КОСМИЧЕСКИЕ КРЫЛЬЯ РОССИИ И УКРАИНЫ
Николай НОВИЧКОВ
КИЕВ — САНКТ-ПЕТЕРБУРГ — МОСКВА

"АЭРОКОСМОС" — спец. выпуск журнала "Эхо планеты", подготовленный к Первому международному авиационно-космическому салону, август 1993 г., с. 20-21.

Создать в одиночку высокоэффективную транспортную космическую систему будущего, над чем сейчас интенсивно работают специалисты всех ведущих стран Запада, невозможно. Это наглядно подтвердила IV международная конференция по воздушно-космическим самолетам, проходившая в декабре прошлого года в американском городе Орландо (штат Флорида). У России и Украины есть научно обоснованные проекты создания уже в ближней перспективе многоцелевой авиационно-космической системы (АКС) на базе имеющихся передовых технологий. Они предусматривают использование в качестве первой разгонной ступени АКС уникального сверхтяжелого самолета "Мрия".

Один из проектов, исследование которого проводилось по инициативе фирмы "Бритиш аэроспейс", предполагает запуск с "Мрии" английского ВКС "Хотол" с грузоподъемностью 7-8 тонн. Технических препятствий для его реализации нет, есть лишь политические проблемы между странами-членами Европейского космического агентства, которые втянуты в работы по программе "Гермес" и не хотят возникновения конкурирующей программы.

Другой проект АКС "МАКС" — это "Мрия" с размещенным на ней 27-тонным орбитальным самолетом с подвесным баком на 200 тонн трехкомпонентного топлива (водород, кислород, керосин). Масса полезной нагрузки "МАКСа" — 8,5-9,5 тонны. На высоте 10 километров происходит разделение самолета-носителя и орбитального самолета, который вместе с топливным баком продолжает выход на орбиту, а после завершения орбитального полета входит в атмосферу и совершает посадку на аэродром.

Модель двухступенчатой АКС в составе дозвукового самолета-носителя "Мрия" и ВКС "Хотол".

Преимущество "МАКСа" в том, что на него мало влияет неудобное расположение наших космодромов. Даже если космодром Байконур, положение которого сегодня критическое, сохранит свое значение для СНГ, то минимальное наклонение орбиты запускаемых с него наших спутников к экватору составит только 51 градус. В то время как у США, имеющих космодром на мысе Канаверал (штат Флорида), минимальное наклонение орбит спутников 28 градусов, а у Франции, за счет наличия космодрома в Куру (Французская Гвиана) — 7 градусов. Невыгодное северное расположение российских космодромов приводит к большим энергопотерям при запуске спутников. А Украина вообще не имеет космодрома. Эту проблему, считает заместитель главного конструктора АНТК имени О.К.Антонова Анатолий Вовнянко, можно устранить с помощью "МАКСа", поскольку "Мрия" доставит орбитальный самолет в наивыгоднейшую точку старта, например, в экваториальные широты.

Кроме этих российско-украинских проектов ближней перспективы, в России имеется уникальный проект создания одноступенчатого многоцелевого ВКС дальней перспективы, предложенный Государственным научно-исследовательским предприятием гиперзвуковых систем (ГНИПГС) в Санкт-Петербурге, которое возглавляет Владимир Фрайштадт. Талантливым ученым и инженером предложена программа, базирующаяся на кардинальном переосмыслении принципов энергетического взаимодействия конструкции гиперзвукового летательного аппарата (ГЛА) с внешней средой.

Согласно концепции Фрайштадта, ГЛА является открытой неизолированной аэротермодинамической системой, в которой на всех этапах атмосферного полета часть кинетической энергии обтекающего конструкцию гиперзвукового воздушного потока ассимилируется бортовыми подсистемами, повышая общий энергоресурс летящего объекта и преобразуясь в химическую и электрическую энергию. Ничего подобного на Западе сейчас нет.

