Многоразовая ракетная система ГК-175 с крылатыми блоками А в стартовой конфигурации

    Продувка моделей в аэродинамических трубах показал, что такая крылатая ступень обладает приемлемыми несущими свойствами и балансировочными характеристиками в широком диапазоне скоростей - от дозвукового режима полета до скоростей, соответствующих гиперзвуковому и трансзвуковому уровням. Линейность основных моментных характеристик выражена даже более, чем у "Бурана".

     По своей сущности разработанная схема находится между созданной системой "Энергия"-"Буран" и перспективным проектом одноступенчатого космического самолета. Эта схема, по оценке проектантов, дает возможность снизить на порядок стоимость вывода на орбиту полезного груза.
     В дальнейшем на базе отработанной крылатой многоразовой второй ступени планировалась замена (как уже третий этап приближения к полностью многоразовой системе) четырех боковых блоков первой ступени одним идентичным, а точнее, почти копией второй ступени.
     Первая ступень будет фактически зеркальным отображением второй. Их будет отличать только четыре мощных двигателя РД-170 в хвостовом отсеке первой ступени и отсутствие теплозащиты.
     Пакет двух равных по габаритам ступеней представляет собой простую композицию блоков, сочлененных по плоскостям крыльев. Эта композиция дала толчок к оценке необходимости иметь два разных двигателя на первой и второй ступенях. Одна ступень - это связка кислородно-керосиновых двигателей, вторая - связка кислородно-водородных. Была установлена целесообразность применения трехкомпонентных двигателей, работающих в режиме первой ступени на кислороде и керосине, а в режиме второй ступени - на кислороде и водороде. Такой двигатель - РД-701 - уже разрабатывался в то время. Вариант рационализации использования двигательных связок - это дальнейшая возможность частичной компенсации потерь, связанных с применением средств возвращения ступеней. Трехкомпонентные двигатели разрабатывались в КБ "Энергомаш" и "Химавтоматика" в Воронеже.
     Проектанты оценивали стоимость разработки крылатой системы первого этапа в 600-650 млн. руб. (в ценах 1987 г.), что составляло дополнительно 4-5 % к общим затратам на создание "Энергии" и "Бурана".
     На стадии экспертизы проектов Технический центр В.И.Багно провел исследование вопросов влияния многоразовости транспортных ракетно-космических систем, создаваемых на основе "Энергии" и "Бурана", на технико-экономическую эффективность программы выведения полезных грузов. Проводилась оценка программы с использованием комплекса одноразового носителя и "Энергии-2" с многоразовой второй ступенью, которые рассмотрены в комплектации с одноразовыми и многоразовыми крылатыми разгонными блоками А. Расчет технико-экономических показателей проводился с учетом стоимости отчуждаемых под поля падения земель. При расчете затрат на послеполетное обслуживание использовались материалы эксплуатации орбитального корабля, самолетов дальней авиации, двигателей многократного применения типа РД-170, ССМИ. Исходя из принятой схемы первого этапа крылатой "Энергии-2", применения многоразовых блоков А в схеме "Энергии-М" и практической одинаковости этих блоков, в сравнительных расчетах они входят по стоимости авиационной части также одинаковыми.
     Установлено, что переход от одноразовых средств выведения тяжелых полезных нагрузок к многоразовым транспортным системам приводит к существенному сокращению объемов производства техники. Экономия за счет сокращения объемов производства примерно равна затратам на создание многоразовой системы. Рассматривался период в 15 лет. Применение одноразовых комплексов выгодно в программах, предусматривающих не более пяти пусков в год. Преимущество многоразовой системы приносит экономический эффект, возрастающий с градиентом 6,5 млрд. руб. на один пуск. Причем использование многоразовых блоков А в сочетании с крылатым блоком Ц в составе "Энергии-2" становится выгодным при темпе пусков более 4 в год, в то время как эти же блоки в структуре "Энергии-М" с одноразовым блоком Ц приносят незначительную выгоду.
     Общие затраты на реализацию программы с использованием многоразовой системы сравняются с затратами при использовании одноразовой системы лишь при условии, что уровень стоимости ремонтно-восстановительных работ и послеполетного обслуживания возрастет в 2,7 раза относительно обоснованного уровня.
     Основными компонентами затрат для многоразовой системы являются: создание системы на авиационном принципе возврата с орбиты и траектории (33,3% от общих затрат); эксплуатация и ремонт (около 28%); изготовление материальной части в связи с многоразовостью (всего 32%, изготовление ракет в одноразовой системе занимает объем более 56%); отчуждение земель (до 19%) при примерно равных стоимостях эксплуатации средств наземного обеспечения. Создание же одноразового комплекса составляет всего лишь 4,5% от общих затрат на многоразовую систему.
