Hipersoniczny „Tu”
Lata pięćdziesiąte ubiegłego wieku pozostały w Historie nie tylko okres szybkiego rozwoju technologii rakietowej, płynnie przechodzącej w prawdziwą rakietową manię. W tym czasie postęp obiecywał tak doskonałe perspektywy we wszystkich dziedzinach nauki i techniki, że zaczęła pojawiać się ogromna liczba pomysłów, które jeszcze kilka lat temu wydawały się science fiction. Były wśród nich projekty samolotów, które miały latać zarówno w powietrzu, jak i poza atmosferą ziemską. We wczesnych latach szybkiego rozwoju technologii rakietowej właśnie hybryda samolotu i rakiety wydawała się jednym z najbardziej obiecujących sposobów opracowania pojazdów do przenoszenia broni jądrowej. broń. Z tego pomysłu „wyrosło” wiele ciekawych projektów samolotów hipersonicznych i orbitalnych.
"DP"
W 1958 roku OKB A.N. Tupolew otrzymał zadanie prowadzenia prac badawczych na temat „DP” - Dalekie planowanie. Zgodnie z pierwotnym zamysłem klienta samolot DP miał służyć jako ostatni etap lotniczo-rakietowego systemu uderzeniowego. Rakieta wspomagająca (do tej roli oferowano prawie wszystkie ówczesne pociski średniego i dalekiego zasięgu) wyniosła samolot w przestrzeń atmosferyczną, gdzie odłączył się i autonomicznie udał się do celu w trybie bezzałogowym. Zgodnie z wynikami badań konstruktorzy Tupolewa doszli do wniosku, że optymalna wysokość odłączenia wynosi 80-100 kilometrów, w zależności od odległości do celu. Projekt projektowanego „DP” był ciekawy. Ze względu na dużą prędkość urządzenia po jego oddzieleniu od rakiety zdecydowano się ostatecznie zrezygnować z jakiegokolwiek silnika podtrzymującego (stąd „planowanie” w indeksie), a dla zapewnienia operacyjności systemów samolot miał być wyposażony w komplet baterii elektrycznych i butli ze sprężonym gazem.
Obciążenie bojowe „DP” zostało początkowo opracowane w dwóch wersjach. Według pierwszego, w odpowiednim momencie na dużej wysokości zrzucono ładunek jądrowy, a samolot, opuszczając nurkowanie, poszedł „do domu”. Jednak zapewnienie akceptowalnej celności trafienia w cel w tym przypadku było, delikatnie mówiąc, niełatwe. Ponadto samolot z trudem wytrzymałby przeciążenie, które występuje przy wyjściu z nurkowania. Dlatego zrezygnowano z pierwszej opcji i zaczęto pracować nad drugą. Według niego głowica była częścią projektu samolotu. Zdetonowanie głowicy zniszczy oczywiście samolot, ale możliwe jest stworzenie znacznie dokładniejszego systemu przenoszenia.
Projekt DP wyglądał więcej niż obiecująco jak na swoje czasy. Po pierwsze, wojsko zostało przekupione dokładnością trafienia. Był znacznie wyższy niż ówczesnych pocisków balistycznych. Po drugie, już wtedy było jasne, że wkrótce wszystkie wiodące kraje zaczną tworzyć systemy obrony przeciwrakietowej, a zamierzony profil lotu DP wyglądał jak przeciwlotniczy manewr bombowca. W związku z tym, wykorzystując samoloty DP do przenoszenia ładunków jądrowych, można by przez kilka lat, a nawet dziesięcioleci nie martwić się o system obrony przeciwrakietowej wroga.
Badania i wstępne prace projektowe nad tematem „DP” trwały ponad trzy lata. Oprócz Biura Projektowego Tupolewa zatrudniono w nich TsAGI, VIAM, LII i wiele innych organizacji. Zrozumiałe jest, że oprócz problemów bezpośrednio strukturalnych konieczne było rozwiązanie szeregu powiązanych. Tak więc wysokie prędkości lotu na końcowym odcinku trajektorii wymagały żaroodpornych materiałów poszycia i zespołu napędowego, a kontury kadłuba i skrzydeł musiały zapewniać akceptowalną aerodynamikę, ale jednocześnie nie zwiększać nagrzewania się konstrukcji. Na koniec należało przeanalizować wszystkie możliwe trajektorie lotu i wybrać z nich najbardziej odpowiednią pod względem szeregu parametrów. W trakcie tych prac zbudowano między innymi kilka eksperymentalnych urządzeń, na których przetestowano określone technologie i pomysły.
«130»
Wszystkie eksperymentalne samoloty zostały wykonane w ramach projektu 130 (Tu-130). Z wielu powodów postanowiono przenieść eksperymenty dotyczące zagadnień balistycznych hipersonicznych do osobnego projektu. Już w trakcie prac nad projektem "130" przede wszystkim po raz kolejny sprawdzili schemat aerodynamiczny przyszłej eksperymentalnej aparatury. Rozważano klasyczny schemat ze skrzydłem i ogonem, „kaczką”, bezogonową, latającym skrzydłem itp. Ciekawostką jest fakt, że w tamtym czasie TsAGI nie posiadało jeszcze hipersonicznych tuneli aerodynamicznych. Dlatego testy musiały zostać przeprowadzone w specjalnie zaprojektowanej instalacji, w której model był rozpędzany za pomocą specjalnego pistoletu. W wyniku czystek za optymalny uznano schemat bezogonowy z pewnym pozorem tego, co obecnie nazywa się kadłubem lotniskowca. W części ogonowej umieszczono stabilizatory. Po wybraniu głównego kierunku pracy projektanci Tupolewa stworzyli kilka modeli 130 samolotów w różnych konfiguracjach. Wyposażono je w silniki rakietowe na paliwo stałe i sprzęt pomiarowy. Modele te zostały wystrzelone z latającego laboratorium Tu-16LL. W kilku lotach udało się rozpędzić eksperymentalny układ do prędkości prawie sześciokrotnie większej niż prędkość dźwięku.
