Hipersónico "tu"
Los años cincuenta del siglo pasado permanecieron en historias no solo un período de rápido desarrollo de la tecnología de cohetes, que fluye suavemente hacia un verdadero lanzacohetes. En este momento, el progreso prometía perspectivas tan excelentes en todas las áreas de la ciencia y la tecnología que comenzó a aparecer una gran cantidad de ideas, que hace solo un par de años parecían ser solo ciencia ficción. Entre ellos se encontraban proyectos de aviones que se suponía que debían volar tanto en el aire como fuera de la atmósfera terrestre. En los primeros años del rápido desarrollo de la tecnología de cohetes, era un híbrido de un avión y un cohete que parecía una de las formas más prometedoras de desarrollar sistemas de suministro nuclear. armas. Fue a partir de esta idea que "crecieron" varios proyectos interesantes de aviones hipersónicos y orbitales.
"DP"
En 1958, el OKB A.N. Tupolev fue asignado para llevar a cabo trabajos de investigación sobre el tema "DP" - Dalny Planner. De acuerdo con la idea original del cliente, la aeronave "DP" se usaría como la última etapa del sistema de ataque con misiles aerotransportados. El vehículo de lanzamiento (casi todos los misiles de mediano y largo alcance de ese tiempo fueron propuestos para este rol) llevó el avión al espacio por encima de la atmósfera, donde fue desacoplado y enviado al objetivo de forma independiente en modo no tripulado. De acuerdo con los resultados de la investigación, los diseñadores de Tupolev concluyeron que la altura de desacoplamiento óptima es 80-100 kilómetros, dependiendo de la distancia al objetivo. Curioso fue el diseño del "DP" diseñado. Debido a la alta velocidad del aparato, una vez que se separó del cohete, se decidió abandonar finalmente cualquier motor principal (de ahí el índice de "planificación"), y para garantizar el funcionamiento del sistema, se suponía que la aeronave estaba equipada con un conjunto de baterías eléctricas y cilindros de gas comprimido.
Carga de combate "DP" inicialmente elaborada en dos versiones. De acuerdo con el primero, en el momento justo se lanzó una carga nuclear a gran altura y el avión, dejando una zambullida, se fue a "casa". Sin embargo, asegurar una precisión aceptable de golpear al objetivo en tal caso fue, por decirlo suavemente, no fácil. Además, la aeronave apenas resistiría la sobrecarga que se produce a la salida de la inmersión. Por lo tanto, rechazaron la primera opción y comenzaron a trabajar en la segunda. Según él, la ojiva fue parte del diseño del avión. Derrotar la ojiva, por supuesto, destruirá el avión, pero es posible crear un sistema de entrega mucho más preciso.
El proyecto "DP" para su época parecía más que prometedor. Primero, el ejército quedó cautivado por la precisión del golpe. Era significativamente más alto que el de los misiles balísticos de entonces. En segundo lugar, ya estaba claro que pronto todos los países líderes comenzarían a crear defensas antimisiles, y el perfil de vuelo asumido del "DP" se parecía a la maniobra antiaérea de un bombardero. En consecuencia, al utilizar el avión "DP" para la entrega de cargas nucleares, habría sido posible durante varios años o incluso décadas no preocuparse por el sistema de defensa antimisiles del enemigo.
El trabajo de investigación y diseño preliminar sobre el tema "DP" llevó más de tres años. Además de la Oficina de Diseño de Tupolev, TsAGI, VIAM, LII y muchas otras organizaciones participaron en ellos. Es comprensible, además de los problemas de diseño directo, fue necesario resolver una serie de problemas relacionados. Por lo tanto, las altas velocidades de vuelo en la sección de trayectoria final requerían materiales de revestimiento resistentes al calor y un kit de potencia, mientras que las líneas del fuselaje y las alas deberían proporcionar una aerodinámica aceptable, pero no aumentar el calentamiento de la estructura. Finalmente, fue necesario realizar un análisis de todas las rutas de vuelo posibles y seleccionar de ellas la más adecuada para una variedad de parámetros. En el curso de estos trabajos, entre otras cosas, se construyeron varios dispositivos experimentales, sobre los cuales se probaron ciertas tecnologías e ideas.
