Путь от «Спирали» к МАКС профессора Лозино-Лозинского

Орбитальный корабль «Буран» свой первый и единственный полет совершил в автоматическом режиме. Фото из архива Валерия Агеева

28 ноября 2021 года исполняется 20 лет со дня смерти доктора технических наук, профессора, Героя Социалистического Труда, лауреата Ленинской и Государственных премий, патриарха отечественной авиационно-космической техники Глеба Евгеньевича Лозино-Лозинского (1910–2001). Он внес огромный вклад в развитие реактивной авиации, создание силовых установок для высокоскоростных самолетов, в разработку и создание крылатых космических летательных аппаратов и авиационно-космических систем.

От парового котла до истребителей

Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский родился 25 декабря 1909 года в Киеве. В декабре 1930 года окончил Харьковский механико-машиностроительный институт, получив квалификацию инженера-механика по специальности «Паротехника»; был распределен на Харьковский турбогенераторный завод. С 1932 года трудился в Харьковском авиационном институте и Центральном котлотурбинном институте (Ленинград).

В марте 1942 года Глеб Евгеньевич перешел в ОКБ А.И. Микояна (с декабря 1945-го – начальник бригады). Он стал работать над созданием силовых установок (СУ) нового типа. Спроектированная под его руководством форсажная камера с регулируемым соплом позволила начать штурм звукового барьера.

На истребителях МиГ-17 с двигателем ВК-1Ф в феврале 1950 года впервые в нашей стране удалось достичь скорости звука в горизонтальном полете, а с 1952 года самолеты МиГ-17Ф выпускались серийно. За эти работы Лозино-Лозинскому были присуждены Сталинские премии 2-й (1950) и 1-й степени (1952).

В 1970 году Г.Е. Лозино-Лозинского назначают главным конструктором сверхзвукового перехватчика МиГ-31 для ПВО страны, способного достигать скорости полета, в три раза превышающей скорость звука. Самолет предназначался для длительного патрулирования и борьбы со всеми классами воздушных целей в любое время суток, в сложных метеоусловиях, при интенсивном ведении радиоэлектронной борьбы. За создание этой машины 3 апреля 1975 года Глеб Евгеньевич удостоен звания Героя Социалистического Труда с вручением ордена Ленина и медали «Серп и Молот».

Г.Е. Лозино-Лозинский принимал непосредственное участие и в создании МиГ-29 – одного из лучших истребителей четвертого поколения. Сегодня МиГ-29 принят на вооружение более чем в 20 странах. Это единственная советская система оружия, оставленная на вооружении объединенной Германии, члена NATO.

Трудно переоценить вклад Глеба Евгеньевича в создание высокоскоростных самолетов, однако во всем мире он известен прежде всего как главный конструктор крылатых космических летательных аппаратов и авиационно-космических систем. Его не случайно называли «патриарх крылатого космоса».

Крылатая космонавтика

К середине 1960-х годов авиация вышла на порог космоса. Практические работы по крылатой космонавтике в начале 1965 года были поручены ОКБ А.И. Микояна, где их возглавил Г.Е. Лозино-Лозинский (главный конструктор темы с июня 1966 года). По теме «Спираль» создавалась двухступенчатая авиационно-космическая система, состоящая из гиперзвукового самолета-разгонщика и орбитального самолета с ракетным ускорителем.

По всем параметрам система «Спираль» превосходила американского конкурента Dyna Soar. Аванпроект «Спирали» был утвержден Г.Е. Лозино-Лозинским 29 июня 1966 года. Вследствие сложности поставленных задач и огромного объема работ выполнение проекта затянулось на многие годы. В 1971 году тема была разбита на отдельные НИОКР и не была реализована в полном объеме. В 1982–1988 годы в космическом полете были испытаны масштабные летающие модели серии «Бор». Этот аналог орбитального самолета «Спираль» прошел летные испытания на полигоне в Ахтубинске.