Pod koniec 59. roku badania dobiegły końca, a biuro projektowe Tupolewa rozpoczęło tworzenie rzeczywistych 130 samolotów. Jako podstawę przyjęli model bezogonowy z korpusem podtrzymującym i ogonem. Ogólnie rzecz biorąc, aerodynamiczny układ pełnowymiarowego Tu-130 niewiele różnił się od modelu, który „wygrał zawody”. Jedyna zauważalna zmiana dotyczyła stępki pionowej: w jej górnej części zainstalowano mały stabilizator. W rezultacie samolot 130 zaczął wyglądać tak: półeliptyczny kadłub o długości 8,8 m w przekroju poprzecznym, rozpiętość skrzydeł stabilizatora 2,8 m i wysokość 2,2 m. Do samolotu przymocowane są tylko dwa skrzydła stabilizatora i dwa stępki zewnętrzna powierzchnia kadłuba. Elevony zostały umieszczone na całej rozpiętości skrzydeł z odchyleniem 75 °. Na stępkach nie przewidziano sterów, ale na ich powierzchniach bocznych znajdowały się cztery klapy hamulcowe. Usunięcie klap do strumienia odbywało się na zasadzie nożyc. Zaproponowano, aby większość zespołu napędowego i poszycia samolotu była wykonana ze stopów stali żaroodpornej. Końcówki skrzydeł, stępki i przednia owiewka samolotu zostały wyłożone specjalnym grafitowym materiałem.
Na tym etapie ponownie wróciliśmy do pomysłu pojazdu zwrotnego. Według projektu z początku 1960 roku lot miał odbywać się w następujący sposób. Pojazd startowy podnosi samolot „130” na wysokość około 90-100 kilometrów i zrzuca go. W tym momencie trajektoria samolotu jest korygowana, a następnie planuje się w kierunku celu. Przy początkowej prędkości lotu około M = 10 zasięg lotu mógł osiągnąć cztery tysiące kilometrów. Wyposażenie pokładowe umożliwiało kilkukrotne korygowanie parametrów lotu w trakcie lotu, jednak na okres próbny zdecydowano się ograniczyć tylko do jednej korekty po oddzieleniu się od rakiety. Pod koniec lotu „130” miał wyhamować wchodząc na wznoszenie i otwierając klapy hamulcowe. Gdy tylko prędkość spadła do akceptowalnej wartości, z tylnej części aparatu wyrzucono spadochron, który najpierw służył jako hamulec, a następnie jako lądowanie.
Początkowo planowano zbudować pięć prototypów szybowców hipersonicznych, które położono pod koniec 59. Kilka miesięcy później pierwszy płatowiec był gotowy, aw pilotażowym zakładzie rozpoczęto montaż aparatury kontrolno-chłodniczej i pomiarowej. W tym samym czasie w OKB-586 pod kierownictwem M.K. Yangel udoskonalali rakietę R-12. Aby zainstalować 130 samolotów, konieczne było umieszczenie na nim nowej stacji dokującej, a także wzmocnienie konstrukcji ze względu na zwiększoną masę wyjściowego ładunku.
Biuro Konstrukcyjne Tupolewa i Jangla rozpoczęło już przygotowania do pierwszego startu rakiety R-12 z Tu-130 „na pokładzie”, ale już w lutym 1960 roku projekt płatowca hipersonicznego został przekazany zespołowi projektowemu kierowanemu przez V.N. Chelomeya.
W kosmos!
Jednak zamknięcie projektu Tupolew "130" nie pogrzebało wszystkich opracowań biura konstrukcyjnego na temat samolotów hipersonicznych. Zaledwie kilka lat po przeniesieniu „130” do Chelomey kontynuowano prace nad ideową kontynuacją „DP” i „130”. W drugiej połowie lat sześćdziesiątych w przemyśle lotniczym pojawił się nowy kierunek, jak się wówczas wydawało, uniwersalny i bardzo obiecujący. Były to samoloty kosmiczne (VKS). Nowy kierunek obiecywał dostarczyć zarówno wojskowy, jak i cywilny sprzęt nowego poziomu, który ma znaczną liczbę zalet w stosunku do istniejącego. Tak więc poza atmosferą można osiągnąć znacznie większe prędkości niż w powietrzu, a start i lądowanie „jak samolotem” powinno znacznie obniżyć koszty lotu. Ponadto samolot kosmiczny może być również używany do wystrzeliwania statków kosmicznych na niskie orbity.
Od 1968 roku Biuro Projektowe Tupolewa pracowało nad kilkoma projektami VKS o różnych układach, masach startowych i elektrowniach. Tak więc masa startowa obiecujących pojazdów wahała się od 250 do 400 ton, a jako elektrownię oferowano nie tylko tradycyjne silniki rakietowe na paliwo ciekłe, ale także jądrowe z wodorem jako płynem roboczym. Oczywiście z dzisiejszego punktu widzenia takie projekty wyglądają jak czysta fantazja, ale pod koniec lat 60. uważano je za naprawdę obiecujące i całkiem realne. Ale, niestety, tylko inżynierowie widzieli je jako prawdziwe. Potencjalny klient, reprezentowany przez Ministerstwo Obrony, wolał już opanowane rakiety od samolotów kosmicznych. Dlatego, zgodnie z żadną z opcji VKS, biuro projektowe Tupolewa nie rozpoczęło normalnych prac projektowych.