"130"
Todos los aviones experimentales se realizaron en el marco del proyecto "130" (Tu-130). Por varias razones, se decidió retirar los experimentos balísticos hipersónicos a un proyecto separado. Ya durante el trabajo en el proyecto “130”, en primer lugar, se comprobó una vez más el diseño aerodinámico del futuro aparato experimental. Se consideró el esquema clásico con un ala y cola, "pato", sin cola, ala volante, etc. Un hecho interesante es que en ese momento, TsAGI aún no tenía túneles de viento hipersónicos. Por lo tanto, las pruebas debían llevarse a cabo en una instalación especialmente creada, en la que la aceleración del modelo se llevó a cabo con la ayuda de un arma especial. Como resultado de la purga, el esquema sin cola fue reconocido como el óptimo, con una cierta semejanza de lo que ahora se llama el fuselaje portador. Los estabilizadores se colocaron en la sección de cola. Una vez elegida la dirección principal del trabajo, los diseñadores de Tupolev crearon varios modelos del avión 130 en diferentes configuraciones. Estaban equipados con motores de cohetes de propulsión sólida e instrumentación. Los lanzamientos de estos modelos se realizaron desde el laboratorio de vuelo Tu-16LL. En varios vuelos, logramos acelerar el diseño experimental a una velocidad casi seis veces mayor que la velocidad del sonido.
Al final de 59, la investigación llegó a su fin y Tupolev Design Bureau comenzó la creación del propio avión 130. Para ello se llevaron el modelo sin cola con un cuerpo portante y cola. En general, el diseño aerodinámico del Tu-130 de tamaño completo apenas difirió del modelo que "ganó la competencia". El único cambio notable fue la quilla vertical: se instaló un pequeño estabilizador en su parte superior. Como resultado, el avión 130 comenzó a verse así: un fuselaje semi-elíptico con una longitud de metros de 8,8 en sección, una envergadura de un ala estabilizadora - 2,8 my una altura de metros 2,2. Solo dos alas estabilizadoras y dos quillas están unidas a la superficie exterior del fuselaje. Alrededor de la envergadura del ala con 75 ° se colocaron elevones de barrido. No había timones en las quillas, pero en sus superficies laterales había cuatro placas de freno. La eliminación de los escudos en el flujo se produjo en el principio de las tijeras. Se propuso fabricar la mayor parte del conjunto de potencia y la cubierta del avión a partir de aleaciones de acero resistentes al calor. Los calcetines del ala, la carina y el carenado delantero de la aeronave se enfrentaron con un material de grafito especial.
En esta etapa, volvieron a la idea del aparato devuelto. A partir del proyecto al comienzo de 1960, el vuelo debería haber sido el siguiente. El vehículo de lanzamiento levanta el avión 130 a una altura del orden de los kilómetros 90-100 y lo deja caer. En este momento hay una corrección de la trayectoria de la aeronave y luego planea hacia el objetivo. Con una velocidad de vuelo inicial de aproximadamente M = 10, el rango de vuelo podría alcanzar los cuatro mil kilómetros. El equipo a bordo hizo posible ajustar los parámetros de vuelo varias veces durante el vuelo, pero durante el período de prueba decidieron limitarse a un solo ajuste después de la separación del cohete. Al final del vuelo, se suponía que el "130" debía disminuir al subir y abrir las tapas de los frenos. Tan pronto como la velocidad descendió a un valor aceptable, se expulsó un paracaídas desde el extremo de la cola del aparato, que inicialmente sirvió como freno y luego como aterrizaje.
Originalmente planeado construir cinco prototipos de planeadores hipersónicos, que fueron colocados al final de 59-th. Unos meses más tarde, el primer fuselaje estaba listo y, en la planta piloto, comenzó la instalación de los equipos de control, enfriamiento y medición. Al mismo tiempo, en OKB-586 bajo el liderazgo de M.K. Yangel hizo la revisión del cohete P-12. Para instalar el avión 130, fue necesario colocar una nueva estación de acoplamiento en él, así como para fortalecer la estructura debido a la mayor masa de la carga de salida.