     Инженерная записка по многоразовой системе, выполненная в инициативном порядке, была разослана во все руководящие организации в марте 1987 г. По установленному правительством порядку, предложение о целесообразности разработки какого-либо технического направления оформляется первичным техническим документом, который по форме является сигналом о возможности создания новой техники, а по существу это - достаточно полный, отработанный проект, дающий возможность судить о значимости представленной "заявки" для отечественной техники. Следующим шагом официализации своего заявления организация-разработчик должна представить результаты своих проработок в виде технического предложения. Па этом этапе должен определиться потенциальный заказчик, который в последующих действиях выступает уже сообща с разработчиком - не как автор, но как подготовленный оппонент.
    Решением Военно-промышленной комиссии Президиум Совета министров в декабре 1987 г. ряд проектных организаций обязывался разработать технические предложения по созданию на базе комплекса "Энергия"-"Буран" многоразовой воздушно-космической системы. К этой работе были подключены многие ведущие организации Министерства общего машиностроения и авиационной промышленности. При этом фактически сложилось, что направления в разработках совпадали с образовавшимися в космическом мире течениями. Разрабатывались проекты горизонтального взлета и посадки типа НАСП, проекты вертикального взлета и планирующей посадки, космические летательные аппараты, стартующие с тяжелых самолетов, и другие виды космических транспортных систем.
     Этим же решением разработка технического предложения по созданию на базе системы "Энергия"-"Буран" полностью многоразового комплекса с крылатой второй ступенью и исследование вопросов создания крылатой первой ступени большой массы была включена в Программу научно-исследовательских работ в обеспечение создания воздушно-космических систем. Работам в этом направлении, в том числе нашим, правительством были открыты "ворота". Это было своеобразное одобрение предложений, которое давало возможность финансировать исследования и проработки этого направления. Заказчик - Управление начальника космических средств - утвердил техническое задание на разработку технического предложения в марте 1988 г. В этом же месяце проектанты разработали основные положения технического предложения.
     Так называемые "Основные положения технического предложения" - это по сути техническое задание своим смежным специализированным проектным организациям. Этот документ давал технический образ предполагаемого к созданию комплекса, оговаривая специфику его сути и задавая необходимые для этой разработки требования к входящим в него системам и подсистемам. Эти положения касались основных головных разработчиков системы управления, двигателей, наземного комплекса и других средств. С этих "положений" начинается более глубокая работа головных смежных организаций.
     В мае 1988 г. Госкомиссия утвердила кооперацию соисполнителей и установила срок выпуска технических предложений - декабрь 1988 г. В августе этого же года Президиум Научно-технического совета Минобщемаша одобрил концепцию создания многоразовой системы и предупредил о необходимости завершения разработки технического предложения по этому направлению в установленный Госкомиссией срок. В ноябре разработка технического предложения всей кооперацией разработчиков была завершена. В январе 1989 г. был проведен Совет главных конструкторов, на котором было одобрено техническое предложение и выданы рекомендации на проведение дальнейших работ. В феврале 1989 г. разработали график выпуска материалов эскизного проекта, проект решения Госкомиссии, решения Научно-технического совета министерства и направили в Главное управление. Был разработан состав материалов по доработке отдельных разделов технического предложения.
     Основные положения на эскизный проект предполагалось выпустить в мае 1989 г. Инженерная записка по многоразовой системе второго этапа по договору с Главным управлением министерства должно было быть выполнена в сентябре 1989 г. Система договоров с Главным управлением внедрялась впервые в этом году. Договор предусматривал и некоторое финансирование проводимых работ. Первый договор с Главным управлением о выполнении работ по многоразовой воздушно-космической системе был подписан в январе 1989 г Доработка технического предложения по многоразовой системе первого и второго этапов, как реализация замечаний и решения Совета главных конструкторов, должна была быть осуществлена в декабре 1989 г. Эскизный проект планировался Советом к выпуску в 1990 г.
     По установленному порядку, приказом министра, изданным еще в 1984 г., проекты решений, графиков выполнения работ должны быть согласованы со всеми исполнителями и представлены в министерство для обобщения и последующего "окончательного" представления в Военно-промышленную комиссию для формирования решения. Понимая важность оформления документов для начала работ, мы договорились с аппаратом комиссии о совмещении подготовки решения с согласованием документов со смежниками, чтобы ускорить процесс.