При полете в атмосфере конструкция ГЛА нагревается до высоких температур. Традиционно все аппараты такого рода защищались от воздействия тепла системами теплозащиты. Владимир Фрайштадт решил использовать для "АЯКСА" фундаментально обоснованный принцип активного энергетического взаимодействия конструкции гиперзвукового самолета с внешней средой. Впервые в истории воздушно-космических транспортных средств было предложено не защищать ГЛА от проникновения внешней энергии, а активно "впускать" ее внутрь и использовать для повышения энергоресурса системы.

"АЯКС" состоит как бы из двух вложенных один в другой корпусов, между которыми — специальная подсистема химической регенерации тепла, куда поступает поток традиционного авиакеросина. Когда аппарат движется в атмосфере с гиперзвуковой скоростью, часть кинетической энергии воздушного потока, идущая на нагрев его поверхности, используется для термохимического разложения топлива. В результате разложения керосина образуется свободный водород, в смеси с тем же керосином он образует углеводородное топливо, которое гораздо эффективнее активно используемого на Западе жидкого водорода.

Двигательная установка состоит из воздухозаборника с предионизатором гиперзвукового воздушного потока, МГД-генератора, камеры сгорания (и, в ряде случаев, МГД-ускорителя), а также сопла. ДУ этого типа позволяет реализовать принцип магнитоплазмохимического двигателя со сверхзвуковым горением (МПХД), в корне отличающегося от прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сверхзвуковым горением. Структура течения в тракте ДУ может регулироваться за счет МГД-воздействия на набегающий воздушный поток вплоть до первой космической скорости. Кроме того, торможение воздушного потока в МГД-генераторе сопровождается генерацией электроэнергии мощностью порядка 100 мегаватт, накапливаемой за время полета в атмосфере на борту самолета.

Модель АКС "МАКС" (на фото слева). Концепция многоцелевого ВКС "АЯКС" может быть реализована в рамках национальной программы.

Таким образом, "АЯКС" не только способен преодолевать около 20000 км со скоростями выше 10000 км/ч в диапазоне высот 30-60 тысяч метров, но и располагает мощной бортовой энергетикой, которую можно использовать для самых различных задач планетарного характера.

ГЛА, разрабатываемые по концепции "АЯКС", обеспечат доставку грузов и людей в любую точку земного шара за время не более двух часов; окажут оперативную помощь судам, терпящим бедствие в акватории мирового океана, и космическим кораблям, находящимся на околоземных орбитах; проведут сверхглубокую и масштабную геологическую разведку земной коры мощным электромагнитным излучением для обнаружения природных ресурсов; осуществят оперативное энергетическое воздействие на атмосферу и литосферу для предотвращения стихийных бедствий; смогут пробивать грозовые фронты для обеспечения полетов авиации; проводить метеорологические и астрофизические наблюдения за пределами атмосферы; вести экологический контроль высоких слоев атмосферы и районов земной поверхности, а также уничтожать космический мусор; генерировать озон в верхних слоях атмосферы; выводить на орбиту космические грузы с меньшими, по сравнению с традиционными средствами, затратами, а также выполнять другие важные задачи.

Разработки ГЛА в Санкт-Петербурге базируются на результатах фундаментальных исследований, подтвердивших теоретически и экспериментально основные положения базовой концепции. Следующий этап связан с бросковыми испытаниями рабочих модулей и моделей самолета на одноразовых ракетах-носителях.

В основе проекта принципиально новые научные разработки, затронувшие основополагающие вопросы создания техники следующего поколения, результаты фундаментальных исследований в области физики, химии, аэро— и газодинамики, физики плазмы.

Реализация проекта "АЯКС" создает благоприятные условия для консолидации и кооперации промышленных предприятий и научных учреждений ВПК, институтов РАН. В случае придания проекту статуса национальной программы и объединения вокруг него ведущих институтов можно будет не только предотвратить развал и деградацию всемирно признанных научных школ и утечку научного интеллекта нации, но и достаточно быстро обеспечить отрасли народного хозяйства СНГ результатами научно-технических исследований. Таким образом, у России появился бы реальный шанс не только вернуть во многом утраченные позиции в области авиакосмической техники, но и вновь оказаться в авангарде.