Las oficinas de diseño de Tupolev y Yangel ya comenzaron a prepararse para el primer lanzamiento del cohete P-12 con el "a bordo" de Tu-130, pero ya en febrero de 1960, el proyecto del fuselaje hipersónico se entregó al equipo de diseño bajo la dirección de V.N. Chelomey
En el espacio
Sin embargo, el cierre del proyecto Tupolev "130" no enterró todos los desarrollos de la oficina de diseño en el tema de los aviones hipersónicos. Apenas unos años después de la transferencia de “130” a Chelomey, el trabajo sobre la continuación ideológica de “DP” y “130” continuó. En la segunda mitad de los años sesenta, apareció una nueva dirección en la industria aeroespacial, como parecía entonces, universal y muy prometedora. Estos eran aviones aeroespaciales (VKS). La nueva dirección prometió proporcionar a los vehículos militares y civiles un nuevo nivel, que tiene un número significativo de ventajas sobre el existente. Entonces, fuera de la atmósfera, uno puede alcanzar velocidades mucho más altas que en el aire, y despegar y aterrizar "en un avión" debería reducir significativamente el costo del vuelo. Además, también se puede usar un avión aeroespacial para llevar las naves espaciales a órbitas bajas.
Desde 1968, Tupolev Design Bureau ha estado trabajando en varios proyectos VKS con diferentes configuraciones, peso de despegue y planta de energía. Por lo tanto, la masa de despegue de vehículos prometedores osciló entre 250 y 400 toneladas, y no solo se ofrecieron motores de cohetes propulsores líquidos tradicionales como planta de energía, sino también nuclear con hidrógeno como medio de trabajo. Por supuesto, desde el punto de vista de hoy, tales proyectos parecen pura ficción, pero al final de los 60 se consideraron realmente prometedores y bastante realistas. Pero, desafortunadamente, solo los ingenieros los vieron como reales. Un cliente potencial en la persona del Ministerio de Defensa prefería los misiles ya dominados por aviones aeroespaciales. Por lo tanto, la oficina de diseño de Tupolev no ha iniciado un trabajo de diseño normal en ninguna de las opciones de VKS.
Sin embargo, es poco probable que solo la inercia de los militares afecte negativamente el destino del sistema aeroespacial Tupolev. Por ejemplo, un motor de cohete nuclear, incluso para los estándares actuales, es la tecnología del futuro, sin mencionar el final de 60. Además de la complejidad tecnológica, tenían una serie de otros problemas. El más tangible de ellos es la radiactividad de la corriente en chorro. Debido a esto, el despegue de un avión aeroespacial con un motor nuclear debe ocurrir en un área especialmente designada (es poco probable que alguien lo permita), o con la ayuda de motores adicionales. La Oficina de Diseño de Tupolev propuso para este propósito el uso de un motor turborreactor especialmente creado que funciona con hidrógeno líquido. Por un lado, dicho combustible eliminó la necesidad de reabastecer de combustible la aeronave con dos combustibles a la vez, pero por otro lado, tal motor debía crearse casi desde cero. Para referencia: el primer vuelo de un avión con un motor de hidrógeno líquido - Tu-155 - tuvo lugar solo en el año 1988.
Afortunadamente, los desarrollos en el tema de la videoconferencia no fueron en vano. El mismo Tu-155 ni siquiera podía aparecer, si alguna vez en las empresas de Tupolev y Kuznetsov no se habían realizado algunos estudios sobre las perspectivas del combustible criogénico. Sí, y en la actualidad el hidrógeno líquido se considera uno de los tipos de combustible más rentables y prometedores, incluso para aviones aeroespaciales.