Jest jednak mało prawdopodobne, aby tylko bezwładność wojska miała szkodliwy wpływ na losy Tupolewa VKS. Na przykład jądrowy silnik rakietowy, nawet jak na dzisiejsze standardy, to technologia przyszłości, nie mówiąc już o późnych latach 60. Oprócz złożoności technologicznej mieli szereg innych problemów. Najbardziej namacalnym z nich jest radioaktywność strumienia strumieniowego. Z tego powodu start samolotu kosmicznego o napędzie atomowym musi odbywać się albo w specjalnie wyznaczonym obszarze (mało prawdopodobne, aby ktokolwiek na to pozwolił), albo przy pomocy dodatkowych silników. W tym celu biuro projektowe Tupolewa zaproponowało użycie specjalnie zaprojektowanego silnika turboodrzutowego napędzanego ciekłym wodorem. Z jednej strony takie paliwo eliminowało konieczność tankowania samolotu dwoma paliwami naraz, ale z drugiej strony taki silnik trzeba było stworzyć niemal od podstaw. Dla przypomnienia: pierwszy lot samolotu z silnikiem na ciekły wodór - Tu-155 - odbył się dopiero w 1988 roku.
Na szczęście rozwój tematu wideokonferencji nie poszedł na marne. Ten sam Tu-155 mógłby się nawet nie pojawić, gdyby w firmach Tupolewa i Kuzniecowa nie przeprowadzono pewnych badań na temat perspektyw paliwa kriogenicznego. A obecnie ciekły wodór jest uważany za jeden z najbardziej dochodowych obiecujących rodzajów paliwa, w tym dla samolotów kosmicznych.
Samoloty orbitalne
Zainteresowanie armii radzieckiej systemami lotniczymi pojawiło się dopiero pod koniec lat siedemdziesiątych - na początku lat osiemdziesiątych. Wtedy okazało się, że tworzenie promu kosmicznego było w pełnym rozkwicie w Stanach Zjednoczonych, a radzieckie Ministerstwo Obrony potrzebowało podobnego urządzenia. Do końca pierwszej połowy lat 80. Biuro Projektowe Tupolewa we współpracy z szeregiem organizacji przygotowało pakiet dokumentów dotyczących wyglądu obiecującego samolotu. W toku badań na ten temat opracowano trzy główne koncepcje wideokonferencji, różniące się od siebie zarówno cechami konstrukcyjnymi, jak i operacyjnymi. W szczególności, nawet jeśli chodzi o start, zaproponowano trzy opcje:
- niezależny start poziomy z lotniska przy użyciu własnego podwozia lub specjalnego boostera;
- start z pomocą lotniskowca, który doprowadza samolot orbitalny do wymaganej wysokości i prędkości;
- start za pomocą superciężkiego samolotu transportowego (masa startowa około 1,3-1,5 tys. ton) i późniejsze niezależne przyspieszenie.
Podobnie sytuacja wyglądała z innymi aspektami eksploatacji jednostopniowego samolotu orbitalnego (OSA). Jednak zgodnie z wynikami modelowania matematycznego wszystkich trzech wariantów, za najkorzystniejszy pod względem możliwej ładowności i maksymalnej wysokości orbity uznano start z pomocą samolotu transportowego. Jako elektrownię dla OOS początkowo rozważano połączenie silników na ciecz i silników odrzutowych. Płynne miały przeprowadzić wstępne przyspieszenie ochrony środowiska, po czym uruchomiono bardziej ekonomiczne proste przeloty. Jednak już na etapie wstępnego projektu z silnika strumieniowego trzeba było zrezygnować. Faktem jest, że w tamtym czasie nie było możliwe wykonanie odpowiedniego urządzenia wejściowego dla takiego silnika. Planowano, że silniki o przepływie bezpośrednim będą włączane przy prędkościach co najmniej M = 5 ... 7, a w tym czasie nie było rozwoju wlotów powietrza zaprojektowanych dla takich prędkości. Musiałem zostawić tylko płynne silniki. Za najbardziej wydajne paliwo uznano ciekły wodór, a jako utleniacz zaproponowano ciekły tlen. Warto zauważyć, że to właśnie te rodzaje paliwa i utleniacza zostały wybrane przede wszystkim ze względów ekonomicznych - produkcja ciekłego tlenu została już dawno ustalona, a masowa produkcja ciekłego wodoru nie wymagała dużych inwestycji.
Projekt OOS Tupolewa przypominał nieco projekt 103. Ten sam bezogonowy z niskim skrzydłem. Jednak ostrołukowe skrzydło OOS miało rozwinięty napływ korzeni i zamiast dwóch stępek był tylko jeden. Ogólnie rzecz biorąc, OOS bardziej przypominał statek Buran niż jego bezpośredniego przodka. Ciekawa aerodynamika projektu. Tak więc profil skrzydła w kształcie litery S był najbardziej skuteczny przy prędkościach poddźwiękowych. Zgodnie z planem konstruktorów, podczas lotu z prędkością poddźwiękową, siła nośna była tworzona przez skrzydło. Podczas przechodzenia przez barierę dźwiękową skuteczność skrzydła gwałtownie spadała, a samolot utrzymywał się w powietrzu dzięki kadłubowi z charakterystycznym płaskim dnem i kształtowi skrzydła w rzucie. Aby kontrolować ochronę środowiska, miał stery wysokości w tylnej części skrzydła i dwuczęściowy ster na stępce. Te stery miały służyć do manewrowania przy prędkościach poddźwiękowych i naddźwiękowych. Podczas przejścia na hipersoniczny, a także na orbicie, silniki płynne małej mocy miały służyć do kontrolowania manewrów. W tylnej części kadłuba znajdowały się trzy LRE o projektowym ciągu 200 ton każdy, aw części środkowej przewidziano osobny przedział na zbiorniki paliwa i utleniacza.
