколько экспериментальных летательных аппаратов.

Так появился прототип системы «ДП» — самолет «130» («Ту-130»).

В ходе проектирования самолета «Ту-130» и поиска его оптимальной аэродинамической компоновки исследовались различные аэродинамические схемы самолета: «симметричная» и «несимметричная», «бесхвостка», «утка» и так далее.

Была построена целая серия моделей, которые прошли продувки в аэродинамических трубах ЦАГИ, в том числе и на больших сверхзвуковых скоростях. В ЛИИ были проведены натурные летные испытания со сбросом летающих моделей самолета «130», снабженных твердотопливными ускорителями, с летающей лаборатории «Ту-16ЛЛ». Модели были оборудованы датчиками и аппаратурой, позволявшими получать информацию о поведении аппарата и его аэродинамических характеристиках на различных режимах полета. Эти эксперименты дали информацию о поведении аппарата на скоростях, близких к 2 Махам. Также были проведены отстрелы моделей с помощью артиллерийских орудий и газодинамических пушек. Эти испытания позволили выйти на скорости, соответствующие 6 Махам.

В 1959 году, после проведения большого объема теоретических и экспериментальных работ по теме «ДП», в ОКБ Туполева приступили к рабочему проектированию самолета «Ту-130».

Согласно окончательному проекту самолет «Ту-130» представлял собой сравнительно небольшой летательный аппарат: длина — 8,8 метра, размах крыла — 2,8 метра и высота — 2,2 метра. Для «Ту-130» была выбрана аэродинамическая схема самолета-«бесхвостки». Он имел клинообразный фюзеляж полуэллиптического поперечного сечения с тупой носовой частью. Низкорасположенное треугольное крыло небольшой площади с углом стреловидности по передней кромке 75° имело по всему размаху элевоны. Вертикальное оперение самолета состояло из двух килей: верхнего и нижнего, расположенных в задней части фюзеляжа. На обеих половинах киля имелись тормозные щитки, открывавшиеся по схеме «ножниц», с приводом от автономной электрогидравлической системы. Профили крыла и органов управления выполнялись клинообразными.

Планер изготавливался из нержавеющей стали, носовая часть фюзеляжа и передние кромки крыла и килей — из графита.

Система управления включала в себя систему начальной коррекции траектории. Посадка самолета «Ту-130» должна была осуществляться по команде от программной системы управления, спуск на землю осуществлялся на парашюте с большой поверхностью купола, контейнер которого находился в его хвостовой части. Предварительно скорость гасилась за счет открытых тормозных щитков.

В опытном производстве была заложена серия из пяти экспериментальных самолетов «130», предназначенных для проведения различных испытаний. В ходе постройки натурные фрагменты планера, наиболее нагруженные в тепловом отношении, подвергались термическим испытаниям в специальных тепловых камерах, с учетом расчетных тепловых нагрузок.

В 1960 году первый планер самолета «Ту-130» был готов и начались работы по оснащению его необходимым оборудованием и стыковке с ракетой-носителем «Р-12». Однако, несмотря на явные успехи ОКБ-156, проект «ДП» был закрыт на основании постановления Совета Министров от 5 февраля 1960 года за № 138-48.

Полученные данные были использованы в следующей, близкой по назначению работе КБ — космоплане «136» («Звезда»).

Исследования, проводившиеся по проектам «Ту-121», «Ту-123» и «Ту-130», показали возможность создания пилотируемого воздушно-космического самолета. И конструкторы ОКБ-156 азартно включились в соревнование за создание первого космоплана.

Эта тема, имевшая прежде всего научно-исследовательское значение, получила по бюро Туполева обозначение самолет «Ту-136» («Звезда»). Тема охватывала довольно широкий круг проблем, связанных с созданием экспериментального летательного аппарата, приспособленного для выполнения военных задач в ближнем космосе. В случае успеха при разработке экспериментального аппарата в дальнейшем предполагалось перейти к созданию на его базе целой серии космопланов военного назначения: разведчиков, бомбардировщиков-ракетоносцев, перехватчиков вражеских спутников. Также успех программы должен был стимулировать работы по созданию крупных воздушно-космических аппаратов много кратного использования. В этом смысле тема «Звезда» перекликалась с американской программой «Дайна-Сор».

Схема использования подобной системы представлялась конструкторам ОКБ Туполева следующим образом. Старт космоплана осуществляется с помощью мощной ракеты-носителя, способной выводить на околоземную орбиту грузы массой от 10 до 20 тонн. Далее космоплан совершает полет по орбите в режиме пилотируемого или беспилотного спутника.

Посадку он производит, маневрируя, переходя с более высоких на более низкие орбиты, а когда попадает в плотные слои атмосферы, то выполняет полет как обычный самолет до момента приземления на аэродром. После выхода на околоземную орбиту летчик-космонавт должен иметь возможность корректировать орбиту с помощью силовой установки, состоявшей из двух ЖРД, установленных в хвостовой части аппарата. Эти же двигатели планировалось использовать при посадочных маневрах.

Так как в то время было мало известно о длительном воздействии состояния невесомости и космического излучения на человека, космоплан был рассчитан на один или максимум несколько оборотов вокруг Земли.

Создание космоплана «Звезда» предполагалось разбить на три последовательных этапа, поскольку предварительно необходимо было изучить специфику полета с гиперзвуковой скоростью в нижних и верхних слоях атмосферы, изучить условия входа в нижние слои атмосферы, посадки на землю, а также создать конструкцию, способную работать в условиях сильного кинетического нагрева.

На первом этапе предполагалось использовать беспилотные летательные аппараты, по конфигурации соответствующие будущему космоплану (модель с твердотопливным двигателем, запускаемая с «Ту-16»). На них собирались освоить зоны гиперзвукового полета, отработать элементы конструкции, способные работать в условиях высоких температур (скорости до 9000 км/ч, потолки до 40 километров). Одновременно должны были производиться запуски моделей космоплана с помощью ракет-носителей «Р-5» и «Р-14» (3,9 км/с, 45 километров и 6,4–7,8 км/с, 90 километров, соответственно).

На втором этапе предполагалось перейти к работам над пилотируемыми гиперзвуковыми ракетопланами. Главной задачей второго этапа было освоение человеком специфики гиперзвукового полета и отработка посадки на летательном аппарате, по конфигурации близкому к будущему космоплану.

Отработку пилотируемого полета на малой скорости планировалось проводить с помощью самолета «136/1» — уменьшенной масштабной копии космоплана. Самолет «136/1» должен был стартовать с самолета-носителя «Ту-95К», развивая скорость до 1000 км/ч на высотах до 10 километров и при посадочных скоростях около 300 км/ч, что соответствовало посадочным режимам космоплана.

Гиперзвуковой полет планировалось осуществить с помощью самолета «139» (аналога американского экспериментального самолета «Х-15»), который обеспечивал пилотируемый полет на максимальной скорости 8000 км/ч (2,2 км/с) и потолка до 20 километров при посадочных скоростях 300 км/ч. Окончательную отработку пилотируемого полета на гиперзвуковых, трансзвуковых и дозвуковых скоростях планировалось осуществить на самолете «136/2» — модернизированном варианте «136/1», оснащенном дополнительной разгонной ракетной ступенью. Самолет «136/2» должен был совершать полеты на максимальных скоростях около 12000 км/ч (3,3 м/с) и высотах порядка 100 километров.