El plano orbital
El interés de los militares soviéticos en los sistemas aeroespaciales apareció solo a finales de los setenta, principios de los ochenta. Entonces se supo que la creación de los Space Shuttles estaba en pleno desarrollo en los EE. UU. Y que el Departamento de Defensa soviético necesitaba un aparato similar. Al final de la primera mitad del 80-x, la Oficina de Diseño de Tupolev, en colaboración con varias organizaciones, preparó un paquete de documentos sobre la apariencia de un avión prometedor. En el curso de la investigación sobre el tema, se desarrollaron tres conceptos básicos de la videoconferencia, que difieren entre sí en cuanto a las características estructurales y operativas. En particular, incluso con respecto al despegue, se propusieron tres opciones:
- despegue horizontal independiente desde el aeródromo con la ayuda de su propio chasis o refuerzo especial;
- despegue con la ayuda del transportista, llevando el plano orbital a la altura y velocidad requeridas;
- despegue con la ayuda de una aeronave súper pesada (peso de despegue del orden de 1,3-1,5 th. tons) y la posterior aceleración independiente.
De manera similar, la situación fue con otros momentos de operación de un plano orbital (EP) de una sola etapa. Sin embargo, de acuerdo con los resultados del modelado matemático de las tres opciones, lo más beneficioso para la posible carga útil y la altura máxima de la órbita fue el despegue con la ayuda de un portaaviones. Como planta de energía para la protección del medio ambiente, inicialmente se consideró una combinación de motores a reacción de líquido y de flujo directo. El líquido tuvo que llevar a cabo el overclocking inicial de la protección ambiental, después de lo cual se activó el flujo directo más económico. Sin embargo, en la etapa de diseño preliminar, el motor de ramjet tuvo que ser abandonado. El hecho es que en ese momento no era posible hacer un dispositivo de entrada adecuado para dicho motor. Se planificó que los motores de flujo directo se encenderían a velocidades de al menos M = 5 ... 7, y no hubo tiempo de operación para las tomas de aire destinadas a tales velocidades. Solo tuve que dejar los motores líquidos. El hidrógeno líquido fue reconocido como el combustible más eficiente, y el oxígeno líquido fue sugerido como un agente oxidante. Cabe señalar que precisamente estos tipos de combustible y oxidante se eligieron, en primer lugar, por razones económicas: la producción de oxígeno líquido se estableció hace mucho tiempo, y no se requirió la producción a gran escala de hidrógeno líquido.
El diseño del entorno de la empresa Tupolev se parecía en cierta medida al proyecto «103». El mismo sin cola con un ala baja. Sin embargo, el animado ala OOS tenía una afluencia de raíces desarrollada, y en lugar de dos quillas solo había una. En general, el ambiente era más como un barco "Buran" que su antecesor directo. Interesante aerodinámica del proyecto. Por lo tanto, el perfil de ala en forma de s fue más efectivo a velocidades subsónicas. Según lo planeado por los diseñadores, cuando volaban a una velocidad subsónica, el ascensor fue creado por el ala. Al pasar por la barrera del sonido, la eficiencia del ala disminuyó considerablemente, y el avión se mantuvo en el aire debido al fuselaje con un fondo plano característico y una forma de ala en el plano. Para controlar el OOS había elevones en la parte trasera del ala y timón de dos piezas en la quilla. Estos timones debían usarse para maniobrar a velocidades subsónicas y supersónicas. Durante la transición a hipersonido, así como en órbita, los motores de fluidos de baja potencia estaban destinados a controlar las maniobras. En la parte trasera del fuselaje había tres motores de cohetes de combustible líquido con una carga calculada de 200 toneladas, y en la parte central había un compartimento separado para los tanques de combustible y de oxidación.
Para proteger el diseño del aparato y la carga de las altas temperaturas que surgen del movimiento a velocidades hipersónicas, se propuso hacer las partes externas de la aeronave de diferentes materiales con diferentes resistencias a las cargas térmicas. Así, como material para la nariz del fuselaje, los calcetines y la quilla (temperatura hasta 2000 °), se propuso un compuesto de fibra de carbono reforzado con carborundo y dióxido de silicio. Las superficies restantes debían protegerse con una baldosa cerámica recubierta de borosilicato, el espesor de las baldosas y el recubrimiento dependiendo de la ubicación de la baldosa de concreto.
