Взлёт, 2013 № 10

Космические новинки МАКС-2013

Игорь АФАНАСЬЕВ, Дмитрий ВОРОНЦОВ

Международный авиационно-космический салон МАКС-2013 не принес сенсаций «космического» масштаба. Однако среди большого числа уже известных разработок предприятия отечественной ракетно-космической отрасли, традиционно выставлявшиеся в единой экспозиции Роскосмоса, показали и ряд новых интересных образцов техники. Безусловно, всех волнует, на чем в будущем будут летать наши космонавты на орбиту, и какие отечественные ракеты-носители придут на смену нашим «ветеранам» — «Союзам» и «Протонам». Некоторые ответы на эти вопросы можно было получить на недавнем МАКС-2013.

Экспозицию прославленной королёвской фирмы — РКК «Энергия» — венчал полноразмерный макет возвращаемого аппарата (ВА) перспективного транспортного корабля нового поколения — ПТК НП. Изделие, выставлявшееся в Жуковском два года назад, выглядело гораздо более схематично. Сейчас оно было выполнено с высокой степенью внешней детализации, дающей гораздо более полное представление как об облике, так и о внутренней компоновке ВА.

ПТК НП предназначен для полетов к Луне, транспортно-технического обслуживания орбитальных станций, а также для научных исследований. По проекту стартовая масса корабля при лунных миссиях составит около 20 т, а при полетах к станции на низкой околоземной орбите — около 14 т. Длина корабля — примерно 6 м, поперечный размер по развернутым панелям солнечных батарей — 14 м.

Конструкция ПТК НП изготовлена из новых алюминиевых сплавов с повышенной в 1,2–1,5 раза прочностью, покрыта теплозащитными материалами с плотностью в 3 раза ниже, чем у применяющихся на ныне летающих кораблях «Союз ТМА». Широко использованы углепластики и трехслойные конструкции. Система управления также значительно обновлена и оснащена лазерными средствами обеспечения стыковки и причаливания, а также другими новинками.

Возвращаемый аппарат корабля высотой 4 м без учета раскрытых посадочных опор и максимальным диаметром 4,5 м делается многоразовым. РКК «Энергия» полагает, что для реализации программы достаточно будет построить пять аппаратов. Приборноагрегатный (двигательный) отсек — одноразовый, поэтому он будет изготавливаться для каждого полета отдельно.

Принципиальным отличием показанной на МАКС-2013 очередной «итерации» ВА является отказ от предлагавшейся ранее полностью реактивной посадки в пользу комбинированной парашютно-реактивной. Последняя обеспечивает более низкую точность приземления (примерно 5 против 1 км), но проще, надежнее и дешевле.

Кроме макета аппарата в целом, на стенде «Энергии» были показаны натурные узлы перспективного корабля — панель корпуса, люк и ассенизационносанитарное устройство («космический туалет»). Информационно-управляющее поле кабины экипажа ПТК НП выполнено на современной электронной базе и представлено жидкокристаллическими дисплеями и более совершенными (нежели на кораблях «Союз») органами управления. В базовой конфигурации корабль может доставить в космос четырех членов экипажа (в т. ч. двух космонавтов- пилотов), размещенных в новых креслах «Чегет». Последние гораздо эргономичнее современных «Казбеков». При необходимости доставки на низкую орбиту шести человек, в кабине могут быть установлены шесть кресел «старого» типа.

По словам принимавшего участие в разработке интерьера кабины президента Центра промышленного дизайна и инноваций «АСТРАРОССА» Владимира Пирожкова, программа испытаний ПТК НП включает пять запусков: три беспилотных и два — пилотируемых. «Первые три испытательных пуска планируется провести на «Протонах» с Байконура, а последующие, уже по пилотируемой программе, могут быть осуществлены на новых ракетах «Ангара» с космодрома Восточный», — сказал он.

Интерьер ПТК НП: вид сверху вниз на кресла-ложементы экипажа

Интерьер ПТК НП: вид вверх на новый пульт управления

«Проект ПТК НП одобрен на заседании Научно-технического совета Роскосмоса, — говорит президент — генеральный конструктор РКК «Энергия» Виталий Лопота. — Теперь на очереди выпуск рабочей документации и изготовление материальной части, в т. ч. макетов для экспериментальной отработки и штатного изделия для летных испытаний. Первый испытательный запуск в беспилотном режиме планируется провести в 2017 — начале 2018 гг., а пилотируемый — ближе к 2020 г. Название корабля пока не выбрано. Каждый желающий может предложить свой вариант, из которых впоследствии будет принят самый удачный».

В ходе салона Виталий Лопота рассказал и о некоторых перспективных проектах, в частности, не исключил продолжения в будущем работ по космическим кораблям крылатой схемы.