На третьем, заключительном, этапе программы «Звезда» речь шла о постройке космоплана «136», рассчитанного на достижение максимальной скорости 28 500 км/ч (7,92 км/с), диапазона рабочих высот полета — 50-100 километров и дальности полета не менее 40 000 километров (один оборот вокруг Земли).

В ходе работ по космоплану «Ту-136» в ОКБ было рассмотрено несколько вариантов аэродинамической компоновки космоплана. В работе находились схемы, повторявшие самолет «Ту-130», а также варианты, близкие к американским проектам, создаваемым по программе «Дайна-Сор».

Наиболее детальному изучению подвергся вариант, выполненный по схеме «утка». Для него была проработана компоновочная схема размещения оборудования и агрегатов, силовой установки, посадочного устройства и средств спасения экипажа. Разрабатывался и беспилотный вариант космоплана — «137» («Ту-137», «Спутник»).

В ходе работ по теме «Звезда» в ОКБ Туполева серьезно занимались вопросом создания ракеты-носителя. Существовавшие на тот период ракетные системы не удовлетворяли бюро по своей грузоподъемности, ведь речь шла о выводе на орбиту груза массой в 10 или даже в 20 тонн. Разработка универсальной тяжелой ракеты тогда только начиналась, а реальные результаты могли появиться не ранее второй половины 60-х годов. Модернизация же серийных ракет-носителей «Р-7», «Р-14» и «Р-16» не могла обеспечить необходимую грузоподъемность. В сложившейся ситуации Андрей Туполев принял решение о создании тяжелой ракеты собственными силами. Были рассмотрены варианты двухступенчатых и трехступенчатых ракет-носителей, способных выводить на околоземные орбиты грузы массой, соответствующей космоплану «Ту-136».

Работы по теме «Звезда» в ОКБ-156 продолжались до 1963 года, но так и не вышли за рамки научно-исследовательских проработок и эскизных проектов, поскольку Туполеву так и не удалось получить государственный заказ на создание космоплана.

В 1957 году авиаконструктор Павел Цыбин, возглавлявший ОКБ-256 Госкомитета авиационной техники при Совете Министров СССР, получил задание на разработку проекта воздушно-космического аппарата в противовес американской программе «Дайна-Сор». В то время Сергей Королев еще считал парашютную посадку бесперспективной, явно отдавая предпочтение схеме планирующего спуска, а потому, по его заказу, Цыбин инициировал проект планирующего космического аппарата «ПКА». Эскизный проект «ПКА» был подписан Цыбиным 17 мая 1959 года.

Согласно этому проекту пилотируемый «ПКА» выводился на орбиту высотой 300 километров ракетой-носителем «Восток». После орбитального полета в течение 24–27 часов «ПКА» должен был сойти с орбиты и возвратиться на Землю, планируя в плотных слоях атмосферы. В начале спуска, в зоне интенсивного теплового нагрева «ПКА» использовал подъемную силу несущего корпуса оригинальной формы (Сергей Королев дал ему название «Лапоток»), а потом, снизив скорость до 500–600 м/с, с высоты 20 километров планировал с помощью раскрывающихся крыльев, сложенных при старте почти вертикально.

Время спуска «ПКА» с орбиты искусственного спутника Земли могло составить до полутора часов. Посадку предполагалось выполнить на специально выполненную грунтовую площадку с использованием лыжного шасси «велосипедного» типа — сначала на заднюю лыжу, а потом на переднюю.

Фюзеляж «ПКА» имел стальную обшивку, прикрепленную сваркой к силовому набору. От нагрева фюзеляж был защищен металлическим донным экраном, установленным с зазором в 100 миллиметров. Носок фюзеляжа и передние кромки аэродинамических поверхностей, изготовленных из стали, предполагалось охлаждать; причем рассматривалась возможность применения для этого жидкого лития. Согласно расчетам максимальная температура передней части теплозащитного экрана и кромок рулей могла достичь 1200 °C в отличие от верхней части фюзеляжа, где ожидаемая температура не превышала бы 400 °C. Сложенные стальные консоли крыла, находящиеся в аэродинамической «тени» фюзеляжа, при планировании «ПКА» не должны были подвергаться большому нагреву.

Внутри фюзеляжа размещались герметизированные кабина космонавта и приборный отсек, выполненные из алюминиевого сплава и защищенные теплоизоляцией. Космонавт располагался перед приборной доской в катапультном кресле, имеющем три положения — стартовое, рабочее, для отдыха. Кабина имела систему жизнеобеспечения, два боковых иллюминатора и прибор для астроориентации.

В приборном отсеке и непосредственно в фюзеляже размещалось оборудование, необходимое для осуществления орбитального полета и спуска.

Для маневрирования на орбите «ПКА» имел навесную двигательную установку, примыкающую к донному щиту фюзеляжа и закрытую обтекателем. ДУ включала топливные баки, систему подачи топлива и два жидкостных ракетных двигателя — тормозной и корректирующий. ДУ отделялась от аппарата на высоте 90 километров после выдачи тормозного импульса для схода сорбиты.

Для ориентации «ПКА» на орбите и при входе в плотные слои атмосферы применялись реактивные сопла, работающие на продуктах разложения перекиси водорода.

В случае аварии ракеты-носителя на высотах до 10 километров космонавт мог катапультироваться из кабины «ПКА». На больших высотах производилось аварийное отделение аппарата от ракеты, раскрытие консолей крыла и спуск на Землю.

Сергей Королев старался быть в курсе всех работ, проводившихся по «Лапотку» в ОКБ-256. От его собственного бюро в этих работах участвовали проектанты по космическим аппаратам и ракетам-носителям. Кроме того, к проекту были подключены коллективы ЦАГИ и ВИАМ.

После начала работ по «ПКА» в ЦАГИ выяснилось, что проблемы, встающие перед создателями крылатых космических аппаратов, гораздо серьезнее, чем было принято до этого считать. В частности, после продувок в аэродинамических трубах стало ясно, что тепловые нагрузки на теплозащитный экран значительно превосходят расчетные и материал экрана надо будет менять, а узел шарнира поворота консолей крыла на самом напряженном участке спуска находится в «застойной» зоне с повышенным подводом тепла и практически полным отсутствием теплоотвода. Требовались более детальные проработки проекта с моделированием реальных условий полета на аппаратах-аналогах.

Ракетчики, узнав о результатах, заметно охладели к идее планирующих крылатых аппаратов. Для первого космического корабля Королев выбрал схему с баллистическим спускаемым аппаратом как более простую, надежную и требующую наименьших затрат при экспериментальной отработке. Кроме того, начатая в те годы кампания против военных самолетов в пользу баллистических ракет затронула многие авиационные ОКБ. В октябре 1959 года ОКБ-256 было закрыто.

