Гиперзвук или на испуг: Что красиво на бумаге, не всегда хорошо на практике

Когда распался Советский Союз, страна захлебнулась в потоке самой разнообразной информации. При этом многочисленные проекты и перспективные разработки вдруг потеряли гриф «секретно», а о надобности того или иного оружия стали рассуждать дилетанты, не имеющие необходимых знаний.

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Если бы подобная гласность существовала в СССР, то высока вероятность, что такие проекты, как многоразовая ракетно-космическая система «Энергия-Буран», так бы и остались на бумаге. Не стали бы создавать и «Спираль». Или взять, к примеру, самолет Т-4, титановую «Сотку». Вовремя спохватились, сэкономив огромные деньги. А сколько вложили средств в разработку ядерных силовых установок для самолетов, и все впустую. Не лучше обстояло дело и с проектом пассажирского Ту-144. Правда, из всех этих проектов что-то извлекли полезное, но эта малость не окупала вложенных затрат.

Таких примеров, связанных с ненужными или не имеющими практического применения разработками, можно найти немало не только в авиастроении, но и в других областях. Но самым неприятным является то, что вроде бы образованные люди не желают учиться на ошибках прошлого, предлагая и поддерживая вредные для страны идеи.

Одно дело проводить исследования, направленные на обеспечение перспективных разработок, а другое, сходу «брать быка за рога», запуская в серийное производство экспериментальные образцы, не выдержавшие испытание. Главным источником таких нелепых решений была политика, но она, похоже, и сегодня одолевает умы некоторых специалистов. А прессе остается лишь раздувать брошенные известными личностями слова.

НА ПУСТОМ МЕСТЕ

Последнее время все чаше можно услышать рассуждения о гиперзвуковых летательных аппаратах. О полетах, со скоростью в пять и более раз превышающую звуковую, начали говорить в специальной литературе свыше полувека назад, причем на полном серьезе, когда мы еще толком не имели представления даже о сверхзвуковых скоростях. Рассматривались различные схемы силовых установок и самих летательных аппаратов (ЛА), даже пытались что-то моделировать на наземных стендах и в полете. Но до полномасштабной реализации гиперзвуковых проектов за прошедшие десятилетия дело не дошло. Единственными ЛА, летающими с гиперзвуковой скоростью, до сих пор являются спускаемые космические аппараты и головные части межконтинентальных баллистических ракет, но они даже косвенного отношения к авиастроению не имеют.

Конечно, можно сослаться на полеты экспериментального американского самолета Х-15, а также космических аппаратов «Спейс шаттл» и «Буран», но при этом следует уяснить, что продолжительность их полета с гиперзвуковой скоростью исчисляется минутами. Зато появляются разного рода сенсационные сообщения, лишь подстегивающие гонку вооружения.

СУДЬБА МиГа

Не так давно в Государственной думе РФ проходили слушания о возобновлении серийного производства истребителя-перехватчика МиГ-31, казалось бы, не имеющего к этому никакого отношения. Этот самолет завершил эволюцию семейства Е-15 ОКБ А.И. Микояна. Правда, задачи, стоящие перед ним, еще актуальны, но уровень технологии машиностроения, на которой он основывался, ушел в прошлое. Это породило разговоры о создании нового истребителя-перехватчика. Его даже окрестили как МиГ-41, и некоторые издания тиражируют гипотетические рисунки будущей машины. Впрочем, как показывает опыт, на деле новая машина обычно получается совсем с другим обликом, более приближенным к земному, чем это подается в СМИ.

При этом заслуженный летчик-испытатель, Герой России Анатолий Квочур в феврале 2014 года, комментируя сообщение депутата Госдумы Александра Тарнаева о разработке в России МиГ-41 на базе МиГ-31, в интервью РИА Новости сообщил, что новейший истребитель-перехватчик МиГ-41 должен летать со скоростью, превосходящей звуковую не менее, чем в 4–4,3 раза, то есть близкой к гиперзвуковой. Только мало кто задумывается о том, что дадут перехватчику эти лишние 1000 км/ч? Если это правда, а не дезинформация, то новый «МиГ» может стать реальностью не ранее 2030 года.

Заявление Квочура последовало после публикации в американском журнале Aviation Week & Space Technology от 1 ноября 2013 года статьи Гая Норриса под названием Exclusive: Skunk Works Reveals SR-71 Successor Plan о разработке компанией Lockheed Martin перспективного высотного разведчика SR-72 с турбопрямоточными двигателями, способного совершать полет со скоростью, в 5,5–6 раз превосходящую звуковую. Его первый летный образец планируется поднять в воздух в 2020 году. Но американский проект относить к разряду ударных не стоит, он будет таким дорогим, что если дело и дойдет до серийного производства, то за океаном ограничатся выпуском не более десятка машин, в лучшем случае.

