Как мы делали орбитальный самолет

Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский с макетом многоразовой транспортной космической системы МАКС, 1994 г.
Фото Андрея Ваганова

15 ноября 1988 года космический самолет «Буран», облетев два раза земной шар, изящно приземлился на аэродроме в Байконуре с погрешностью 15 метров от теоретически заданной точки. У самолета не было двигателей, а в кабине не было пилотов. Управление самолетом на этапах схода с орбиты, прохода сквозь плотные слои атмосферы и посадки на землю осуществлял «искусственный интеллект». Это был первый и последний полет «Бурана». Программу закрыли, посчитав слишком дорогой. И вот уже два с половиной десятилетия интеллектуально-техническая глыба, называемая программой «Энергия-Буран», остается непревзойденным шедевром человеческого творчества.

Другие парни летают к Луне

В начале 70-х годов стало ясно, что отечественная лунная пилотируемая программа зашла в тупик после четырех неудачных запусков 3000-тонной ракеты «Н1». Уныние участников проектирования лунного комплекса «Л3» отражено в иронических стихах одного из сотрудников (исключенного за такое творчество из КПСС) ОКБ-1, основанного Сергеем Павловичем Королевым.

Мы неудачников вялое племя
Болтаем о бабах, хоккее, вине.
Рисуем бумажки, а в это время
Американцы летят к Луне.
Живем без царя в голове и проблемы.
Без всякой заботы о завтрашнем дне.
Жуем свою корку, а в это время
Другие парни летают к Луне.
Что-то случилось в нашей системе.
Газеты кричат о вьетнамской войне.
Ругается Зорин, а в это время
Империалисты сидят на Луне.

После успешного завершения своей лунной программы американцы начали проектировать многоразовый космический «челнок» – ракетно-космическую систему «Спейс Шаттл» с многоразовым орбитальным кораблем «Орбитер», возвращающим на Землю космические грузы как самолет.

В головном ракетно-космическом центре ЦНИИМАШ Министерства общего машиностроения инженеры проектного 11-го отделения, привыкшие к одноразовым спускаемым аппаратам, поначалу не очень верили в эту затею и считали ее дезинформацией. Но по мере продвижения работы все стали осознавать, что зарубежные коллеги всерьез делают это чудо.

А у нас – неопределенность путей развития космонавтики. Общий застой в стране не мог не отразиться на головном институте. Активное и тормошившее «верхи» руководство 11-го отделения во главе с А.Д.Ковалем было заменено достойным представителем тогдашнего режима С.Д.Гришиным, приведшим с собой послушную и безынициативную команду.

Традиция, сохранившаяся со времен работы в ОКБ-1, создания юмористической новогодней рисованной стенгазеты вылилась в коллективный протест интеллектуального ядра бывшего отделения. Газета была выполнена в виде огромной бутылки шампанского с рисунками на бумаге, закрепленной на проволочном каркасе. Контур бутылки по спирали опоясывала цепочка отдельных строф стихотворения «За далью даль», высмеивающего пустопорожние отчеты по теме «Даль», посвященной перспективным космическим разработкам. Злые самокритические строки вызвали потом бессильный гнев чиновников, курирующих науку в ЦК КПСС:

«Даль» закрыл туман неизвестности –
Как ни старайся, не видно ни зги.
Бодро шагаем в эпсилон-окрестности,
Пудрим мозги, пудрим мозги.

С горьким юмором описывали в стенгазете интервью с инопланетянами, не понимающими, чем же занимаются земляне в НИИ, кроме перекуров, беготни в столовую и по магазинам, болтовни по телефону, обмена анекдотами, разгадыванием кроссвордов. Рабочие подшефного совхоза предлагали проекты космических систем в обмен на уборку картофеля.

Ярким и произвольно трактуемым сюжетом было карикатурное изображение проектного отделения в виде зоопарка. В слоне многие узнавали толстого и чванливого нового начальника отделения. Оказывается, тогдашний министр имел то же самое прозвище. Это дало ему повод увидеть зверей в министерстве и собрать для обсуждения коллегию.