Aby zabezpieczyć konstrukcję aparatury i ładunku przed wysokimi temperaturami, które występują podczas poruszania się z prędkościami hipersonicznymi, zaproponowano wykonanie zewnętrznych części samolotu z różnych materiałów o różnej odporności na obciążenia termiczne. Tak więc jako materiał na dziób kadłuba, końcówki skrzydeł i stępkę (temperatura do 2000°C) zaproponowano kompozyt z włókna węglowego wzmocniony karborundem i dwutlenkiem krzemu. Pozostałe powierzchnie miały być zabezpieczone płytkami ceramicznymi z powłoką borokrzemianową, przy czym grubość płytek i powłoka były uzależnione od umiejscowienia danej płytki.
Szacowana masa startowa OOS została określona na 700 ton, z czego dziesięć to ładunki. Samolądowanie OOS miało odbywać się z prędkością 240-250 km/h. Jak już wspomniano, na początku prac nie było zgody co do metody startu. Jednak później zdecydowano, że najbardziej opłacalnym rozwiązaniem będzie podniesienie w powietrze przy pomocy samolotu transportowego. Wraz z innymi przedsiębiorstwami Biuro Projektowe Tupolewa przeprowadziło badania perspektyw dla samolotu transportowego. Masa startowa OOS wynosząca 700 ton wymagała odpowiedniego gigantycznego lotniskowca. W różnych wersjach lotniskowca jego masa całkowita była równa, a nawet przekraczała masę startową samolotu orbitalnego. Tak więc cały system przed startem ważył 1600-1650 ton. Możesz sobie wyobrazić wymiary takiego potwora.
Projekt 2000
Od połowy lat 80. dalsze prace nad projektem, po których można by rozpocząć testy, wymagały co najmniej 7-8 lat. Okres 10 lat wyglądał bardziej realistycznie. W tym samym czasie w lipcu 1986 roku wydano Rozporządzenie Rządowe, które wymagało stworzenia praktycznego samolotu kosmicznego. Ze względu na niemożność natychmiastowego zbudowania OOS o pełnych rozmiarach i masie, Tupolewowie postanowili zbudować kolejny, mniejszy samolot. Otrzymał nazwę Tu-2000A i miał mieć maksymalną masę startową poniżej stu ton.
Ten samolot nie miał wejść na orbitę - po prostu nie miałby wystarczającej ilości paliwa i ciągu silnika - ale nie taki był jego cel. Tu-2000 miał stać się latającym laboratorium do testowania lotów załogowych na wysokościach powyżej 25-30 kilometrów i prędkościach rzędu M=6. W celu przyspieszenia do prędkości hipersonicznych ponownie zaproponowano silniki strumieniowe na ciekły wodór w połączeniu z silnikami turboodrzutowymi.
Druga wersja nowego projektu z indeksem Tu-2000B miała dwa i pół razy większą masę startową i duże wymiary. To właśnie na podstawie tego projektu planowano w przyszłości produkować pojazdy bojowe i pasażerskie. Na przykład sześć silników strumieniowych przy prędkości M = 6 i wysokości 30 km zapewniło szacunkowy zasięg co najmniej 10 tysięcy kilometrów. Ładowność Tu-2000B w obu wersjach sięgała 10-12 ton.
Dla przyszłego Tu-2000A wykonano skrzynkę skrzydłową, niektóre elementy kadłuba oraz szereg zespołów układu paliwowego. Jednak w 1992 roku z powodu braku funduszy projekt musiał zostać zamrożony. Niestety jeszcze w latach dziewięćdziesiątych sytuacja gospodarcza kraju doprowadziła do zamknięcia obu wersji Tu-2000 oraz projektu OOS. Jak wspomniano powyżej, budowa tego ostatniego była możliwa do połowy lat 90. Dla Tu-2000 przybliżony okres pierwszego lotu określono na 13-15 lat po rozpoczęciu pracy. Innymi słowy, Tu-2000A miał trafić na próby w locie w pierwszej połowie 2000 roku. Ale jak dotąd tak się nie stało. Co więcej, istnieją wszelkie powody, by wątpić, czy projekty JFO i Tu-XNUMXA kiedykolwiek zostaną wznowione.
Brak perspektywy...
Ze względu na szereg niezbyt przyjemnych zdarzeń, prawie pół wieku doświadczenia i rozwoju Biura Projektowego. JAKIŚ. Tupolew w dziedzinie samolotów hipersonicznych do różnych celów okazał się nieodebrany. I co nie napawa optymizmem, zamknięcie projektów DP, 130, OOS i Tu-2000 źle wpłynęło nie tylko na przyszłość rosyjskiego przemysłu lotniczego. Obecnie, w związku z likwidacją amerykańskich wahadłowców, kwestia kosmicznej „ciężarówki” wielokrotnego użytku stała się szczególnie dotkliwa. Na całym świecie różne biura projektowe borykają się z tym problemem, ale jak dotąd nie widać postępów. Oferowane są godne konstrukcje, niestety nie posiadają one jeszcze cech ciężko pracujących wahadłowców czy radzieckiego Tu-2000B, który nigdy nie latał.