Экспериментальный летательный аппарат «Бор-5» представлял собой геометрически подобную модель орбитального корабля «Буран», выполненную в масштабе 1:8. Запуск этой летающей модели на суборбитальную траекторию полета осуществлялся с полигона Капустин Яр с помощью баллистической ракеты. Максимальная высота полета достигала 210 км, максимальная скорость – 5 км/с.

Испытания позволили определить аэродинамические характеристики будущего орбитального корабля «Буран» в условиях реального полета на больших скоростях. Бывший министр авиационной промышленности СССР И.С. Силаев отмечал: «Думаю, что «Спираль» – это проект, который лет на пятьдесят по крайней мере опередил свое время».

История программы «Спираль» полна драматизма. Но созданный задел и приобретенный опыт значительно ускорили создание крылатого космического корабля «Буран». Многие технические решения, заложенные в проекте «Спираль», в частности компоновка гиперзвукового самолета-разгонщика, и сейчас представляют большой интерес для развития авиации.

23 февраля 1976 года министром авиационной промышленности (МАП) СССР П.В. Дементьевым был подписан приказ об организации научно-производственного объединения «Молния» – уникального аэрокосмического предприятия. Этому НПО было поручено создание планера многоразового орбитального корабля (ОК) «Буран», части его бортовых систем, а также обеспечение полета при спуске с высоты 100 км.

Макет орбитального самолета с ракетным ускорителем, разрабатывавшегося по теме «Спираль» – двухступенчатая авиационно-космическая система, включавшая в себя еще гиперзвуковой самолет-разгонщик. Фото из архива Валерия Агеева

Назначение Глеба Евгеньевича Лозино-Лозинского генеральным директором и главным конструктором НПО «Молния» было логичным шагом. Он был уже известен как опытный руководитель, главный конструктор авиационно-космической системы «Спираль». Большую роль сыграл и его опыт работ по высокоскоростным истребителям.

В середине 70-х годов в США работы по системе Space Shuttle уже шли полным ходом, и система «Энергия-Буран» должна была обеспечить паритет в этой области. Несмотря на то что у нас имелась информация об американских работах, о копировании не могло быть и речи.

Две космические транспортные системы различались уже по своей концепции: маршевые кислородно-водородные двигатели второй ступени нашей системы размещались не на орбитальном корабле, а на центральном блоке ракеты-носителя (РН). В этом случае двигатели повторно не применяются, но обеспечивается возможность выведения с помощью РН «Энергия» сверхтяжелых полезных грузов массой до 100 т. Таким образом, «Буран» отличался от космического корабля системы Space Shuttle своей хвостовой частью и положением центра масс.

Кроме того, «Буран» изготавливался на отечественной элементной и технологической базе, что отразилось на его конструктивных особенностях и весовых характеристиках.

Объединяющая «Молния»

Создание планера «Бурана» потребовало решения большого комплекса проблем с привлечением практически всех основных научных и производственных коллективов авиационной промышленности, ряда организаций других министерств. В этот период, когда в одном проекте присутствовала огромная кооперация предприятий и институтов, наиболее ярко проявился организаторский талант Г.Е. Лозино-Лозинского, его требовательность и целеустремленность. Глеб Евгеньевич никому не давал поблажек – ни себе, ни своим заместителям, ни представителям предприятий-смежников. Он был руководителем жесткого типа, полностью посвятившим свою жизнь делу, не терпел необязательности, несоблюдения сроков, небрежности, требовал тщательной проработки всех вопросов, не допускал никаких отступлений от предъявляемых требований.

По заказам НПО «Молния» в Научно-исследовательском институте авиационных технологий и организации производства (НИАТ) разработано несколько десятков новых технологических процессов для орбитального корабля, технологий на стыке авиационной и ракетно-космической индустрии.

Одним из сложных агрегатов, требующих особой точности, чистоты и производственной культуры, была штатная вспомогательная силовая установка (ВСУ), работающая на каталитически разлагаемом однокомпонентном топливе в любых условиях полета – от невесомости до повышенных перегрузок.