El peso de despegue estimado de la protección del medio ambiente se determinó dentro de las toneladas 700, diez de las cuales estaban en la carga útil. Se suponía que el aterrizaje independiente de protección ambiental ocurriera a una velocidad de 240-250 km / h. Como ya se mencionó, al inicio del trabajo no hubo consenso sobre cómo despegar. Sin embargo, más tarde se decidió que tomar la vía aérea con la ayuda de un avión de transporte sería la opción más rentable. Junto con otras empresas, la Oficina de Diseño de Tupolev realizó una investigación sobre las perspectivas del portaaviones. El peso de despegue de la protección ambiental en toneladas 700 requirió un portador gigante apropiado. En varias variantes de portadores, su peso total fue igual o incluso excedió el peso de despegue del plano orbital. Por lo tanto, todo el sistema ensamblado antes del despegue pesaba toneladas de 1600-1650. Puedes imaginar el tamaño de un monstruo así.
Proyecto "2000"
A partir de la mitad de 80-x, el trabajo adicional en el proyecto, después del cual será posible comenzar las pruebas, tomó al menos 7-8 años. El término en años 10 parecía más real. Al mismo tiempo, en julio del 1986 del año, se emitió un Decreto del Gobierno que exige la creación de un avión aeroespacial prácticamente aplicable. Debido a la imposibilidad de construir inmediatamente un EP de tamaño completo y masa, los residentes de Tupolev decidieron hacer otro plano de dimensiones más pequeñas. Recibió el nombre de Tu-XNUMHA y debe tener un peso máximo de despegue de menos de cien toneladas.
Este avión no debería entrar en órbita, simplemente no tendría suficiente combustible ni empuje del motor, pero ese no era su propósito. El Tu-2000 estaba destinado a convertirse en un laboratorio volador para probar el vuelo tripulado a altitudes superiores a los kilómetros y velocidades de 25-30 del orden de M = 6. Para la aceleración a velocidades hipersónicas, una vez más, se propusieron motores de flujo directo en hidrógeno líquido en combinación con turborreactor.
La segunda versión del nuevo proyecto con el índice Tu-2000B tenía un peso de despegue dos veces y media mayor y grandes dimensiones. Sobre la base de este proyecto, en el futuro se planeó fabricar vehículos de combate y de pasajeros. Por ejemplo, seis motores de flujo directo a una velocidad de M = 6 y una altitud de 30 km proporcionaron un rango estimado de al menos 10 mil kilómetros. La carga útil del Tu-2000B en ambas variantes alcanzó las toneladas 10-12.
Para el futuro Tu-2000А, la caja del ala, algunos elementos del fuselaje y una serie de componentes del sistema de combustible fueron fabricados. Sin embargo, en el año 1992, debido a la falta de fondos, el proyecto tuvo que ser congelado. Desafortunadamente, incluso en los años noventa, la situación económica en el país llevó al cierre de ambas versiones del proyecto Tu-2000 y el proyecto EP. Como se mencionó anteriormente, la construcción de este último fue posible a mediados de 90. Para el Tu-2000, el primer tiempo aproximado de vuelo se determinó en 13-15 años después del inicio del trabajo. En otras palabras, se suponía que el Tu-XNUMHA se sometería a las pruebas de vuelo en la primera mitad de las dos milésimas. Pero hasta ahora esto no ha sucedido. Además, hay muchas razones para dudar de que los proyectos de EP y Tu-2000A se reanudarán alguna vez.
No hay perspectivas ...
Debido a una serie de eventos no muy agradables, casi medio siglo de experiencia y desarrollos de la oficina de diseño nombrada. A.N. Tupolev en el campo de los aviones hipersónicos para diversos fines no fue reclamado. Y, lo que no agrega optimismo, el cierre de los proyectos DP, 130, OOS y Tu-2000 tuvo un impacto negativo no solo en el futuro de la industria aeroespacial rusa. En la actualidad, debido al cierre definitivo de la lanzadera estadounidense, el problema de un “camión” espacial reutilizable se ha vuelto particularmente grave. En todo el mundo, varias oficinas de diseño están luchando con este problema, pero hasta el momento ha tenido poco éxito. Sin embargo, desafortunadamente, se ofrecen construcciones decentes que aún no tienen las características que la lanzadera operativa o el soviético Tu-2000B no volaban.