Штат перевели сначала в ОКБ-23 Владимира Мясищева, а осенью 1960 года вместе с расформированным ОКБ-23 — в филиал № 1 ОКБ-52 Владимира Челомея. Здесь под руководством Сергея Хрущева, сына Никиты Сергеевича, инженеры-конструкторы двух закрытых ОКБ продолжили работу над ракетопланом «Р». Главный конструктор Павел Цыбин перешел на работу в ОКБ-1 заместителем Королева, а все материалы по «ПКА» были переданы в ОКБ Артема Микояна, где в это время начинались работы по воздушнокосмической системе «Спираль».

Еще один проект Павла Цыбина — крылатая ракета «РСС» — получил развитие в ОКБ-23 Владимира Мясищева. Здесь этот аппарат, являющийся по сути прототипом космоплана, проходил как самолет-снаряд «Изделие 44» («М-44»).

Беспилотный самолет «М-44», предназначавшийся как оружие дальнего действия для стратегических систем «М-52», «М-56К» и «ЗМ», должен был обладать меньшими габаритами и гораздо лучшими летно-техническими характеристиками, чем американский ракетоплан «Х-20».

Габариты «М-44»: длина корпуса — 14 метров, размах крыла — 5,725 метра, диаметр корпуса — 1,38 метра, площадь крыла 18,1 м2, стартовая масса — 11 000 килограммов, масса топлива — 4400 килограммов, масса боевой части — 2700 килограммов.

«М-44» оснащался инерциальной системой наведения и двумя турбореактивными двигателями «КР-5-25» (или «РЗ-45Ф») с тягой на форсаже в 5650 килограммов. Согласно расчетным данным дальность действия «М-44» должна была составить от 2000 до 2300 километров. Максимальная скорость снаряда — 3200 км/ч, потолок — 21 километр.

Компоновка и аэродинамика «М-44» увязывались в процессе проектирования с самолетом-носителем с целью получения минимального сопротивления в полете.

С поручением оценить перспективы создания воздушно-космического аппарата, способного обеспечить планирующий спуск, Сергей Королев обратился не только к Цыбину, но и к Владимиру Мясищеву.

С 1958 года в ОКБ-23 начались работы по эскизному проектированию пилотируемой ракеты с круговой дальностью полета (так она обозначалась в официальных документах).

Этот аппарат, получивший название «М-46», представлял собой небольшой звездообразный одноместный исследовательский аппарат, отличавшийся весьма скромными массово-геометрическими характеристиками: длина — 3,5 метра, ширина фюзеляжа — 1 метр, стартовая масса — 1000 килограммов.

«М-46» должен был выводиться ракетой «Р-7» на высоту полета, не превышавшую 120–130 километров.

В рамках проекта «46» также прорабатывался воздушно-космический аппарат по схеме «фара», по форме очень напоминавший спускаемый аппарат появившегося позднее космического корабля «Союз».

Принципиальная разница между этим вариантом «М-46» и спускаемой капсулой «Союза» состоит в том, что заключительный этап снижения планировалось осуществлять с помощью авторотирующего винта вместо парашюта. В это же время подразделение конструктора Селякова предложило крылатый космический аппарат, использующий аэродинамическую подъемную силу при полете в атмосфере.

«Граненый» одноместный аппарат имел острую переднюю кромку, оснащенную легкосъемным оплавляемым теплозащитным покрытием.

В 1959 году Павел Цыбин, конструкторское бюро которого влилось в состав ОКБ Мясищева, предложил новый орбитальный корабль самолетной схемы и с несущим корпусом.

По всей видимости, с этого предложения начался проект космоплана «48» («М-48», «ВКА-23»).

Разработка конструкции изделия по проекту «48» во многом была облегчена тем, что в ОКБ-23 был уже накоплен опт изготовления и отработки теплонапряженной конструкции крылатой ракеты «М-40» («Буран»), корпус которой способен был выдерживать нагрузки при температурах до 350 °C. Расчеты по определению температуры пограничного слоя при аэродинамическом нагреве показали, что нижняя поверхность крыла при входе в атмосферу будет нагреваться до 1500 °C.

Исходя из этого и подбиралась теплозащита, разработкой которой занимался ВИАМ. С целью снижения веса воздушно-космического аппарата была выбрана теплозащита из пенокерамики, отличающейся однако большой хрупкостью. Для обеспечения ее целостности нужно было иметь жесткую поверхность крыла, чтобы при деформации не разрушить покрытие.

Конструктивно пенокерамику включили в контур крыла в виде плат, как это было выполнено позднее на американском челноке «Спейс Шаттл» и на советском космическом корабле «Буран», и устанавливалась на клею с прослойкой.

Космоплан «М-48» создавался в сотрудничестве с ОКБ-1 и НИИ-1, которые возглавляли соответственно Сергей Королев и Мстислав Келдыш, поэтому в конструкции аппарата использовались узлы и оборудование, создаваемые в рамках программы «Восток».

Всего было предложено два основных варианта «М-48».

Более ранний вариант, датируемый 1959 годом, имел следующие габариты: полная длина — 9,4 метра, максимальный диаметр — 3,9 метра, размах крыла — 7,5 метра, полная масса — 3500 килограммов, масса топлива — 120 килограммов.

Более поздний вариант, датируемый 1960 годом: полная длина — 9 метров, максимальный диаметр — 2 метра, размах крыла — 6,5 метра, полная масса — 4500 килограммов, масса топлива — 600 килограммов.

Оба варианта были пилотируемыми, управление и габариты кабины рассчитывались на одного космонавта. Ракетный двигатель космоплана должен был работать на водороде или фторе в качестве горючего и на кислороде — в качестве окислителя.

«М-48» предназначался для вывода на орбиту высотой до 500 километров полезной нагрузки до 700 килограммов.

Единственным носителем, способным в то время осуществить задуманное, была ракета «Р-7». На любом участке полета пилот мог покинуть космоплан: на высотах до 11 километров он мог катапультироваться вместе с креслом, на больших высотах спасательным средством служил сам космоплан, по аварийному сигналу отделяющийся от носителя.

При возвращении на Землю управляемый спуск планировалось начинать с высоты 40 километров, имея возможность бокового маневра до 100 километров, а дальность планирования доходила до 200 километров. Приземление осуществлялось при вертикальной скорости 10–12 м/с на посадочную лыжу.

Проект «М-48» так и не был доведен до этапа постройки прототипа. Осенью 1960 Мясищева отправили руководить ЦАГИ, а ОКБ-23 стало филиалом № 1 ОКБ-52 Владимира Челомея.

Постановлением № 715–296 от 23 июня 1960 года «О производстве ракет-носителей спутников, космических кораблей для Военно-космических сил в 1960–1967» ОКВ-52 Владимира Челомея было поручено подготовить эскизный проект космического корабля военного назначения.