На основе единой математической модели обводов космического самолета оперативно изготавливались точные аэродинамические модели различной размерности для продувок на различных режимах обтекания. Особое внимание уделялось таким сложным вопросам, как совместимость орбитального корабля с ракетой-носителем, были разработаны уникальные стенды, обеспечившие подвижность моделей в аэродинамических трубах.

Одно из важнейших достижений НПО «Молния» периода создания «Бурана» – разработка и внедрение сквозной проектно-производственной технологии формообразования плиток теплозащиты. Главный конструктор принял очень важное и смелое по тем временам решение – ориентироваться на автоматизированные методы на базе использования цифровых вычислительных машин. И это несмотря на то, что были сомнения в способности заводов перейти на новые формы работы с банками данных.

Понадобились сотни и тысячи часов машинного времени для набора достаточной статистики, подтверждающей работоспособность алгоритмов автоматического управления движением корабля на участках спуска, предпосадочного маневрирования и посадки. Были выявлены и исправлены сотни ошибок и неточностей, внесены соответствующие корректировки в программы.

Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский в своем рабочем кабинете в НПО «Молния» с макетом транспортной космической системы МАКС, 1994.  Фото Андрея Ваганова

Отряд летчиков-испытателей ЛИИ (Игорь Волк, Римантас Станкявичус, Анатолий Левченко, Александр Щукин) и ГНИКИ ВВС (Иван Бачурин и Алексей Бородай) блестяще выполнил программу горизонтальных летных испытаний, обеспечившую успешную автоматическую посадку. Прошли всестороннюю отработку алгоритмы как автоматического, так и ручного управления. Тем не менее первый полет был выполнен полностью в автоматическом режиме, что, несомненно, было значительным достижением по сравнению с американским «Шаттлом».

К сожалению, новые идеи и проекты сейчас очень медленно завоевывают свое право на реализацию. Но уникальные результаты программы создания «Бурана» по-прежнему представляют большой интерес и непосредственно в аэрокосмической области – при разработке космических кораблей нового поколения, ракетно-космических транспортных систем с крылатыми многоразовыми ускорителями, суборбитальных туристических летательных аппаратов.

Одно из интереснейших достижений программы «Энергия-Буран» – оригинальное решение проблемы транспортировки элементов системы к космодрому. После анализа возможностей железнодорожного транспорта была реализована воздушная транспортировка на внешней подвеске самолета ВМ-Т, созданного на базе бомбардировщика 3М конструкции В.М. Мясищева. Позже для этой цели был создан более мощный самолет-транспортировщик Ан-225 «Мрия» конструкции О.К. Антонова. В 1989 году с помощью этого самолета орбитальный корабль «Буран» был доставлен на авиационный салон в Ле-Бурже (Франция). Особенность этого самолета в том, что он создавался не только для транспортировки элементов системы «Энергия-Буран», но и в качестве подвижной стартовой платформы для запуска ракетной ступени авиационно-космической транспортной системы.

Пейзаж после «Бурана»

Работы по этой системе были начаты в НПО «Молния» еще в 1982 году. Проект получил название МАКС – Многоцелевая авиационно-космическая система. Несмотря на то что реализация проекта «Буран» шла полным ходом, Г.Е. Лозино-Лозинский уделял очень большое внимание МАКС. Благодаря преимуществам подвижного воздушного старта эта система открывала новые возможности в решении широкого спектра задач в космосе. Весь накопленный опыт работ по проектам «Буран» и «Спираль» использовался при проектировании авиационно-космической системы.

Для орбитального самолета системы МАКС выбрали аэродинамическую конфигурацию ОС «Спираль», ведь она была проверена в пусках экспериментальных аппаратов «Бор-4». Одним из решений, обеспечивающих высокий уровень летно-технических характеристик МАКС, стало применение новых трехкомпонентных двухрежимных ракетных двигателей разработки НПО «Энергомаш».

