Техника - молодёжи 1973-04, страница 34
в транспортный корабль и доставит себя самого в любую точку планеты. У транспортных космических кораблей будет еще одно назначение, связанное с космонавтикой лишь косвенно. Они послужат для сверхскоростного сообщения между отдельными пунктами Земли. Выход на орбиту искусственного спутника нужен не для каких-либо работ в околоземном пространстве, а для скорейшего продвижения к аэропорту посадки. Двигатели трансконтинентального корабля будут работать только во время разгона до первой космической скорости и предпосадочного маневрирования. Таков примерный круг задач орбитальной авиации. И чтобы справиться с ними, транспортные корабли должны быть и самолетами, и космическими аппаратами одновременно. един в двух стихиях Главное, что роднит космическую авиацию с ракетной техникой, — принцип ступенчатости, последовательное отделение от стартующей системы отработавших элементов. В самом деле, не тащить же с собой на орбиту опорожненные баки с горючим и окислителем, гигантские ЖРД-ускорители, всю эту «начинку» первых ступеней ракеты. Как же в таком случае сохранить ее для следующих полетов? Может быть, стоит оснастить ускоритель парашютной системой и устройствами для «мягкого» приземления — вроде тех, что применяют для воздушного десантирования боевой техники? К тому же именно таким способом возвращаются на Землю нынешние космические корабли. Но спасительные купола все равно не принесут свой груз прямо к месту старта. В любом случае сохраненную ракету придется демонтировать и по частям землей или воздухом доставлять на базу. Кроме того, не обойтись без специальной теплозащиты корабля, которая, обгорая, спасает корпус от испепеляющего аэродинамического нагрева. И сам корабль, и последняя ступень-ускоритель на пути к Земле должны пробить воздушную броню планеты. Выход напрашивается сам собой — и выводящий и выводимый объекты нужно сделать полностью автономными летательными аппаратами, способными летать и в космосе, и в атмосфере. Вот для чего вновь пригодились старые отчеты о комбинациях «самолет — на самолете». Советский ракетоплан, пилотировавшийся после отделения от «матки» Пе-8 Георгием Шияновым, американский «скайрокет» Вильяма Бриджмена, несомый «сверхкрепостью», французский «людюк» — это принципиальная модель транспортного космического корабля многократного использования. Инженеры предполагают: самолет-носитель и собственно транспортный корабль смогут совершить не менее сотни полетов в течение десятилетия. Система стартует вертикально, переходит «а несколько наклон-I ную траекторию набора высоты и достигает скорости порядка 3 км/сек. Дальше вторая ступень — космический корабль — продолжает лететь самостоятельно, с помощью разгонных ЖРД большой мощности. Носитель изменяет курс и возвращается на аэродром взлета. Для посадочных маневров предусмотрены воздушно-реактивные двигатели. Общий стартовый вес системы составит около 2000 т. Полезная нагрузка орбитальной ступени — около 30 т. «Двуликость» корабля, его приспособленность к двум стихиям — воздушной и космической — доставит немало хлопот и ученым, и конструкторам. Конечно же, орбитальный самолет будет мало похож на своих «земных» собратьев. Общим у них останется, пожалуй, только принцип образования подъемной силы крыла. Впрочем, даже крыла в его классическом варианте может и не быть. При всех аэродинамических достоинствах фюзеляжа современного самолета — вытянутого, веретенообразного, с малой площадью поперечного сечения — он вряд ли подойдет для космического «транспортника». Его «полнят» запасы горючего и окислителя для прожорливых ЖРД, грузы. Значит, приходится искать золотую серединку между сносным аэродинамическим качеством (отношение подъемной силы аппарата к силе лобового сопротивления) и удовлетворительной вместимостью. Скорее всего орбитальным ступеням придадут форму «несущего корпуса», который возьмет на себя функции и крыла, и фюзеляжа (см. «ТМ», 1968, № 3). Аэродинамическое качество 1,3—1,6 на спуске и 3,5—4,0 на посадке позволит аппарату маневрировать и приземлиться по-самолетному. На орбите искусственного спутника Земли аппарат стабилизируется и управляется только с помощью двигателей малой тяги, видимо ЖРД. Маневрировать придется при подходе к орбитальной станции, стыковке с нею, при сходе с орбиты перед приземлением. Возможно, ЖРД будут включать и на спуске, чтобы помочь аэродинамическим рулям. На этом этапе полета вступает в свои права сопротивление воздуха. С одной стороны, оно позволяет плавно опуститься на Землю, с другой — создает серьезные помехи высокоскоростному аппарату. между двух огней Применительно к кораблю, возвращающемуся из космоса на Землю, это выражение имеет самый буквальный смысл. Войди аппарат в плотные слои атмосферы под большим углом, он быстро достигнет точки посадки, но весьма пострадает от интенсивного аэродинамического нагрева. Плавный же спуск с постепенным снижением и торможением протекает куда дольше, зато в каждую единицу времени корпус воспринимает меньшие порции тепла. Вот и выходит, что, заботясь о надежной теплозащите, приходится выбирать: либо медленное и долгое «поджаривание» корабля на «малом огне», либо непродолжительное воздействие максимальной температуры. До сих пор почти все космические «корабли выдерживают спуск благодаря испарению специального покрытия. Обмазка состоит из твердых материалов — фторол ласта, керамики, стекла, графита, — способных переходить в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Это называется сублимацией. Разрушаясь, превращаясь в газ, сублимирующее покрытие поглощает огромное количество тепла — вдесятеро больше, чем требуется для плавления. К сожалению, этот испытанный способ теплозащиты не подходит для кораблей многократного использования. Покрытие немало весит, после каждого полета понадобится вновь покрывать корпус спасительной «броней». К тому же «обмазкой» нельзя покрывать рулевые и несущие поверхности. Унос материала неизбежно скажется на их аэродинамических свойствах. Если предпочесть быстрый и непродолжительный нагрев, аппарат войдет в атмосферу круто, с большим (около 60°) углом атаки несущей поверхности. Спуск займет мало времени. Действию высокой температуры СМЕЛЫЕ ПРОЕКТЫ 31 |