Не представляется возможным реализовать в обозримом будущем и российский проект. Такие самолеты будут чрезвычайно дороги и намного сложнее МиГ-31, поскольку придется решать многочисленные проблемы, связанные с созданием турбопрямоточных двигателей (это самые наукоемкие агрегаты в самолетостроении) и с охлаждением очень теплонапряженных элементов конструкции планера, нагревающихся от трения о воздух до 500–600 градусов Цельсия (предел для титана), и обеспечением жизнедеятельности экипажа.

ПОДЗАБЫТЫЙ «ХОЛОД»

Да, в нашей стране наука не стоит на месте, и имеется определенный опыт по созданию прямоточных воздушно-реактивных двигателей, в том числе и предназначенных для полета с гиперзвуковой скоростью (ГПВРД). В «НВО» об этом неоднократно сообщалось. В частности, рассказывалось о совместном создании в 1970-е годы Химкинским КБ «Факел» и ЦИАМ гиперзвуковой летающей лаборатории (ГЛЛ) «Холод». Ее основой стала зенитная ракета 5В28 комплекса С-200В. При этом на носовой части изделия 5В28 разместили экспериментальный ГПВРД Э-57. По сообщениям СМИ, исследования прошли успешно и был получен бесценный экспериментальный результат.

Но одно дело, ГПВРД, а другое дело – комбинированная турбопрямоточная силовая установка, поскольку самолет должен взлететь с аэродрома, разогнаться до скорости не менее 3 тыс. км/ч, а затем в работу должны вступить ГПВРД, а ТРД – отключиться. Подобные силовые установки рассматривались инженерами полвека назад, но они так и не появились. Нельзя исключать, что для гиперзвукового ЛА, самостоятельно взлетающего с аэродрома, придется создавать еще более сложные двигатели, в том числе переменного цикла.

Еще одной сложнейшей задачей, стоящей перед создателями боевой машины, станет безопасный старт ракет из грузового отсека в высокоскоростную среду, поскольку на внешней подвеске гиперзвукового носителя размещать их просто невозможно, опять же из-за аэродинамического нагрева, да и сопротивление они будут создавать столь огромное, что об экономике придется забыть. То, что хорошо на бумаге, не всегда хорошо на практике.

В качестве примера приведу температуру поверхности самолета SR-71 при полете на крейсерском режиме со скоростью, соответствующей числу М=3. Температура передних кромок и внутри воздухозаборника – приблизительно 427 градусов Цельсия, а на наружной поверхности обшивки в области форсажных камер двигателей – почти 600 градусов.

Вспомните слова А.Н. Туполева, брошенные суховцам по поводу Т-4: «Вы хотите разорить страну?». Время подтвердило правоту Андрея Николаевича, поскольку его место занял более простой и дешевый бомбардировщик-ракетоносец Ту-22М3.

И ВНОВЬ НА ГРАБЛИ

Можно, конечно, вернуться к стальному корпусу, подобного тому, что использовали на МиГ-25, или к тонкостенным конструкциям «Стальных» самолетов 1930-х годов. И наверняка эти конструкции должны быть охлаждаемыми, особенно это касается их самых теплонапряженных узлов. Но будет ли при этом достигнут конечный результат, неизвестно.

В 1958 году мы уже наступали на почти «гиперзвуковые грабли», когда военные хотели увидеть перехватчик Е-155, летящий со скоростью 4 тыс. км/ч на высоте от 30 до 50 км, и осуществлять перехват любой воздушной цели на рубеже 140–170 км. К счастью, такой цели не оказалось, и вовремя одумались.

Гиперзвуковая скорость в авиастроении не за горами. Но столь скоростными делать надо не пилотируемые аппараты, а беспилотные разведчики и боевые ракеты. Но и здесь есть «подводные камни»: к примеру, как защитить от того же нагрева ядерную боевую часть. А без нее в будущей войне не обойдешься, несмотря на огромный запас кинетической энергии быстродвижущейся ракеты. Да и стартовать такие изделия, вероятно, будут не с гиперзвуковых, а сверхзвуковых пилотируемых самолетов-носителей, и это направление вполне реально.

Правда, даже в этом качестве создать подобные изделия будет не просто, и на это уйдет не одно десятилетие. Один лишь пример: на разработку крылатой сверхзвуковой ракеты Х-31 при активном ее финансировании понадобилось свыше 20 лет, работы шли с 1977 года.