Предполагалось, что это будет пилотируемый перехватчик спутников с экипажем из двух человек, созданный по схеме ракетоплана, приспособленный для орбитального маневренного полета на высотах до 290 километров и возвращения на обычные взлетно-посадочные полосы. Полная масса должна была составлять от 10 до 12 тонн, дальность планирования во время возвращения — от 2500 до 3000 ки лометров. Беспилотный прототип планировалось создать к 1961 году, пилотируемый — к 1963 году. 3 октября 1960 года в состав ОКБ-52 вошли высококвалифицированные кадры из расформированных ОКБ-23 Мясищева и ОКБ-256 Цыбина, а также завод Хруничева. 1 ноября, сразу после закрытия проектов воздушно-космических аппаратов «ВКА-23» и «ПКА», бюро Челомея приступило к работе над созданием эквивалента американского космолета «Дайна-Сор».

Уже в 1961 году прошли первые пуски прототипа, названного «МП-1» и представлявшего собой маневрирующую боеголовку. А 21 марта 1963 модель ракетоплана совершила первый испытательный полет, стартовав с космодрома Байконур на ракете-носителе «Р-12» («Циклон»). 1,8-метровый конус «МП-1» массой 1,75 тонны управлялся на гиперзвуковых скоростях восемью аэродинамическими щитками. На высоте около 200 километров прототип воздушно-космического аппарата отделился от носителя и с помощью бортовых двигателей, поднялся на высоту 405 километров, после чего начал спуск на Землю. В атмосферу он вошел в 1760 километрах от места старта со скоростью 3,8 км/с (14400 км/ч) и приземлился с помощью парашюта.

Однако при входе в атмосферу аппарат был поврежден.

Два года спустя аналогичные испытания прошел экспериментальный ракетоплан «М-12» — такой же конус, но с четырьмя стабилизаторами.

К 1963 году, с появлением проекта мощной ракеты-носителя «УР-500» («Протон»), Владимир Челомей расширил программу модульного космического корабля для решения широкого спектра задач, как оборонного, так и научного и народно-хозяйственного значения. Для решения военных задач по разведке и инспекции спутников воздушно-космический аппарат оснащался орбитальным двигателем маневрирования, системами наведения и сближения, оружием «космос-космос». Позднее ракетоплан намечалось использовать для научных задач, включая полет на Луну и возвращение с приземлением, а также как средство по эксплуатации около земного пространства.

Возвращаемые аппараты для системы, разрабатываемой Челомеем, могли быть трех типов: гиперзвуковая капсула с низким аэродинамическим качеством, аппарат баллистической или полибаллистической формы с умеренным аэродинамическим качеством и космоплан.

Аппарат последнего типа входил в атмосферу в контейнере теплового экрана, который сбрасывался после прохождения верхних слоев атмосферы. Затем разворачивались крылья изменяемой стреловидности, и космический корабль планировал к ВПП, причем с помощью турбореактивных двигателей он мог уйти на второй круг.

В 1964 году Челомей представил командованию ВВС проект 6,3-тонного беспилотного ракетоплана «Р-1», оснащенного М-образным складным (средняя часть вверх, концы вниз) крылом переменной стреловидности, и его пилотируемого варианта «Р-2» массой 8 тонн. Ракетоплан выводился на низкую околоземную орбиту ракетой-носителем Сергея Королева «Союз» или «УР-500» («Протон») самого Владимира Челомея. Перегрузка на спуске должна была составить всего лишь от 3,5 до 4 g, в отличие от 9-11 g на спускаемом аппарате типа «Восток». Ракетоплан мог маневрировать по курсу в более широком диапазоне, чем вариант с крылом изменяемой стреловидности, и гарантировал быстрое приземление на советской территории почти с любой орбиты. Были сделаны уже и макеты этих машин, но…

После смещения Хрущева, поддержкой которого пользовался Челомей, в ОКБ нагрянула комиссия, руководимая Мстиславом Келдышем. Многие проекты были закрыты, в том числе и проекты ракетопланов «Р-1» и «Р-2».

Еще с 1962 года ОКБ-155 Артема Микояна в инициативном порядке проводило исследования комбинированных воздушно-космических систем.

По мнению «микояновцев», замена баллистической ракеты на самолет-носитель обеспечивала широкую возможность выбора координат точки запуска, исключая привязку к сложному и дорогому наземному стартовому комплексу.

Кроме этого отпадала необходимость в создании «зон отчуждения» и выбора траектории выведения. Все это позволяло значительно расширить возможности военного использования космических систем и выглядело адекватным ответом на программу «Дайна-Сор». 17 октября 1964 года, через сутки после свержения Никиты Хрущева, была создана комиссия по расследованию деятельности ОКБ-52. 19 октября Владимиру Челомею позвонил главком ВВС Константин Вершинин и сообщил, что, подчиняясь приказу, вынужден передать все материалы по космопланам в ОКБ Микояна.

После передачи проектов Павла Цыбина по «ПКА» из ОКБ-1 Сергея Королева и по ракетопланам серии «Р» из ОКБ-52 Владимира Челомея в бюро Артема Микояна началась разработка аэрокосмической темы под условным наименованием «Спираль».

Официально создание воздушно-космической системы «Спираль» («Тема 50», позднее — «105–205») было инициировано приказом Министерства авиационной промышленности от 30 июля 1965 года. Число «50» в названии теми символизировало приближающуюся 50-ю годовщину Великого Октября, когда должны были состояться первые дозвуковые испытания прототипа.

В конце 1965 года вышло постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР о создании Воздушно-орбитальной системы (ВОС) — экспериментального комплекса пилотируемого орбитального самолета «Спираль». Конкурентный проект разрабатывался в ОКБ Сухого, собиравшегося использовать в качестве воздушного носителя самолет «Т-4» («100»).

В соответствиями с требованиями заказчика конструкторам поручалось создать ВКС, состоящую из гиперзвукового самолета-разгонщика (ГСР) и орбитального самолета (ОС) с макетным ускорителем. Старт системы — горизонтальный, с использованием разгонной тележки. После набора скорости и высоты с помощью двигателей ГСР происходило отделение орбитального самолета и набор скорости с помощью ракетных двигателей двухступенчатого ускорителя. Боевой пилотируемый одноместный ОС многократного применения планировалось использовать в вариантах разведчика, перехватчика или ударного самолета с ракетой класса «орбитаЗемля», а также для инспекции космических объектов.

Диапазон опорных орбит составлял 130–150 километров, задача полета должна была выполняться в течение двух или трех витков. Маневренные возможности орбитального самолета с использованием бортовой ракетной двигательной установки должны были обеспечивать изменение наклонения орбиты на 17° (ударный самолет с ракетой на борту — 7°) или изменение наклона орбиты на 12° с подъемом на высоту до 1000 километров. После выполнения орбитального полета космоплан должен входить в атмосферу с большим углом атаки (45–65°), управление предусматривалось изменением крена при постоянном угле атаки.

На траектории планирующего спуска в атмосфере задавалась способность совершения аэродинамического маневра по дальности от 4000 до 6000 километров с боковым отклонением в 1100–1500 километров. В район посадки ОС выводится с выбором вектора скорости вдоль оси взлетно-посадочной полосы и совершает посадку с применением турбореактивного двигателя на грунтовой аэродром II класса со скоростью посадки 250 км/ч.