Факты застоя по сравнению с кипением работ за океаном просматривались отчетливо, и авторы газеты грамотно прошлись по всем неудачам и бесперспективным проектам. В последующих «режимных» комиссиях попытки найти секретные названия проектов и предприятий не увенчались успехом, ибо каждое важное слово было переиначено – сказался опыт работы в ракетных организациях.

Газета попала на стол к Дмитрию Федоровичу Устинову, отвечавшему в политбюро за девятку оборонных отраслей. Благодаря тому что чей-то дальний родственник был референтом, стало известно, как было дело. Газету положили на стол в половине двенадцатого ночи. По сталинской привычке Устинов работал по ночам. Помощники попытались пояснить рисунки, но были остановлены. В течение получаса в полном молчании газета осматривалась и даже ощупывалась. На вопрос Устинова: «Какие меры приняты?» – был исчерпывающий ответ: исключили из партии, сняли с должностей, с очередности на жилье, уволили... Сообщили Устинову и о подготовке по приказу И.И.Сербина, отвечавшего за идеологию в оборонных отраслях, показательного судилища.

Последовали две рекомендации. Одна короткая и спасительная: «Нам не нужны процессы в оборонке, как в 37-м году. Давайте сворачивайте репрессии». Другая более глубокомысленная: «Уж если эти мальчишки понимают, как плохо дело, то следует принимать меры. В четверг жду предложений от двух министерств с рекомендациями об объединении тематики с авиастроением, о создании целевых объединений и подготовке постановления ЦК и Совмина».

Ответственный за «Молнию»

Постановление ЦК и Совмина по созданию многоразовой ракетно-космической системы подобно американской, появилось довольно быстро. Общая идеология этого проекта оставлялась за НПО «Энергия». Но главные идеологические (или технократические) принципы, отмеченные в постановлении, были неожиданно новыми. Объединялись усилия двух мощнейших министерств – Министерства общего машиностроения в лице НПО «Энергия» и Министерства авиационной промышленности в лице заново создаваемого НПО «Молния».

В отличие от Лунной программы и общих подходов Сергея Королева по ускоренному проведению разработок и проверкой в «лёте» предусматривалась обстоятельная отработка на земле с созданием экспериментальной базы не хуже, чем у американцев. Надежность и безопасность ставились во главу угла, и прописывалось требование тщательного контроля по планеру на «выходе» из авиастроения и «на входе» в ракетно-космическую индустрию. Предписывалось также подключение таких институтов, как ЦАГИ, ВИАМ, ЦИАМ, ЛИИ – короче, всей авиационной науки.

Для выходцев из ракетной индустрии знакомство с авиационной культурой было как попадание в другую страну. «Пушкари», как правило, стремились к упрощению, унификации, использованию апробированных решений. Для каждого создаваемого самолета, наоборот, поощрялось применение новых материалов, оборудования, систем управления. Однако у ракетчиков был выше уровень математического моделирования, который развился от расчетов траекторий, точности попадания, численной оптимизации траекторий.

Руководителем НПО «Молния» был назначен один из замов А.И.Микояна, Герой Социалистического Труда Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский. Помимо «МиГов» в 60-х годах он занимался секретной в то время авиационно-космической системой «Спираль». Это, видимо, и учли при назначении. Практически все, кто работал над проектом «Буран», считают, что им сказочно повезло быть рядом, говорить, обсуждать, иногда ругаться с этим незаурядным главным конструктором.

Внешне не впечатляющий, сутулый, худощавый пожилой человек держал нас такой хваткой, что мы ходили по струнке и напрягались перед каждой встречей. Мы с суеверием наблюдали, как он быстро погружался в твою проблему, вылавливал оплошности и давал правильный совет-приказ. В этом было что-то мистическое. Он использовал феноменальную память, энциклопедические знания, удивительную интуицию, неожиданные повороты мышления.