В своем выступлении на конференции по случаю 90-летия Г.Е. Лозино-Лозинского 25 декабря 1999 года академик РАН, генеральный конструктор НПО «Энергомаш» Борис Каторгин отметил: «Из главных, из генеральных конструкторов мне наиболее часто звонит Глеб Евгеньевич. Он постоянно озадачивает нас вопросами, мы ему готовим справки, отвечаем, пытаемся помочь в решении многочисленных проблем, которые возникают при создании МАКС. Я могу заверить от имени нашего коллектива, что двигатель, который заложен в МАКС, мы сделаем. Первые результаты уже докладывались на многих форумах – они очень обнадеживающие, успешно работают три компонента в одной камере сгорания. Мы создаем трехкомпонентный двигатель XXI века, несмотря на полное отсутствие финансирования».

В 1989 году прошла успешная защита эскизного проекта МАКС. С уверенностью можно говорить, что технических причин, препятствующих созданию МАКС, не было. Реализация такого масштабного проекта, так же как и проекта «Буран», требовала масштабной кооперации предприятий России и Украины.

Глеб Евгеньевич глубоко переживал распад Советского Союза и везде подчеркивал необходимость сохранения производственных связей аэрокосмических предприятий России и Украины. Понимая, что после 1991 года мир изменился и что вопросы финансирования теперь стали самыми сложными, Лозино-Лозинский искал пути организации международной кооперации для финансирования проекта МАКС. Его яркие выступления на ряде научно-технических конференций и симпозиумов в США, Испании, Германии, Италии, Китае сделали проект широко известным во всем мире.

Глеб Евгеньевич в качестве академика-секретаря секции «Авиакосмическая» и вице-президента Российской инженерной академии приложил много усилий для того, чтобы организовать и сделать регулярными также и международные аэрокосмические конференции и конгрессы в нашей стране. Первая такая конференция была проведена в 1992 году в поселке Менделеево Московской области. Изданы труды этой конференции в семи томах с полным изложением всех докладов, и эти результаты не утратили своей значимости и в настоящее время.

Специалистами НПО «Молния» под руководством Г.Е. Лозино-Лозинского проведены исследования также по проектам многоразовых космических транспортных систем, различающихся типом старта (наземный и воздушный, горизонтальный и вертикальный), типом двигательной установки (жидкостно-реактивные и комбинированные двигательные установки), количеством ступеней.

Важным направлением исследований были проекты самолетов схемы «триплан» различной размерности: от шестиместного самолета-такси «Молния-1» до сверхтяжелого двухфюзеляжного самолета-носителя «Геракл». Этот гигант мог бы существенно улучшить характеристики МАКС и применяться для воздушной транспортировки разнообразных крупногабаритных грузов на внешней подвеске.

Глеб Евгеньевич также участвовал в качестве научного руководителя в международных исследованиях, проводимых совместно с Украиной и Европейским космическим агентством (темы Ан-225/Хотол, демонстратор RADEM). Активная международная научная и общественная деятельность Г.Е. Лозино-Лозинского находит авторитетное признание – он был избран действительным членом Международной академии астронавтики, награжден престижной медалью имени Эйгана Зенгера.

30 ноября 1998 года на конференции, посвященной 10-летию успешного запуска многоразового орбитального корабля «Буран», он выступил с таким предложением: «Нам необходимо организовать конкурс дипломных проектов ряда институтов по линии авиакосмических задач с таким расчетом, чтобы максимально вовлечь студентов в эту область инженерной науки… В общем, надо приложить максимальные усилия, чтобы не дать исчезнуть накопленному опыту и передать знания молодым кадрам, которые должны прийти нам на смену и обеспечить должное использование имеющихся достижений».

Символично, что незадолго до своей кончины Глеб Евгеньевич организовал в МАТИ – Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского цикл лекций «История и перспективы аэрокосмических транспортных систем» и 9 октября 2001 года блестяще прочитал вводную лекцию по этому курсу. n