29 июня 1966 года Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский, назначенный Главным конструктором системы, подписал подготовленный аванпроект.

Согласно аванпроекту аэрокосмическая система расчетной массой 115 тонн состояла из многоразового гиперзвукового самолета-разгонщика (ГСР, «Изделие 50–50», «Изделие 205»), несущего на себе орбитальную ступень, состоящую собственно из многоразового орбитального самолета («Изделие 50», «Изделие 105») и одноразового двухступенчатого ракетного ускорителя.

Гиперзвуковой самолет-разгонщик (по некоторым данным, его должно было создать ОКБ Андрея Туполева) представлял собой самолет-бесхвостку длиной 38 метров, с крылом большой стреловидности типа двойная дельта размаха 16,5 метра, с вертикальными стабилизирующими поверхностями на концах крыла. Герметичная кабина рассчитывалась на экипаж из двух человек и была снабжена катапультируемыми креслами. В верхней части фюзеляжа ГСР в специальном ложе крепился собственно орбитальный самолет и ракетный ускоритель, носовая и хвостовая части которых закрывались обтекателями.

Блок турбореактивных двигателей располагался под фюзеляжем и имел общий регулируемый воздухозаборник. Рассматривая различные варианты будущей авиационно-космической системы, конструкторы остановились на двух вариантах силовой установки ГСР с четырьмя многорежимными турбореактивными двигателями, работающими на жидком водороде (перспективный вариант) или на керосине (консервативный вариант). ГСР применялся для разгона системы до гиперзвуковой скорости в 6 Махов для 1-го варианта или 4 Маха для 2-го варианта; разделение ступеней системы предполагалось произвести на высоте 28–30 километров или 22–24 километров соответственно.

Для выведения ОС на орбиту после отделения от ГСР создавался одноразовый ускоритель, представляющий собой двухступенчатую ракету массой 52,5 тонны с кислородно-водородным или кислородно-керосиновым ЖРД. Проектированием ускорителя занималось ОКБ-1 Сергея Королева, который относился к проекту с большим интересом.

После вывода ОС в намеченную точку ускоритель отделялся и падал в мировой океан. Диапазон высот рабочих орбит изменялся от минимальных порядка 200 километров до максимальных порядка 600 километров; направление азимута запуска в связи с наличием ГСР определялось конкретным целевым назначением полета и в зависимости от точки старта могло варьироваться в пределах от 0 до 97°. Масса выводимого на орбиту полезного груза составляла 1300 килограммов.

Одноместный орбитальный самолет длиной 8 метров и весом от 8 до 10 тонн (в зависимости от назначения) был выполнен по схеме несущий корпус треугольной в плане формы.

Он имел стреловидные консоли крыла, которые при выведении и в начальной фазе спуска с орбиты были подняты до 45° от вертикали, а при планировании поворачивались до 95° от вертикали. Размах крыла в этом случае составлял 7,4 метра.

Для маневрирования ОС на орбите использовался основной жидкостный ракетный двигатель тягой 1500 килограммов, а также два аварийных тягой по 40 килограммов. Для ориентации и управления служили микродвигатели с автономной системой подачи топлива — малоразмерные ЖРД в двух блоках по три сопла тягой 16 килограммов и пять сопел тягой 1 килограмм. Все двигатели орбитального самолета работали на высококипящем топливе (азотный тетраксид и несимметричный диметилгидразин). Количество топлива, которое при этом требовалось системе управления, определялось из длительности орбитального полета — порядка двух суток.

Аварийное спасение пилота предусматривалось на любом участке полета с помощью отделяемой кабины-капсулы фарообразной формы, имеющей систему катапультирования из ОС, навигационный блок, парашют и тормозные двигатели для входа в атмосферу в случае невозможности возвращения с орбиты всего самолета. В атмосфере летчик мог катапультироваться и из кабины.

Для защиты фюзеляжа от термодинамического нагрева при входе в атмосферу в конструкции был предусмотрен теплозащитный экран оригинальной конструкции. Как показали теплопрочностные испытания, максимальный его нагрев не превышал 1500 °C, а остальные элементы конструкции, находясь в аэродинамической «тени», нагревались и того меньше. Поэтому в производстве аналогов можно было применять титановые (и даже в отдельных местах алюминиевые) сплавы без специального покрытия, что значительно удешевляло конструкцию по сравнению с более поздним космическим кораблем «Буран».

Чтобы избежать разрушения от быстрого нагрева в процессе входа в земную атмосферу, экран должен был обладать высокой пластичностью, какую мог обеспечить ниобиевый сплав. Но его тогда еще не выпускали, и конструкторы временно, до освоения производства из ниобия, пошли на замену материала. Теплозащитный экран пришлось выполнить из жаропрочных сталей ВНС, причем не сплошным, а из множества пластин по принципу рыбьей чешуи. К тому же он был подвешен на керамических подшипниках и при колебаниях температуры нагрева автоматически изменял свою форму, сохраняя стабильность положения относительно корпуса.

Таким образом на всех режимах обеспечивалось постоянство конфигурации орбитального самолета.

После снижения до высоты 50 километров космоплан переходил в планирующий полет. Как только его скорость становилась ниже звуковой, открывался воздухозаборник в основании киля и набегающим потоком воздуха запускался турбореактивный двигатель. В отличие от спускаемых аппаратов космических кораблей, пилот космоплана мог совершить горизонтальный маневр до 800 километров от траектории спуска.

Штатная посадка осуществлялась на четырехстоечное лыжное шасси, убираемое в боковые ниши корпуса (передние опоры) и в донный срез фюзеляжа (задние опоры).

Стойки шасси расставлены были довольно широко и должны были обеспечить посадку практически на любой грунт.

При проектировании аэрокосмической системы конструкторы исходили из потребных 20–30 полетов в год.

С технической точки зрения работы шли успешно.

В 1967 году в отряде космонавтов была сформирована rpyппа, которой предстояло пройти подготовку к полетам на «Спирали». В нее вошли уже летавший в космос Герман Титов и еще только готовившиеся к космическим полетам Анатолий Филипченко и Анатолий Куклин.

По расчетам, «Спираль» сулила стать гораздо выгоднее существовавших в то время ракетных комплексов. Масса полезной нагрузки системы составляла 12,5 % от ее стартовой массы против 2,5 % у «Союза». У 320-тонного «Союза» на Землю возвращался 2,8-тонный спускаемый аппарат (0,9 %), а у «Спирали» повторно использовались 85 % конструкции, к тому же ей не требовался космодром.

В связи с большой сложностью программы «Спираль» в эскизном проекте предусматривалась поэтапная отработка всей системы.