Na podstawie materiałów z witryn:
http://alternathistory.org.ua/
http://vadimvswar.narod.ru/
http://airbase.ru/
http://airwar.ru/
http://www.sergib.agava.ru
"DP"
W 1958 roku OKB A.N. Tupolew otrzymał zadanie prowadzenia prac badawczych na temat „DP” - Dalekie planowanie. Zgodnie z pierwotnym zamysłem klienta samolot DP miał służyć jako ostatni etap lotniczo-rakietowego systemu uderzeniowego. Rakieta wspomagająca (do tej roli oferowano prawie wszystkie ówczesne pociski średniego i dalekiego zasięgu) wyniosła samolot w przestrzeń atmosferyczną, gdzie odłączył się i autonomicznie udał się do celu w trybie bezzałogowym. Zgodnie z wynikami badań konstruktorzy Tupolewa doszli do wniosku, że optymalna wysokość odłączenia wynosi 80-100 kilometrów, w zależności od odległości do celu. Projekt projektowanego „DP” był ciekawy. Ze względu na dużą prędkość urządzenia po jego oddzieleniu od rakiety zdecydowano się ostatecznie zrezygnować z jakiegokolwiek silnika podtrzymującego (stąd „planowanie” w indeksie), a dla zapewnienia operacyjności systemów samolot miał być wyposażony w komplet baterii elektrycznych i butli ze sprężonym gazem.
Obciążenie bojowe „DP” zostało początkowo opracowane w dwóch wersjach. Według pierwszego, w odpowiednim momencie na dużej wysokości zrzucono ładunek jądrowy, a samolot, opuszczając nurkowanie, poszedł „do domu”. Jednak zapewnienie akceptowalnej celności trafienia w cel w tym przypadku było, delikatnie mówiąc, niełatwe. Ponadto samolot z trudem wytrzymałby przeciążenie, które występuje przy wyjściu z nurkowania. Dlatego zrezygnowano z pierwszej opcji i zaczęto pracować nad drugą. Według niego głowica była częścią projektu samolotu. Zdetonowanie głowicy zniszczy oczywiście samolot, ale możliwe jest stworzenie znacznie dokładniejszego systemu przenoszenia.
Projekt DP wyglądał więcej niż obiecująco jak na swoje czasy. Po pierwsze, wojsko zostało przekupione dokładnością trafienia. Był znacznie wyższy niż ówczesnych pocisków balistycznych. Po drugie, już wtedy było jasne, że wkrótce wszystkie wiodące kraje zaczną tworzyć systemy obrony przeciwrakietowej, a zamierzony profil lotu DP wyglądał jak przeciwlotniczy manewr bombowca. W związku z tym, wykorzystując samoloty DP do przenoszenia ładunków jądrowych, można by przez kilka lat, a nawet dziesięcioleci nie martwić się o system obrony przeciwrakietowej wroga.
Badania i wstępne prace projektowe nad tematem „DP” trwały ponad trzy lata. Oprócz Biura Projektowego Tupolewa zatrudniono w nich TsAGI, VIAM, LII i wiele innych organizacji. Zrozumiałe jest, że oprócz problemów bezpośrednio strukturalnych konieczne było rozwiązanie szeregu powiązanych. Tak więc wysokie prędkości lotu na końcowym odcinku trajektorii wymagały żaroodpornych materiałów poszycia i zespołu napędowego, a kontury kadłuba i skrzydeł musiały zapewniać akceptowalną aerodynamikę, ale jednocześnie nie zwiększać nagrzewania się konstrukcji. Na koniec należało przeanalizować wszystkie możliwe trajektorie lotu i wybrać z nich najbardziej odpowiednią pod względem szeregu parametrów. W trakcie tych prac zbudowano między innymi kilka eksperymentalnych urządzeń, na których przetestowano określone technologie i pomysły.
«130»
Wszystkie eksperymentalne samoloty zostały wykonane w ramach projektu 130 (Tu-130). Z wielu powodów postanowiono przenieść eksperymenty dotyczące zagadnień balistycznych hipersonicznych do osobnego projektu. Już w trakcie prac nad projektem "130" przede wszystkim po raz kolejny sprawdzili schemat aerodynamiczny przyszłej eksperymentalnej aparatury. Rozważano klasyczny schemat ze skrzydłem i ogonem, „kaczką”, bezogonową, latającym skrzydłem itp. Ciekawostką jest fakt, że w tamtym czasie TsAGI nie posiadało jeszcze hipersonicznych tuneli aerodynamicznych. Dlatego testy musiały zostać przeprowadzone w specjalnie zaprojektowanej instalacji, w której model był rozpędzany za pomocą specjalnego pistoletu. W wyniku czystek za optymalny uznano schemat bezogonowy z pewnym pozorem tego, co obecnie nazywa się kadłubem lotniskowca. W części ogonowej umieszczono stabilizatory. Po wybraniu głównego kierunku pracy projektanci Tupolewa stworzyli kilka modeli 130 samolotów w różnych konfiguracjach. Wyposażono je w silniki rakietowe na paliwo stałe i sprzęt pomiarowy. Modele te zostały wystrzelone z latającego laboratorium Tu-16LL. W kilku lotach udało się rozpędzić eksperymentalny układ do prędkości prawie sześciokrotnie większej niż prędkość dźwięku.