Хорошо зная людей, ловил нас на уводе взгляда, на неуверенности в голосе и безошибочно через минуту в разговоре ухватывался за тонкое и мало проработанное место. Главным его качеством было, пожалуй, необъяснимое свойство притягивать к себе умных и очень умных трудоголиков. Пройти к нему в кабинет при необходимости было несложно, но там, как правило, кто-нибудь был, и надо было подождать, когда он на тебя посмотрит.

Система автоматической посадки «Бурана» могла посадить летательный аппарат, сходящий с орбиты со скоростью 7,5 км/с при боковом ветре у земли 18 м/с. Фото из книги «Оружие России: Ракетно-космическая техника». М. 1997

«Лапоть» не полетел

Проектные работы по «Бурану» начались на семь лет позже, чем в США по «Шаттлу». Первоначально Лозино-Лозинский хотел сделать орбитальный самолет, похожий на лапоть, аэродинамика которого была проверена в проекте «Спираль». Но под нажимом В.П.Глушко и Д.Ф.Устинова был принят вариант «305-2», внешний вид которого мало чем отличался от «Шаттла». Видимо, посчитали, что, не оригинальничая по аэродинамике и тепловым нагрузкам, удастся сэкономить время.

Информация по линии ГРУ, конечно, поступала, но напрямую почти не использовалась – хватало и своих идей, и опыта. В процессе проектирования решались две главные проблемы: автоматическая посадка без двигателей и многоразовая сверхнадежная теплозащита на этапе спуска.

Кем, как и почему была поставлена безумно сложная задача, чтобы самолет сходил с орбиты и совершал посадку на землю без присутствия в кабине пилотов и без помощи двигателей, сейчас сказать трудно. Помнится только, что в те времена такая цель воспринималась довольно буднично, как новый подход к обеспечению высокой безопасности полетов.

Чтобы решить эту проблему, на втором экземпляре самолета установили воздушно-реактивные двигатели, и появилась модификация для горизонтально-летных испытаний. Этот экземпляр № 002-ГЛИ самостоятельно взлетал с аэродрома и совершил 10 пилотируемых посадок и столько же автоматических, когда пилоты клали руки на колени. Как рассказывали пилоты, проводившие испытания, при взлете и пилотировании 100-тонной машины она ощущалась нереально легкой, не тяжелее обычного истребителя. И это, конечно, подтверждает аэродинамическое совершенство данного летательного аппарата.

Моделирование систем управления в режиме спуска и посадки осуществлялось на специальных летающих лабораториях, оборудованных на самолетах Ту-154 и МиГ-25. Исследовались не только плановые возвраты на Землю, но и нештатные и аварийные ситуации. Для этого была создана «железная птица» – полномасштабный стенд полунатурного моделирования – набор электрически и гидравлически соединенных всех агрегатов и отсеков, управляемых мощной ЭВМ (стенд ПРСО). В режиме полунатурного моделирования на этом стенде совершено более 200 виртуальных полетов.

Теплозащитная головная боль

Вторая очень серьезная проблема, которую предстояло решить, – теплозащита. При прохождении плотных слоев атмосферы нижняя поверхность фюзеляжа нагревается до 1200 градусов, а передние кромки крыла и носок фюзеляжа – аж до 1600 градусов. На американском «Шаттле» были применены специальные плитки, полностью раскрыть секреты которых материаловедам так и не удалось. К счастью, удача нас не обошла. За короткое время были разработаны отечественные сверхлегкие плитки из прессованного ультратонкого волокна со специальным боросиликатным покрытием и притом на 40% прочнее, чем американские образцы.

Но на этом головная боль у конструкторов не закончилась. На 1100 кв. м криволинейной поверхности фюзеляжа и крыльев нужно было наклеить почти 37 000 плиток теплозащиты, да так, чтобы ступенька между двумя соседними плитками не превышала 0,2 мм. И здесь не обошлось без новаций. Была придумана и запатентована технология компьютерного раскроя поверхности фюзеляжа. Вся поверхность автоматически расчерчивалась отечественными координатографами, фиксируемыми в стапеле, с одновременным обмером оболочки, имеющей отклонения от теоретических обводов.