На первом этапе предусматривалось создание пилотируемого аналога орбитального самолета с ракетным двигателем, стартующего с самолета-носителя «Ту-95». Самолет-аналог не должен был иметь массо-габаритного и приборного сходства с ОС. Цель испытаний — оценка основных аэродинамических и силовых параметров ОС в условиях, близких к космическому полету (максимальная высота полета — 120 километров, максимальная скорость полета — от 6 до 8 Махов) и входу в атмосферу. Планировалось изготовить и испытать три самолета-аналога. Согласно плану первый полет на дозвуковой скорости должен был состояться в 1967 году, полет на сверхзвуке и гиперзвуке — в 1968 году. Стоимость работ — 18 миллионов рублей. Этот этап по сути являлся аналогом американского проекта «Х-15», но в отличие от последнего не был реализован в металле.

На втором этапе предусматривалось создание одноместного экспериментального пилотируемого орбитального самолета («ЭПОС»), предназначенного для натурной отработки конструкции и летного подтверждения характеристик основных систем ОС. Запуск «ЭПОС» собирались осуществить с помощью ракеты-носителя «Союз», при этом экспериментальный ОС должен был выйти на орбиту высотой 150–160 километров и наклонением 51°, совершить два или три витка, а затем выполнить спуск и посадку, как полноразмерный космоплан.

Планировалось изготовить и запустить четыре самолета в беспилотном (1969 год) и пилотируемом (1970 год) вариантах.

Стоимость работ — 65 миллионов рублей.

Параллельно с работами над орбитальным самолетом предполагалось создать и испытать полноразмерный гиперзвуковой самолет-разгонщик «50–50» с турбореактивными двигателями «РД-39-300», работающими на керосине (летные испытания четырех самолетов — в 1970 году, стоимость работ — 140 миллионов рублей). После накопления данных по аэродинамике и эксплуатации самолета на гиперзвуковой скорости планировался переход ГСР на водородное топливо, для чего необходимо было изготовить и испытать еще четыре самолета. Летные испытания ГСР на водороде должны были состояться в 1972 году, стоимость работ — 230 миллионов рублей.

На испытания полностью укомплектованной системы, состоящей из ГСР и ОС с ракетным ускорителем (все двигатели работают на керосине), отводился 1972 год.

После всесторонней отработки и проверки бортовых систем в 1973 году планировалось проведение летных испытаний полностью укомплектованной воздушно-космической системы с двигателями, работающими на водороде, и пилотируемым орбитальным самолетом.

В 1966 году к теме «Спираль» подключился Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), где в то время директором был Владимир Мясищев и велись исследования аэродинамики летательных аппаратов на гиперзвуковых ско ростях.

ЦАГИ поддержал вышеописанную программу в своем официальном заключении, составленном в апреле того же года.

Бесчисленные испытания, начиная с лабораторных исследований, продувок моделей и аналогов в аэродинамических трубах ЦАГИ и кончая их стендовыми отработками применительно к разным режимам и этапам полета, позволили с высокой степенью достоверности определить аэродинамические характеристики планера орбитального самолета. Они же стали основой для разработчиков различных систем «ЭПОСа», создаваемого в ОКБ Микояна.

По первоначальному плану летных испытаний пилотируемых аналогов космоплана конструкторы собирались построить три самолета «ЭПОС»: дозвуковой аналог «105.11» для имитации атмосферного участка захода на посадку при возвращении с орбиты, сверхзвукового аналог «105.12» и гиперзвуковой аналог «105.13».

Для работ по этой теме из состава филиала в Дубне собрали группу в 150 человек, а ОКБ-155-1 выделили в самостоятельную организацию, ныне известную как конструкторское бюро «Радуга».

К сожалению, до летных испытаний удалось довести только первую из названных машин. Хотя самолет «105.12» был изготовлен полностью, он так и не принимал участия в испытаниях, а у «105.13» успели изготовить только фюзеляж.

Дело в том, что, несмотря на строгое технико-экономическое обоснование проекта, руководство страны быстро утратило интерес к теме «Спираль», бросив основные силы на лунную гонку с американцами. Сроки выполнения этапов программы оказались сорваны и над «Спиралью» нависла угроза закрытия.

Последнюю точку в ее истории мог бы поставить министр обороны Андрей Гречко, который, ознакомившись в начале 70-х годов с данными проекта, выразился ясно и однозначно: «Фантазиями мы заниматься не будем».

Однако новый импульс программе придало известие о том, что в США начаты работы над созданием космического корабля самолетной схемы «Спейс Шаттл» («Space Shuttle»). Благодаря усилиям министра авиапромышленности Алексея Минаева (выходца из ОКБ Микояна) было принято решение о проведении серии испытаний дозвукового аналога «105.11». Достроенный в 1974 году аналог «105.11» был выполнен по схеме «бесхвостка» с несущим корпусом, низкорасположенным треугольным крылом, однокилевым оперением, одним двигателем в хвостовой части фюзеляжа и четырехопорным шасси. Габариты экспериментального самолета были следующие: длина самолета — 8,5 метра, размах крыла — 6,4 (7,4) метра, высота — 3,5 метра, полный вес — 4220 килограммов.

Несущий фюзеляж имел стреловидную в плане форму (угол стреловидности — 78°) и сечения с закругленной верхней и практически плоской нижней частью. Фюзеляж состоял из четырех частей: носового отсека оборудования с кабиной, фермы с рамами, панелей с воздухозаборником ТРД и нижнего теплостойкого экрана.

Основной частью фюзеляжа является ферма с рамами из стали ВНС-2. В этом конструкция была схожа с американским «Х-20». Ферменную конструкцию выбрали из условий обеспечения максимального объема для размещения двигателя, топлива и оборудования.

В нижней центральной части расположили топливный бак-отсек, который входил в силовую часть фермы. В хвостовой части был размещен турбореактивный двигатель, воздухозаборник которого снабжен открываемой при работе двигателя створкой. Отсек оборудования с кабиной — обычной сварной конструкции из листовой стали ВНС-2 — соединялся с фермой пироболтами, образуя спасаемую капсулу. Пилот попадал в кабину через верхний люк. Панели и воздухозаборник ТРД (обычной дюралевой конструкции) закрывали ферму и крепились к ней на болтах. Экран, защищающий ферму от термодинамического нагрева и представляющий собой сварную панель из листовой стали с набором продольных и поперечных профилей, устанавливался снизу. С внутренней стороны экран покрывали термоизолирующим материалом.

Консоли крыла, имеющие угол стреловидности по передней кромке 55°, крепились к фюзеляжу, но могли поворачиваться на угол до 30° вверх в зависимости от режима полета. Привод поворота консолей крыла — электрический с червячным механизмом. Крыло снабжено элеронами для управления по крену. Вертикальное оперение включало киль площадью 1,7 м2 с углом стреловидности по передней кромке 60° и руль направления. На верхней поверхности хвостовой части фюзеляжа были расположены балансировочные щитки, отклоняемые вверх. Система управления самолетом — ручная от традиционной ручки и педалей «самолетного» типа.

Шасси — четырехопорное, убираемое, лыжное. Для взлета с земли в начале летных испытаний на передних опорах устанавливались колеса. Передние опоры убирались поворотом назад в ниши боковых панелей фюзеляжа выше теплозащитного экрана, хвостовые — за задний обрез фюзеляжа. Выпуск шасси производился с помощью пневмосистемы.