Opracowanie projektu płatowca samolotu „130”
Pod koniec 59. roku badania dobiegły końca, a biuro projektowe Tupolewa rozpoczęło tworzenie rzeczywistych 130 samolotów. Jako podstawę przyjęli model bezogonowy z korpusem podtrzymującym i ogonem. Ogólnie rzecz biorąc, aerodynamiczny układ pełnowymiarowego Tu-130 niewiele różnił się od modelu, który „wygrał zawody”. Jedyna zauważalna zmiana dotyczyła stępki pionowej: w jej górnej części zainstalowano mały stabilizator. W rezultacie samolot 130 zaczął wyglądać tak: półeliptyczny kadłub o długości 8,8 m w przekroju poprzecznym, rozpiętość skrzydeł stabilizatora 2,8 m i wysokość 2,2 m. Do samolotu przymocowane są tylko dwa skrzydła stabilizatora i dwa stępki zewnętrzna powierzchnia kadłuba. Elevony zostały umieszczone na całej rozpiętości skrzydeł z odchyleniem 75 °. Na stępkach nie przewidziano sterów, ale na ich powierzchniach bocznych znajdowały się cztery klapy hamulcowe. Usunięcie klap do strumienia odbywało się na zasadzie nożyc. Zaproponowano, aby większość zespołu napędowego i poszycia samolotu była wykonana ze stopów stali żaroodpornej. Końcówki skrzydeł, stępki i przednia owiewka samolotu zostały wyłożone specjalnym grafitowym materiałem.
Na tym etapie ponownie wróciliśmy do pomysłu pojazdu zwrotnego. Według projektu z początku 1960 roku lot miał odbywać się w następujący sposób. Pojazd startowy podnosi samolot „130” na wysokość około 90-100 kilometrów i zrzuca go. W tym momencie trajektoria samolotu jest korygowana, a następnie planuje się w kierunku celu. Przy początkowej prędkości lotu około M = 10 zasięg lotu mógł osiągnąć cztery tysiące kilometrów. Wyposażenie pokładowe umożliwiało kilkukrotne korygowanie parametrów lotu w trakcie lotu, jednak na okres próbny zdecydowano się ograniczyć tylko do jednej korekty po oddzieleniu się od rakiety. Pod koniec lotu „130” miał wyhamować wchodząc na wznoszenie i otwierając klapy hamulcowe. Gdy tylko prędkość spadła do akceptowalnej wartości, z tylnej części aparatu wyrzucono spadochron, który najpierw służył jako hamulec, a następnie jako lądowanie.
Początkowo planowano zbudować pięć prototypów szybowców hipersonicznych, które położono pod koniec 59. Kilka miesięcy później pierwszy płatowiec był gotowy, aw pilotażowym zakładzie rozpoczęto montaż aparatury kontrolno-chłodniczej i pomiarowej. W tym samym czasie w OKB-586 pod kierownictwem M.K. Yangel udoskonalali rakietę R-12. Aby zainstalować 130 samolotów, konieczne było umieszczenie na nim nowej stacji dokującej, a także wzmocnienie konstrukcji ze względu na zwiększoną masę wyjściowego ładunku.
Biuro Konstrukcyjne Tupolewa i Jangla rozpoczęło już przygotowania do pierwszego startu rakiety R-12 z Tu-130 „na pokładzie”, ale już w lutym 1960 roku projekt płatowca hipersonicznego został przekazany zespołowi projektowemu kierowanemu przez V.N. Chelomeya.
W kosmos!
Jednak zamknięcie projektu Tupolew "130" nie pogrzebało wszystkich opracowań biura konstrukcyjnego na temat samolotów hipersonicznych. Zaledwie kilka lat po przeniesieniu „130” do Chelomey kontynuowano prace nad ideową kontynuacją „DP” i „130”. W drugiej połowie lat sześćdziesiątych w przemyśle lotniczym pojawił się nowy kierunek, jak się wówczas wydawało, uniwersalny i bardzo obiecujący. Były to samoloty kosmiczne (VKS). Nowy kierunek obiecywał dostarczyć zarówno wojskowy, jak i cywilny sprzęt nowego poziomu, który ma znaczną liczbę zalet w stosunku do istniejącego. Tak więc poza atmosferą można osiągnąć znacznie większe prędkości niż w powietrzu, a start i lądowanie „jak samolotem” powinno znacznie obniżyć koszty lotu. Ponadto samolot kosmiczny może być również używany do wystrzeliwania statków kosmicznych na niskie orbity.
Od 1968 roku Biuro Projektowe Tupolewa pracowało nad kilkoma projektami VKS o różnych układach, masach startowych i elektrowniach. Tak więc masa startowa obiecujących pojazdów wahała się od 250 do 400 ton, a jako elektrownię oferowano nie tylko tradycyjne silniki rakietowe na paliwo ciekłe, ale także jądrowe z wodorem jako płynem roboczym. Oczywiście z dzisiejszego punktu widzenia takie projekty wyglądają jak czysta fantazja, ale pod koniec lat 60. uważano je za naprawdę obiecujące i całkiem realne. Ale, niestety, tylko inżynierowie widzieli je jako prawdziwe. Potencjalny klient, reprezentowany przez Ministerstwo Obrony, wolał już opanowane rakiety od samolotów kosmicznych. Dlatego, zgodnie z żadną z opcji VKS, biuro projektowe Tupolewa nie rozpoczęło normalnych prac projektowych.