     Однако, несмотря на казалось бы "подготовленный обход" этого положения, через три недели министерство вернуло проекты документов. Кроме того, теперь Главное управление считало целесообразным рассмотреть материалы технических предложений по многоразовой системе на Междуведомственном научно-техническом совете по координации научно-исследовательских и экспериментальных работ в обеспечение создания воздушно-космической системы. Отправка же проекта решения, по заведенной схеме, была возможна только через министерство. В результате, проект пришлось переправлять в комиссию, минуя министерство, и начать рабочее согласование по форме, хотя было решение Совета главных конструкторов, которое, фактически, его согласовало и было подписано всеми.
     В марте 1989 г. научно-технический совет НПО "Энергия" решил продолжить проектные работы по многоразовой воздушно-космической системе ГК-175, в ходе которой дополнительно обосновывалась эффективность системы, программа целевого использования, потребное финансирование и реализуемость работ. Решение по проведению дальнейших работ предполагалось принять по результатам рассмотрения эскизного проекта. Президиум научно-технического совета Минобщемаша в марте 1989 г. поручил представить материалы по созданию многоразовой системы на экспертизу Межведомственной комиссии под председательством Г.П.Свищева.
     Центральный институт машиностроения (Ю.А.Мозжорин) выдал в апреле заключение, в котором отметил, что "разрабатываемое направление развития транспортных систем, ставящее своей целью снижение удельной стоимости выведения полезного груза, разгрузку производственных мощностей, обеспечения всеазимутальности и повышение оперативности запусков на основе полностью многоразового использования материальной части, является перспективным и соответствует тенденции развития ракетно-космической техники.
     Заслуживает поддержки стремление при завязке новой системы к максимальному использованию элементов и задела, созданного по системе "Энергия"-"Буран", с целью уменьшения затрат, сокращения сроков и снижения технического риска. Институт согласен с выводами разработчиков, что двухступенчатый комплекс вертикального старта на базе крылатых ступеней с жидкостными двигателями, осуществляющий возвращение и горизонтальную посадку в районе старта, положенный в основу многоразовой системы ГК-175 второго этапа, является наиболее рациональным принципом построения перспективной полностью многоразовой транспортной космической системы тяжелого класса.
     Проработку указанных проблем целесообразно провести на уровне эскизного проектирования многоразовой системы первого этапа. Параллельно с разработкой эскизного проекта системы первого этапа необходимо выпустить техническое предложение по многоразовой системе второго этапа, а также возможным альтернативным вариантам системы на технологической и элементной базе "Энергии"-"Бурана", включая частично многоразовые системы с крылатой первой ступенью". Так заключил отраслевой лидер космических программ.
     Институт Управления начальника космических средств Министерства обороны в своем заключении, которое он выдал в июне, занял аналогичную позицию, считая, что расчетные значения характеристик многоразовой системы реально достижимы и необходимо выпустить дополнение к техническому предложению по многоразовой системе, в том числе техническое предложение по системе второго этапа.
     Экспертиза Междуведомственного научно-технического совета в мае 1989 г. пришла к заключению, что система ГК-175, разрабатываемая на базе задела по системе "Энергия"-"Буран", может рассматриваться как один из возможных вариантов перспективной транспортной системы тяжелого класса с вертикальным стартом. Была признана целесообразной дальнейшая проработка системы с выпуском эскизного проекта первого этапа многоразового комплекса и технического предложения по второму этапу с крылатой многоразовой первой ступенью. Совет решил рекомендовать продолжить разработку эскизного проекта по первому этапу системы ГК-175 и технических предложений по второму этапу с крылатой первой ступенью. Межведомственный совет возглавлял академик Г.П.Свищев, директор ЦАГИ. Рекомендации этого совета готовились для военно-промышленной комиссии перед планировавшимся заседанием Совета обороны.
     В мае Совет обороны в части работ в этом направлении обязал государственную комиссию Совета министров по военно-промышленным вопросам к концу 1989 г. по представлению Министерства общего машиностроения и других министерств установить порядок в проведении дальнейших работ по перспективным многоразовым космическим системам, включая авиационно-космические и воздушно-космические самолеты, многоразовые крылатые ракетные блоки системы "Энергая"-"Буран". Тогда проект был направлен на заключение по обоснованности представленных в техническом предложении технико-экономических показателей в Технический центр, В.И.Багно, НИИ экономики Минавиапрома, А.С.Исаеву, Институт Министерства обороны, Э.В.Алексееву, и другие организации.