Силовая установка самолета «105.11» состояла из турбореактивного двигателя «РД36-35К» конструкции Колесова с тягой 2000 (2350) килограммов и весом 176 килограммов.

Топливо для ТРД размещалось в баке в средней части фюзеляжа Запаса топлива (500 килограммов) хватало на 10 минут крейсерского полета при полной тяге. С помощью этого двигателя осуществлялся и взлет с поверхности (с использованием колесного шасси, закрепляемого на передних полозьях).

Оборудование самолета включало стандартный набор пилотажно-навигационных приборов, размещенных на приборной доске в кабине летчика.

Испытания аналога проводились на полигоне ГНИИ ВВС в городе Ахтубинске Астраханской области. В ОКБ Микояна была сформирована группа из летчиков-испытателей, которым предстояло пилотировать опытный образец «105.11», который к тому времени получил ласковое прозвище «Лапоть». Первоначально планировалось, что в первый испытательный полет пойдет шеф-пилот ОКБ Александр Федотов, но Минаев официально запретил ему это делать, сославшись на то, что испытания изделия «105.11» не являются приоритетными для ОКБ. В результате «Лапоть» в его первом вылете пилотировал Авиард (Алик) Фастовец.

Перед тем летчики — Авиард Фастовец и его дублер Валерий Меницкий — прошли подготовку в летающей лаборатории, в качестве которой использовался обыкновенный «МиГ-21» с заклеенным фонарем — по замыслу конструкторов, модель должна была подниматься в небо обычным путем, затем на ее фонарь опускались специальные жаропрочные шторки, модель переходила в режим челночного планирования, в ходе которого отрабатывалась траектория полета и приземления будущего аппарата.

Первый этап испытаний — пробежки с постоянным увеличением скорости разбега и, наконец, подлет. Испытания проводились на ровной грунтовой взлетно-посадочной полосе длиной 5 километров и шириной 500 метров. Вдоль всей длины полоса была отмаркирована окрашенными конусами, расставленными через каждые 200 метров. Никаких внешних измерительных устройств не имелось. Кроме того, ВПП находилась в степи в 30 километрах от основной базы. Перед каждой пробежкой аналог на основной базе со снятым килем грузился с помощью крана на трейлер и в сопровождении кавалькады автомобилей специального назначения отправлялся малой скоростью на ВПП. Там ставился на грунт, к нему пристыковывался киль, велись различные монтажные работы, и только после пробного запуска двигателя и проверки всех систем летчик занимал место в кабине. Проведение одной пробежки занимало фактически весь день.

Длина ВПП позволяла аппарату находиться в воздухе не более 10–15 секунд, но и эти секунды показали удовлетворительные характеристики аналога. Посадка и пробег прошли гораздо успешнее, чем при моделировании на пилотажном стенде «МК-10» в ЦАГИ, где имелась проблема с выдерживанием заданной высоты полета.

В 1976 году на аппарате «105.11» было выполнено 15 пробежек и 10 подлетов. Наряду с микояновцами в испытаниях участвовали и военные летчики, и инженеры ГНИИ ВВС. Но основная нагрузка легла на плечи Авиарда Фастовца.

Об этих испытаниях вспоминает Валерий Меницкий:

«Не обошлось без юмора. «Лаптю» надо было сделать специальное шасси, потому что в качестве посадочного инструмента у него предусматривались лыжи-«тарелки». И чтобы улучшить его разбег, мы собирали арбузные корки и выкладывали их на ВПП для уменьшения трения о грунт».

Наконец 11 октября 1976 году Авиард Фастовец поднял «105.11» в воздух, совершив перелет с одной грунтовой ВПП на другую. Перелет протяженностью 19 километров проходил на высоте 560 метров.

В следующем году испытатели приступили к полетам на подвеске у самолета «Ту-95КМ». Подвеска «105.11» под фюзеляжем «Ту-95К» была полувнешней: кабина до половины остекления уходила за обрез бомбоотсека, с которого были сняты створки. Вначале в полетах без отцепки проверялись возможности только выпуска «ЭПОСа» в воздушный поток на специально удлиненных держателях и включение в таком положении его двигателя. Так как воздухозаборник оказался в бомбоотсеке, для обеспечения запуска двигателя пришлось смонтировать дополнительную систему наддува. Летчик переходил из «Ту-95» в кабину орбитального самолета непосредственно перед сбрасыванием. 27 октября 1977 года самолет-носитель «Ту-95К», пилотируемый экипажем во главе с заместителем начальника службы летных испытаний подполковником Обеловым, впервые сбросил аналог «105.11», пилотируемый Фастовцом, с высоты 5000 метров в створ посадочной глиссады аэродрома. Балансировочный щиток был заранее установлен на пикирование, и «Лапоть» резво нырнул вниз со скоростью 70 м/с.

Позднее состоялось еще девять полетов аналога с отцепкой от носителя.

В 1978 году летные испытания изделия «105.11» были завершены. Окончание серии экспериментов случайно совпало с его поломкой при посадке в сентябре 1978 года. В тот раз его пилотировал военный летчик-испытатель полковник Урядов. Наблюдал за ним, сопровождая в полете на «МиГ-23», Авиард Фастовец. Заходить на посадку пришлось против закатного солнца, видимость ограничивала дымка.

Ошибка руководителя полетов, который принял уклонившийся влево «МиГ-23» Фастовца за «Лапоть», привела к тому, что аппарат ударился о грунт. При этом он не разрушился — обошлось лишь трещиной в районе силового шпангоута.

Только летать ему все равно уже больше не пришлось.

С 1976 года в СССР развернулись работы по созданию воздушно-космического самолета «Буран» принципиально иного типа, и в 1979 году тема «Спираль» была окончательно закрыта. В настоящее время аппарат «105.11» находится в музее ВВС (город Монино, Московская область).

В общей сложности на программу «Спираль» было затрачено более 75 миллионов рублей. Но не следует думать, будто эти капиталовложения пропали даром. Была создана материальная база, проверены методики испытаний, подготовлены специалисты. Эти люди впоследствии построили и запустили космический корабль «Буран».

Помимо испытаний дозвукового аналога «105.11», в рамках программы создания космического корабля «Буран» были использованы готовые аппараты «БОР».

Беспилотные орбитальные ракетопланы («БОР») создавались с целью уточнения результатов аэродинамических исследований, характеристик устойчивости и управляемости орбитального самолета ВКС «Спираль» на различных участках полета и изучения свойств новых материалов теплозащиты.

Они представляли собой модели орбитального самолета, выполненные в масштабах 1:3 и 1:2.

Так, «БОР-1» был изготовлен в масштабе 1:3 (длина — 3 метра) целиком из дерева и его масса составляла 800 килограммов. «БОР-1» был запущен ракетой-носителем «Космос-2» («11Кб5») 15 июля 1969 года на высоту 100 километров и, естественно, сгорел при входе в атмосферу.

Но еще до начала горения, на высоте 70 километров, радиотелеметрия донесла до Земли множество ценной информации. На основании итогов этого запуска был сделан вывод, что выбранная форма корпуса обеспечивает устойчивый управляемый спуск.