Jest jednak mało prawdopodobne, aby tylko bezwładność wojska miała szkodliwy wpływ na losy Tupolewa VKS. Na przykład jądrowy silnik rakietowy, nawet jak na dzisiejsze standardy, to technologia przyszłości, nie mówiąc już o późnych latach 60. Oprócz złożoności technologicznej mieli szereg innych problemów. Najbardziej namacalnym z nich jest radioaktywność strumienia strumieniowego. Z tego powodu start samolotu kosmicznego o napędzie atomowym musi odbywać się albo w specjalnie wyznaczonym obszarze (mało prawdopodobne, aby ktokolwiek na to pozwolił), albo przy pomocy dodatkowych silników. W tym celu biuro projektowe Tupolewa zaproponowało użycie specjalnie zaprojektowanego silnika turboodrzutowego napędzanego ciekłym wodorem. Z jednej strony takie paliwo eliminowało konieczność tankowania samolotu dwoma paliwami naraz, ale z drugiej strony taki silnik trzeba było stworzyć niemal od podstaw. Dla przypomnienia: pierwszy lot samolotu z silnikiem na ciekły wodór - Tu-155 - odbył się dopiero w 1988 roku.
Na szczęście rozwój tematu wideokonferencji nie poszedł na marne. Ten sam Tu-155 mógłby się nawet nie pojawić, gdyby w firmach Tupolewa i Kuzniecowa nie przeprowadzono pewnych badań na temat perspektyw paliwa kriogenicznego. A obecnie ciekły wodór jest uważany za jeden z najbardziej dochodowych obiecujących rodzajów paliwa, w tym dla samolotów kosmicznych.
Samoloty orbitalne
Zainteresowanie armii radzieckiej systemami lotniczymi pojawiło się dopiero pod koniec lat siedemdziesiątych - na początku lat osiemdziesiątych. Wtedy okazało się, że tworzenie promu kosmicznego było w pełnym rozkwicie w Stanach Zjednoczonych, a radzieckie Ministerstwo Obrony potrzebowało podobnego urządzenia. Do końca pierwszej połowy lat 80. Biuro Projektowe Tupolewa we współpracy z szeregiem organizacji przygotowało pakiet dokumentów dotyczących wyglądu obiecującego samolotu. W toku badań na ten temat opracowano trzy główne koncepcje wideokonferencji, różniące się od siebie zarówno cechami konstrukcyjnymi, jak i operacyjnymi. W szczególności, nawet jeśli chodzi o start, zaproponowano trzy opcje:
- niezależny start poziomy z lotniska przy użyciu własnego podwozia lub specjalnego boostera;
- start z pomocą lotniskowca, który doprowadza samolot orbitalny do wymaganej wysokości i prędkości;
- start za pomocą superciężkiego samolotu transportowego (masa startowa około 1,3-1,5 tys. ton) i późniejsze niezależne przyspieszenie.
Podobnie sytuacja wyglądała z innymi aspektami eksploatacji jednostopniowego samolotu orbitalnego (OSA). Jednak zgodnie z wynikami modelowania matematycznego wszystkich trzech wariantów, za najkorzystniejszy pod względem możliwej ładowności i maksymalnej wysokości orbity uznano start z pomocą samolotu transportowego. Jako elektrownię dla OOS początkowo rozważano połączenie silników na ciecz i silników odrzutowych. Płynne miały przeprowadzić wstępne przyspieszenie ochrony środowiska, po czym uruchomiono bardziej ekonomiczne proste przeloty. Jednak już na etapie wstępnego projektu z silnika strumieniowego trzeba było zrezygnować. Faktem jest, że w tamtym czasie nie było możliwe wykonanie odpowiedniego urządzenia wejściowego dla takiego silnika. Planowano, że silniki o przepływie bezpośrednim będą włączane przy prędkościach co najmniej M = 5 ... 7, a w tym czasie nie było rozwoju wlotów powietrza zaprojektowanych dla takich prędkości. Musiałem zostawić tylko płynne silniki. Za najbardziej wydajne paliwo uznano ciekły wodór, a jako utleniacz zaproponowano ciekły tlen. Warto zauważyć, że to właśnie te rodzaje paliwa i utleniacza zostały wybrane przede wszystkim ze względów ekonomicznych - produkcja ciekłego tlenu została już dawno ustalona, a masowa produkcja ciekłego wodoru nie wymagała dużych inwestycji.
Projekt OOS Tupolewa przypominał nieco projekt 103. Ten sam bezogonowy z niskim skrzydłem. Jednak ostrołukowe skrzydło OOS miało rozwinięty napływ korzeni i zamiast dwóch stępek był tylko jeden. Ogólnie rzecz biorąc, OOS bardziej przypominał statek Buran niż jego bezpośredniego przodka. Ciekawa aerodynamika projektu. Tak więc profil skrzydła w kształcie litery S był najbardziej skuteczny przy prędkościach poddźwiękowych. Zgodnie z planem konstruktorów, podczas lotu z prędkością poddźwiękową, siła nośna była tworzona przez skrzydło. Podczas przechodzenia przez barierę dźwiękową skuteczność skrzydła gwałtownie spadała, a samolot utrzymywał się w powietrzu dzięki kadłubowi z charakterystycznym płaskim dnem i kształtowi skrzydła w rzucie. Aby kontrolować ochronę środowiska, miał stery wysokości w tylnej części skrzydła i dwuczęściowy ster na stępce. Te stery miały służyć do manewrowania przy prędkościach poddźwiękowych i naddźwiękowych. Podczas przejścia na hipersoniczny, a także na orbicie, silniki płynne małej mocy miały służyć do kontrolowania manewrów. W tylnej części kadłuba znajdowały się trzy LRE o projektowym ciągu 200 ton każdy, aw części środkowej przewidziano osobny przedział na zbiorniki paliwa i utleniacza.