НПП «Звезда» им. академика Г.И. Северина показало на МАКС-2013 новейший космический скафандр «Орлан-МКС» для работы в открытом космосе. По словам главного конструктора предприятия Сергея Позднякова, в новом скафандре установлена автоматическая система терморегулирования, а резиновые оболочки заменены на полиуретановые. Использование этого пластика позволяет увеличить срок службы «Орлана- МКС» более чем в полтора раза. Если в нынешних российских скафандрах можно выполнять не более 15 выходов в открытый космос, то в перспективном — до 20 и больше.

Еще одно нововведение: на пульте управления «Орлана-МКС» установлен новый дисплей высокого качества, более крупный и яркий, обладающий широкими информативными возможностями. Автоматика будет выводить на дисплей подробную схему местоположения космонавта на внешней стороне Международной космической станции.

Новые скафандры уже изготавливаются, и с февраля 2014 г. будут доставляться на борт МКС грузовиками «Прогресс» — по одному на корабль. Постепенно все старые скафандры будут заменены на новые. «Орлан МКС», который может стать прототипом лунного скафандра, подходит космонавтам ростом от 165 до 190 см. Его масса в снаряженном состоянии — 110 кг, а время автономной работы — до 7 ч. Система терморегулирования обеспечивает теплосъем в среднем до 300 ккал/ч, а максимальный — до 600 ккал/ч.

Модели перспективной Многоразовой ракетно-космической системы МРКС-1 с разным числом возвращаемых ракетных блоков первой ступени типа «Байкал»

Модели Масштабируемых летных демонстраторов возвращаемых ракетных блоков первой ступени МРКС-1: вариант с поворотным прямым крылом МЛД-ПК (слева) и с трапециевидным крылом МЛД-ТК (справа) на стенде ЛИИ им. М.М. Громова

ГКНПЦ им. М.В. Хруничева представил на нынешнем салоне крупномасштабные макеты РН семейства «Ангара», а также Многоразовой ракетно-космической системы первого этапа (МРКС-1). Основное назначение этой двухступенчатой системы — экономичное выведение на околоземную орбиту различных космических аппаратов (транспортных, пилотируемых, автоматических) массой до 25–35 т, а в перспективе — и до 70 т.

Макеты МРКС-1 демонстрировались в конфигурации с разным числом возвращаемых ракетных блоков (ВРБ) первой ступени, оснащенным раскладным прямым крылом («Байкал»), и с несколькими одноразовыми ракетными блоками второй ступени. Судя по имеющейся информации, окончательная конфигурация ВРБ пока не выбрана — альтернативой «Байкалу» является возвращаемая ступень с фиксированным трапециевидным крылом. Во всяком случае, в аэродинамической трубе ЦАГИ Т-103 на дозвуковой скорости были испытаны оба варианта конструкции. Макеты их масштабируемых летных демонстраторов, предназначенных для проведения летных исследований и подтверждения аэродинамических характеристик с обеспечением подобия условий полета ВРБ будущей МРКС-1 по числам Маха и Рейнольдса можно было увидеть на стенде ЛИИ имени М.М. Громова.

Вариант масштабируемого летного демонстратора с прямым крылом представлялся под условным названием МДД-ПК, а с трапециевидным — МЛД-ТК. Оба демонстратора имеют стартовую массу 2500 кг и будут запускаться для испытаний с помощью перспективной ракеты-носителя «Ангара 1.2». Длина демонстратора МЛД-ПК — 7,246 м, размах крыла — 4,386 м, высота — 1,8 м, у варианта с трапециевидным крылом МЛД-ТК — соответственно 4,771, 2,688 и 1,395 м. Оба предстоит испытывать в диапазоне высот от 71 до 5 км, на числах М от 7,5 до 0,9 и углах атаки от 55° до 0°.

Ранее, весной 2013 г., модели МРКС прошли испытания на визуализацию обтекания и распределение тепловых потоков в ударной трубе УТ-1М (при числе М=6) и в гиперзвуковой трубе Т-117 (М=7,5). Получено немало ценных результатов. Ряд характеристик, заложенных расчетами, подтвержден, однако выявлены и неожиданно высокие тепловые потоки на центроплане прямого крыла, что может повлечь за собой изменение конструкции аппарата. Кроме того, выяснилось, что выбранная компоновка блока не обеспечивает устойчивости по курсу. Следующий этап аэродинамических испытаний модели МРКС-1, запланированный на сентябрь-октябрь 2013 г. пройдет в гиперзвуковой (Т-116) и трансзвуковой (Т-128) аэродинамических трубах ЦАГИ.