«БОР-2» и «БОР-3», изготовленные в масштабе 1:3 и 1:2 соответственно, были выполнены уже из металла и имели программное управление. Эти аппараты запускались в космос по баллистической траектории из Капустина Яра в сторону полигона в Сары-Шагане (Казахстан) тем же носителем «Космос-2».

Существенно доработанный «БОР-4» служил для отработки новой системы теплозащиты, близкой по характеристикам к теплозащите «Бурана».

Он представлял собой беспилотный экспериментальный аппарат, являющийся уменьшенной копией (1:3) пилотируемого воздушно-космического самолета системы «Спираль», и был выполнен по аэродинамической схеме «несущий корпус». Габариты модели «БОР-4» были следующие: длина — 2,86 метра, размах крыла — 2,6 метра, стартовая масса —

1074 килограмма, масса после возвращения — 795 килограммов. Аппарат со скошенным вверх крылом был оснащен двигателями газовой стабилизации, блоками автономного управления, термозащитным экраном и сбрасываемой тормозной двигательной установкой, осуществляющей сход с орбиты.

Телеметрическая система, которой был оснащен «БОР-4», записывала информацию в бортовое запоминающее устройство и передавала в пакетном режиме при пролете над двумя кораблями космического слежения, а при спуске — на наземный приемный пункт. Измерения шли от 150 термопар, установленных на дюралевой обшивке под теплозащитными плитками, а также под внешним покрытием плиток на глубине 0,3 миллиметра. Телеметрировались показания акселерометров, индикаторов угловых скоростей, положение консолей крыла и информация нескольких десятков других датчиков температуры и давления; использовались также термокраски и индикаторы плавления.

Аппараты «БОР-4» создавались в Летно-исследовательском институте (ЛИИ) имени Громова; изготовление и сборка производились на Тушинском машиностроительном заводе. 5 декабря 1980 года состоялся суборбитальный запуск первого экземпляра аппарата «БОР-4» с абляционной теплозащитой, целью запуска было проверить работоспособность всего экспериментального комплекса. 4 июня 1982 года «БОР-4» был запущен на ракете-носителе «К-65М-РБ5» (вариант легкой двухступенчатой РН «Космос-ЗМ») с полигона Капустин Яр и выполнил один виток на высоте около 225 километров. Над Шри-Ланкой «БОР-4» со скоростью 7500 км/ч ворвался в атмосферу. Потом, погасив скорость, спланировал и приводнился на парашюте в 560 километрах южнее архипелага Кокосовых островов.

Там его подобрал один из семи дежуривших в зоне кораблей Военно-Морского Флота СССР.

В период с 1982 по 1984 год было произведено шесть суборбитальных и орбитальных запусков аппаратов «БОР-4».

Аппараты, выводившиеся на орбиты ИСЗ, получали наименования спутников серии «Космос» («Космос-1374», «Космос1445», «Космос-1517» и «Космос-1614»).

В результате проведенных исследований была окончательно решена проблема теплозащиты орбитального самолета, в том числе получены значения температур на наиболее теплонапряженных элементах конструкции: носовом обтекателе и прилегающем к нему участке нижней поверхности фюзеляжа в условиях реальных физико-химических процессов и каталитичности поверхности на высотах от 100 до 30 километров при скоростях от 25 до 3 Махов.

После двух запусков и отработки бортовой системы управления район приводнения в Индийском океане был заменен на район Черного моря. Дело в том, что каждый раз приходилось преодолевать противодействие иностранных судов, пытавшихся опередить советские корабли и поднять на борт приводнившиеся аппараты. Но и со сменой места посадки проблем не убавилось. Трасса атмосферного участка спуска «БОР-4» при приводнении в советских территориальных водах Черного моря проходила на высотах от 60 до 80 километров над территориями Великобритании и Германии, что юридически являлось нарушением их воздушного пространства.

Поэтому каждый полет аппаратов «БОР-4» заканчивался вручением соответствующей дипломатической ноты.

С июня 1983 года начались запуски летающей лаборатории «БОР-5», которая являлась геометрически подобной моделью «Бурана», выполненной в масштабе 1:8.

«БОР-5» создавался для достижения следующих целей: определение аэродинамических и балансировочных характеристик, продольной, боковой и поперечной устойчивости в условиях реального полета, исследование распределения давления по поверхности аппарата, определение тепловых и акустических нагрузок, проверка достоверности методов аэродинамического расчета Ввиду того, что для получения требуемого аэродинамического подобия при полете в атмосфере скоростной напор был значительно выше, чем при полете орбитального корабля «Буран», и температура поверхности превышала возможности плиточной теплозащиты, на аппаратах «БОР-5» применялась традиционная «уносимая» абляционная теплозащита на основе минерального стеклопластика.

Как и в случае «БОРа-4», управление лабораторией «БОР-5» вне атмосферы осуществлялось газореактивными соплами, а в атмосфере — рулевыми поверхностями самолетного типа Телеметрическая система «БОРа-5» записывала в запоминающее устройство и передавала на Землю информацию от нескольких блоков акселерометров, датчиков угловых скоростей, свободных гироскопов, датчиков давления, отклонения элевонов и руля направления и аппаратуры измерения шарнирных моментов на рулях. Она же собирала информацию от термопар, калориметрических и других температурных датчиков; использовались также термокраска и индикаторы плавления.

Аппараты «БОР-5» изготавливались на Электромеханическом заводе имени Мясищева при участии специалистов ЛИИ и НПО «Молния».

«БОР-5» запускались все той же ракетой-носителем «К65М-РБ5» с космодрома Капустин Яр, но летели по суборбитальной траектории в направлении озера Балхаш. Ракета с аппаратом массой 1450 килограммов достигала максимальной высоты около 210 километров, после чего происходило разделение, и «БОР-5» продолжал полет по баллистической кривой со скоростью примерно 5 км/с. В атмосфере, с высоты около 50 километров, полет проходил с программным изменением углов крена и атаки по траектории, соответствующей траектории «Бурана».

Дальность полета аппарата «БОР-5» от точки старта ракеты до приземления составляла около 2000 километров; с высоты 7–8 км он тормозился по крутой спирали, на высоте 3 км выпускался парашют, на котором аппарат приземлялся с вертикальной скоростью 7 м/с.

С 6 июля 1984 года по 27 июля 1988 года было проведено пять запусков аппаратов «БОР-5», причем первые два по программе летно-конструкторских испытаний доработанной ракеты-носителя.

При первом пуске из-за электрического дефекта аппарат и ракета не разделились и упали на землю вместе. Второй и последующие полеты прошли нормально. Три зачетных пуска по программе испытаний «БОР-5» прошли удачно и дали необходимую информацию.

Постепенное свертывание, а затем и полное закрытие программы «Буран» не позволили провести интересные эксперименты по радиосвязи на плазменном участке спуска в атмосфере, для чего на базе «БОР-4» был изготовлен аппарат «БОР-6». Эту новую модель планировалось снабдить спциальными охлаждаемыми антеннами, вынесенными в набегающий поток.