Aby zabezpieczyć konstrukcję aparatury i ładunku przed wysokimi temperaturami, które występują podczas poruszania się z prędkościami hipersonicznymi, zaproponowano wykonanie zewnętrznych części samolotu z różnych materiałów o różnej odporności na obciążenia termiczne. Tak więc jako materiał na dziób kadłuba, końcówki skrzydeł i stępkę (temperatura do 2000°C) zaproponowano kompozyt z włókna węglowego wzmocniony karborundem i dwutlenkiem krzemu. Pozostałe powierzchnie miały być zabezpieczone płytkami ceramicznymi z powłoką borokrzemianową, przy czym grubość płytek i powłoka były uzależnione od umiejscowienia danej płytki.
Szacowana masa startowa OOS została określona na 700 ton, z czego dziesięć to ładunki. Samolądowanie OOS miało odbywać się z prędkością 240-250 km/h. Jak już wspomniano, na początku prac nie było zgody co do metody startu. Jednak później zdecydowano, że najbardziej opłacalnym rozwiązaniem będzie podniesienie w powietrze przy pomocy samolotu transportowego. Wraz z innymi przedsiębiorstwami Biuro Projektowe Tupolewa przeprowadziło badania perspektyw dla samolotu transportowego. Masa startowa OOS wynosząca 700 ton wymagała odpowiedniego gigantycznego lotniskowca. W różnych wersjach lotniskowca jego masa całkowita była równa, a nawet przekraczała masę startową samolotu orbitalnego. Tak więc cały system przed startem ważył 1600-1650 ton. Możesz sobie wyobrazić wymiary takiego potwora.
Projekt 2000
Od połowy lat 80. dalsze prace nad projektem, po których można by rozpocząć testy, wymagały co najmniej 7-8 lat. Okres 10 lat wyglądał bardziej realistycznie. W tym samym czasie w lipcu 1986 roku wydano Rozporządzenie Rządowe, które wymagało stworzenia praktycznego samolotu kosmicznego. Ze względu na niemożność natychmiastowego zbudowania OOS o pełnych rozmiarach i masie, Tupolewowie postanowili zbudować kolejny, mniejszy samolot. Otrzymał nazwę Tu-2000A i miał mieć maksymalną masę startową poniżej stu ton.
Ten samolot nie miał wejść na orbitę - po prostu nie miałby wystarczającej ilości paliwa i ciągu silnika - ale nie taki był jego cel. Tu-2000 miał stać się latającym laboratorium do testowania lotów załogowych na wysokościach powyżej 25-30 kilometrów i prędkościach rzędu M=6. W celu przyspieszenia do prędkości hipersonicznych ponownie zaproponowano silniki strumieniowe na ciekły wodór w połączeniu z silnikami turboodrzutowymi.
Druga wersja nowego projektu z indeksem Tu-2000B miała dwa i pół razy większą masę startową i duże wymiary. To właśnie na podstawie tego projektu planowano w przyszłości produkować pojazdy bojowe i pasażerskie. Na przykład sześć silników strumieniowych przy prędkości M = 6 i wysokości 30 km zapewniło szacunkowy zasięg co najmniej 10 tysięcy kilometrów. Ładowność Tu-2000B w obu wersjach sięgała 10-12 ton.
Dla przyszłego Tu-2000A wykonano skrzynkę skrzydłową, niektóre elementy kadłuba oraz szereg zespołów układu paliwowego. Jednak w 1992 roku z powodu braku funduszy projekt musiał zostać zamrożony. Niestety jeszcze w latach dziewięćdziesiątych sytuacja gospodarcza kraju doprowadziła do zamknięcia obu wersji Tu-2000 oraz projektu OOS. Jak wspomniano powyżej, budowa tego ostatniego była możliwa do połowy lat 90. Dla Tu-2000 przybliżony okres pierwszego lotu określono na 13-15 lat po rozpoczęciu pracy. Innymi słowy, Tu-2000A miał trafić na próby w locie w pierwszej połowie 2000 roku. Ale jak dotąd tak się nie stało. Co więcej, istnieją wszelkie powody, by wątpić, czy projekty JFO i Tu-XNUMXA kiedykolwiek zostaną wznowione.
Brak perspektywy...
Ze względu na szereg niezbyt przyjemnych zdarzeń, prawie pół wieku doświadczenia i rozwoju Biura Projektowego. JAKIŚ. Tupolew w dziedzinie samolotów hipersonicznych do różnych celów okazał się nieodebrany. I co nie napawa optymizmem, zamknięcie projektów DP, 130, OOS i Tu-2000 źle wpłynęło nie tylko na przyszłość rosyjskiego przemysłu lotniczego. Obecnie, w związku z likwidacją amerykańskich wahadłowców, kwestia kosmicznej „ciężarówki” wielokrotnego użytku stała się szczególnie dotkliwa. Na całym świecie różne biura projektowe borykają się z tym problemem, ale jak dotąd nie widać postępów. Oferowane są godne konstrukcje, niestety nie posiadają one jeszcze cech ciężko pracujących wahadłowców czy radzieckiego Tu-2000B, który nigdy nie latał.
Na podstawie materiałów z witryn:
http://alternathistory.org.ua/
http://vadimvswar.narod.ru/
http://airbase.ru/
http://airwar.ru/
http://www.sergib.agava.ru
informacja