En los materiales de los sitios:
http://alternathistory.org.ua/
http://vadimvswar.narod.ru/
http://airbase.ru/
http://airwar.ru/
http://www.sergib.agava.ru
"DP"
En 1958, el OKB A.N. Tupolev fue asignado para llevar a cabo trabajos de investigación sobre el tema "DP" - Dalny Planner. De acuerdo con la idea original del cliente, la aeronave "DP" se usaría como la última etapa del sistema de ataque con misiles aerotransportados. El vehículo de lanzamiento (casi todos los misiles de mediano y largo alcance de ese tiempo fueron propuestos para este rol) llevó el avión al espacio por encima de la atmósfera, donde fue desacoplado y enviado al objetivo de forma independiente en modo no tripulado. De acuerdo con los resultados de la investigación, los diseñadores de Tupolev concluyeron que la altura de desacoplamiento óptima es 80-100 kilómetros, dependiendo de la distancia al objetivo. Curioso fue el diseño del "DP" diseñado. Debido a la alta velocidad del aparato, una vez que se separó del cohete, se decidió abandonar finalmente cualquier motor principal (de ahí el índice de "planificación"), y para garantizar el funcionamiento del sistema, se suponía que la aeronave estaba equipada con un conjunto de baterías eléctricas y cilindros de gas comprimido.
Carga de combate "DP" inicialmente elaborada en dos versiones. De acuerdo con el primero, en el momento justo se lanzó una carga nuclear a gran altura y el avión, dejando una zambullida, se fue a "casa". Sin embargo, asegurar una precisión aceptable de golpear al objetivo en tal caso fue, por decirlo suavemente, no fácil. Además, la aeronave apenas resistiría la sobrecarga que se produce a la salida de la inmersión. Por lo tanto, rechazaron la primera opción y comenzaron a trabajar en la segunda. Según él, la ojiva fue parte del diseño del avión. Derrotar la ojiva, por supuesto, destruirá el avión, pero es posible crear un sistema de entrega mucho más preciso.
El proyecto "DP" para su época parecía más que prometedor. Primero, el ejército quedó cautivado por la precisión del golpe. Era significativamente más alto que el de los misiles balísticos de entonces. En segundo lugar, ya estaba claro que pronto todos los países líderes comenzarían a crear defensas antimisiles, y el perfil de vuelo asumido del "DP" se parecía a la maniobra antiaérea de un bombardero. En consecuencia, al utilizar el avión "DP" para la entrega de cargas nucleares, habría sido posible durante varios años o incluso décadas no preocuparse por el sistema de defensa antimisiles del enemigo.
El trabajo de investigación y diseño preliminar sobre el tema "DP" llevó más de tres años. Además de la Oficina de Diseño de Tupolev, TsAGI, VIAM, LII y muchas otras organizaciones participaron en ellos. Es comprensible, además de los problemas de diseño directo, fue necesario resolver una serie de problemas relacionados. Por lo tanto, las altas velocidades de vuelo en la sección de trayectoria final requerían materiales de revestimiento resistentes al calor y un kit de potencia, mientras que las líneas del fuselaje y las alas deberían proporcionar una aerodinámica aceptable, pero no aumentar el calentamiento de la estructura. Finalmente, fue necesario realizar un análisis de todas las rutas de vuelo posibles y seleccionar de ellas la más adecuada para una variedad de parámetros. En el curso de estos trabajos, entre otras cosas, se construyeron varios dispositivos experimentales, sobre los cuales se probaron ciertas tecnologías e ideas.