Однажды Тушинский машиностроительный завод, на котором изготавливали и собирали планер, посетили гости из американских фирм-конкурентов «Рокуэлл» и «Локхид». Их привели в цех, где они увидели, что на корпусе самолета ползают по узору плиточных гнезд мерительные и чертежные головки разметочных машин-кардиографов. Чертовски приятно было видеть, как у американских коллег сползали снисходительные улыбки и открывались рты. У них эта работа выполнялась вручную афроамериканцами.

Кроме автоматической посадки и теплозащиты было много других больших и маленьких новаций. Их общее количество, реализованное в проекте «Буран», – около 160. Заслуживает особого упоминания воздушная транспортировка баков и планера на «спине» самолета-бомбардировщика 3МТ с аэродрома в подмосковном г. Жуковском на полигон в Байконуре. Идея такого полета легла в основу начатой проектироваться Лозино-Лозинским многоцелевой авиационной космической системы МАКС, которая могла бы реально стать следующим этапом за проектом «Энергия-Буран».

Автоматическая посадка

Работа конструкторов по вечерам и по субботам была обычным делом. Но были периоды, когда работать приходилось в три смены, без выходных. Иногда по три дня не уходили домой. На полигоне в Байконуре, на площадках 111 и 112, жили по месяцу в гнилых гостиницах, с неуничтожаемыми тараканами, готовили на электроплитках, спали под вой засоренных древних кондиционеров, кипятили воду из зараженной гепатитом Сырдарьи и лечили диарею спиртом, солью и отваром верблюжьей колючки.

Что удивительно, несмотря на напряжение, волнения и недосып, работа в проекте «Буран» вспоминается как светлая сказка, и есть ясное ощущение, что 80-е годы прожиты в удовольствие и не без пользы. Такие крупные истинно новаторские прорывные проекты, как «Энергия-Буран», не могут не оставить в генетике десятков тысяч людей, которые его творили своими головами и руками, такие отметины, которые сделают их потомков более умными, более талантливыми и удачливыми.

Понятно, что высокие темпы научно-технического прогресса страны – это одна из важнейших забот правительства. В кабинете министров в эпоху СССР было почти 20 человек с высшим техническим образованием и опытом работы в промышленности. И то, что новогодняя стенная газета попала не просто к высокому чиновнику, а к образованному инженеру-конструктору – это, возможно, и случайность, но закономерная.

Давайте теперь представим маловероятную, но теоретически возможную ситуацию. Группа молодых, умных и амбициозных инженеров НПО «Энергия» написала свои соображения о сегодняшнем состоянии и путях развития космонавтики. Теперь им надо решить, кому в правительстве направить эту серьезную бумагу. Руководитель военно-промышленной комиссии – журналист. И.о. министра промышленности – социолог. Остается только министр спорта и туризма, который ближайшие два года будет регулярно видеться с высшим руководством, если останется, и который является единственным в правительстве обладателем образования инженера-механика, хотя и заочного.

Не только в последнее время, но и раньше пассажирские самолеты нередко терпели аварии при заходе на посадку по причине человеческого фактора.

Система автоматической посадки, созданная для «Бурана» 25 лет назад, могла посадить летательный аппарат, сходящий с орбиты со скоростью 7,5 км/с, не оснащенный двигателями, и еще сделать у земли никем не ожидаемый маневр, частично скомпенсировавший мощный боковой ветер скоростью 18 м/с.

Возникает законный вопрос: почему до настоящего времени ни один серийный гражданский самолет не оснащен системой автоматической посадки («Суперджет-100» пока не в счет)? Это никого не волнует? Или система управления в российском государстве устроена так, что волноваться по этому вопросу некому?

Деньги, которые потрачены на расследование причин одной только катастрофы самолета президента Польши, скорее всего в несколько раз превышают объем средств, необходимых для адаптации системы автоматической посадки «Бурана» для гражданских самолетов.