Что касается семейства «Ангара», то экспериментальная наземная отработка ракетных блоков практически завершена, изготовлен и доставлен на космодром первый летный экземпляр ракеты «Ангара-А1.2ПП». Первый пуск в рамках летно-конструкторских испытаний ожидается в мае 2014 г. А 27 августа воронежское КБХА завершило испытания нового двигателя РД-0124А для универсального ракетного модуля УРМ-2. Прожиг проводился по программе межведомственных испытаний (МВИ). Всего с 16 июля по 27 августа было проведено три огневых испытания РД-0124А, и все — без замечаний. Подробнее об актуальном состоянии работ по РН «Ангара» можно прочесть в предыдущем номере нашего журнала (см. «Взлёт» № 8–9/2013, с. 92–95).

Среди интересных новинок МАКС-2013 следует отметить проект ракеты-носителя «Союз-5», макет которой впервые можно было увидеть двумя месяцами раньше на салоне в Ле-Бурже. Разработку перспективного носителя ведет самарский ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» в рамках НИР «Магистраль» для замены всех эксплуатируемых сейчас ракет «семерочного» семейства. По словам генерального директора предприятия Александра Кирилина, перспективный носитель разрабатывается в нескольких вариантах. Базовая модификация, «Союз-5.1», грузоподъемностью до 8,5 т выполнена в двухступенчатой моноблочной компоновке. На первой ступени может применяться двигатель РД-0164, а на второй — РД-0124М. Оба двигателя, проектируемые воронежским КБХА, должны работать на топливе «жидкий кислород — сжиженный природный газ (СПГ)». «Союз-5.2» получается оснащением предыдущего варианта двумя боковыми блоками, также оснащенными двигателями РД-0164. Грузоподъемность ракеты — около 25 т. Третий член семейства — «16-тонник» «Союз-5», также с двумя боковыми блоками, но без третьей ступени. В случае одобрения проекта и при достаточном финансировании первый «Союз-5» может полететь в 2020–2022 гг.

На первый взгляд, данный проект дублирует разработку космического ракетного комплекса «Ангара», имеющего национальный статус. Возникает вопрос: для чего все затеяно? Ответ на него дали в ходе салона официальные представители «ЦСКБ-Прогресс». Дело в том, что ветеран отечественных космических программ — носитель «Союз» во всех своих нынешних ипостасях — безнадежно устарел по своим конструктивно-технологическим параметрам. Достаточно сказать, что в конических боковых блоках нет ни одного одинакового рядового шпангоута. Понятно, что себестоимость изготовления ракеты, спроектированной почти 60 лет назад, в современных условиях будет непрерывно расти. Применение на «Союзе-2.1б» пяти компонентов — жидкого кислорода, керосина, жидкого азота, перекиси водорода и гелия — отнюдь не упрощает эксплуатацию даже этого самого современного варианта носителя. К этому надо добавить необходимость присутствия на стартовом комплексе сотен людей для выполнения ручных операций при подготовке пуска, и картина станет абсолютно ясна: рано или поздно ракета утратит конкурентоспособность.

Поэтому в «ЦСКБ-Прогресс» решили упредить ситуацию и начать разработку технологически более совершенного, но простого носителя, состоящего из минимального числа элементов. «Союз-5», проектируемый по концепции «один ракетный двигатель на блок», по идее должен быть дешевле своего именитого предшественника. Впрочем, говорить о цене пока рано, поскольку проект находится в самой начальной стадии. Облик носителя пока не «заморожен», и его будущее под большим вопросом. В любом случае, инициатива «ЦСКБ-Прогресс» заслуживает одобрения, в т. ч. и с точки зрения сохранения научно-технического потенциала, созданного при проектировании ракетного комплекса «Русь-М» в 2009–2011 гг.

Модельный ряд перспективного семейства ракет-носителей «Ангара» разработки ГКНПЦ им. М.В. Хруничева

Модель новой ракеты-носителя «Союз-5», разрабатываемой на инициативных началах «ЦСКБ-Прогресс»

На стенде самарского предприятия также демонстрировались масштабные макеты носителей «Союз-2.1в», «Союз-2.1б» и «Союз-ФГ». Первый пуск ракеты легкого класса «Союз-2.1в» запланирован на ноябрь-декабрь текущего года. Как известно, на его первой ступени установлен маршевый двигатель НК-33 и рулевой РД-0110р. В Самаре завершился очередной цикл испытаний первого двигателя. Основной целью тестов стало подтверждение качественных характеристик НК-33 при реализованных технологических решениях по вновь изготовленным узлам камеры сгорания — коллектора и новых резино-технических деталей агрегатов. Кстати, в «прожиге» приняли участие руководители и специалисты американской двигателестроительной компании Aerojet Rocketdyne, являющейся зарубежным потребителем самарского двигателя. Общая наработка успешно испытанного образца НК-33 по итогам трех стендовых проверок составила 616 с. 9