     Центром было выдано заключение в июне 1989 г. Установлено, что стоимость создания многоразовой системы ГК-175 первого этапа, включая капитальные вложения, составляет 1,18-1,5 млрд. руб. Верхняя граница соответствует варианту возможной потери второй ступени в летных испытаниях и изготовление нового образца. Стоимость выведения единицы полезного груза - 572-782 рубля за килограмм, при суммарной интенсивности 6-20 пусков в год. При этом предполагалось, что работы по созданию многоразовых блоков первой ступени, модернизации двигателей второй ступени РД-0120, в том числе обеспечения его десятикратного применения, разработке разгонного блока "Смерч", финансируются в рамках программы совершенствования технических характеристик "Энергии"-"Бурана" и "Бурана-Т".
     Министерство не сдавалось, и решением научно-технического совета в середине июля 1989 г. определило: работы проводить в рамках научно-исследовательских и экспериментальных программ до создания достаточного научно-технического задела и выделения необходимого финансирования. Финансирование не выделялось.
     Величина потребных затрат на опытно-конструкторские работы по ГК-175, указанная в техническом предложении, была ниже определенной в этом заключении на 540-860 млн. руб. в основном за счет различий в оценке стоимости работ по авиационным системам (на 320 млн. руб.) и системе управления (на 140 млн. руб.). Вместе с тем представлялось, что стоимости работ по созданию авиационных средств, системы управления были завышены и должны быть дополнительно уточнены.
     К этому времени экономический центр Минобщемаша "Агат", как придаток управленческого аппарата министерства, сформулировал новые цифры затрат на создание ГК-175. "Агат" утверждал, что затраты на создание такого рода системы составят не менее 4,6 млрд. руб. Столь существенное различие в оценках стоимости определяется, по объяснению организаций Минобщемаша, тем, что стоимость некоторых крупных работ по модернизации двигателей РД-170 и РД-0120 отнесена на программу "Энергия"-"Буран". К этому утверждению присоединился Центральный институт машиностроения Минобщемаша.
     Вводилась резервная гвардия, борьба переместилась в область иллюзионно-экономических трюков. Упорно игнорируя материалы проекта, где показано, что модернизированные двигатели первой и второй ступеней необходимы при достижении максимальной грузоподъемности, до 40-50 т, а при использовании существующих двигателей без изменений грузоподъемность будет не ниже 30-35 т, в свои расчеты они закладывают стоимость модернизации как стоимость новой разработки двигателей, то есть ровно столько, сколько они "потянули" по затратам за десять лет разработки "Энергии". Логики нет - одна цель, а цель, видимо, оправдывает средства.
     Стремление получить грузоподъемность выше 30 т было только потому, что ряд организаций авиационного направления утверждали, что ГК-175 не потянет и пяти тонн. Это не удивительно: в среде разработчиков крайние утверждения были с любой стороны. Эти высказывания использовали "вершители судеб" разработок как считали нужным.
     Несмотря на заключения нейтральных организаций, стоимость разработки ГК-175 теперь оценивалась "потолочной" цифрой "Агата".
     Проект многоразовой системы ГК-175 разрабатывали коллективы проектантов В.Н.Лакеева, В.П.Клиппы, А.Н.Бабинцева, Ю.А.Михеева, И.И.Иванова и А.Г.Решетина.

     В дополнение следует заметить, что проект ГК-175 или "Энергия-2" не имел в своем составе наработок, связанных с использованием этой крылатой системы для пилотируемых полетов. Разработчики полагали, как это ранее излагалось, что многоразовая система строилась на основе обеспечения не только должной экономической эффективности, но достижения высокого уровня надежности и безопасности. В этом смысле пилотируемый вариант принципиально не отличался от базового, грузового. По предварительным проработкам в пилотируемом варианте предполагалось применение кабины-модуля. Отделяемая и спасаемая кабина с экипажем, со всеми средствами обеспечения этих функций дает возможность осуществить возврат ее из любой точки траектории полета "Энергии-2". На это отводилась существенная часть энергетики ракеты.
     В проекте предусматривалось использовать кабину-модуль в необычном для космических транспортных средств качестве - как кабину экипажа, осуществляющего перегон крылатого блока Ц с завода-изготовителя на космодром или в обратном порядке воздушным путем. Дело в том, что планирующий крылатый блок позволяет так же, как и "Буран", осуществлять полет самолетного типа со взлетом и посадкой в пилотируемом режиме, при оснащении его реактивными двигателями.
     Эти свойства крылатого блока Ц предстояло подтвердить дальнейшими разработками... Аналогичные разработки, с применением отделяемой кабины, велись и в США.