"130"
Todos los aviones experimentales se realizaron en el marco del proyecto "130" (Tu-130). Por varias razones, se decidió retirar los experimentos balísticos hipersónicos a un proyecto separado. Ya durante el trabajo en el proyecto “130”, en primer lugar, se comprobó una vez más el diseño aerodinámico del futuro aparato experimental. Se consideró el esquema clásico con un ala y cola, "pato", sin cola, ala volante, etc. Un hecho interesante es que en ese momento, TsAGI aún no tenía túneles de viento hipersónicos. Por lo tanto, las pruebas debían llevarse a cabo en una instalación especialmente creada, en la que la aceleración del modelo se llevó a cabo con la ayuda de un arma especial. Como resultado de la purga, el esquema sin cola fue reconocido como el óptimo, con una cierta semejanza de lo que ahora se llama el fuselaje portador. Los estabilizadores se colocaron en la sección de cola. Una vez elegida la dirección principal del trabajo, los diseñadores de Tupolev crearon varios modelos del avión 130 en diferentes configuraciones. Estaban equipados con motores de cohetes de propulsión sólida e instrumentación. Los lanzamientos de estos modelos se realizaron desde el laboratorio de vuelo Tu-16LL. En varios vuelos, logramos acelerar el diseño experimental a una velocidad casi seis veces mayor que la velocidad del sonido.
Probando la construcción del fuselaje "130"
Al final de 59, la investigación llegó a su fin y Tupolev Design Bureau comenzó la creación del propio avión 130. Para ello se llevaron el modelo sin cola con un cuerpo portante y cola. En general, el diseño aerodinámico del Tu-130 de tamaño completo apenas difirió del modelo que "ganó la competencia". El único cambio notable fue la quilla vertical: se instaló un pequeño estabilizador en su parte superior. Como resultado, el avión 130 comenzó a verse así: un fuselaje semi-elíptico con una longitud de metros de 8,8 en sección, una envergadura de un ala estabilizadora - 2,8 my una altura de metros 2,2. Solo dos alas estabilizadoras y dos quillas están unidas a la superficie exterior del fuselaje. Alrededor de la envergadura del ala con 75 ° se colocaron elevones de barrido. No había timones en las quillas, pero en sus superficies laterales había cuatro placas de freno. La eliminación de los escudos en el flujo se produjo en el principio de las tijeras. Se propuso fabricar la mayor parte del conjunto de potencia y la cubierta del avión a partir de aleaciones de acero resistentes al calor. Los calcetines del ala, la carina y el carenado delantero de la aeronave se enfrentaron con un material de grafito especial.
En esta etapa, volvieron a la idea del aparato devuelto. A partir del proyecto al comienzo de 1960, el vuelo debería haber sido el siguiente. El vehículo de lanzamiento levanta el avión 130 a una altura del orden de los kilómetros 90-100 y lo deja caer. En este momento hay una corrección de la trayectoria de la aeronave y luego planea hacia el objetivo. Con una velocidad de vuelo inicial de aproximadamente M = 10, el rango de vuelo podría alcanzar los cuatro mil kilómetros. El equipo a bordo hizo posible ajustar los parámetros de vuelo varias veces durante el vuelo, pero durante el período de prueba decidieron limitarse a un solo ajuste después de la separación del cohete. Al final del vuelo, se suponía que el "130" debía disminuir al subir y abrir las tapas de los frenos. Tan pronto como la velocidad descendió a un valor aceptable, se expulsó un paracaídas desde el extremo de la cola del aparato, que inicialmente sirvió como freno y luego como aterrizaje.
Originalmente planeado construir cinco prototipos de planeadores hipersónicos, que fueron colocados al final de 59-th. Unos meses más tarde, el primer fuselaje estaba listo y, en la planta piloto, comenzó la instalación de los equipos de control, enfriamiento y medición. Al mismo tiempo, en OKB-586 bajo el liderazgo de M.K. Yangel hizo la revisión del cohete P-12. Para instalar el avión 130, fue necesario colocar una nueva estación de acoplamiento en él, así como para fortalecer la estructura debido a la mayor masa de la carga de salida.
Las oficinas de diseño de Tupolev y Yangel ya comenzaron a prepararse para el primer lanzamiento del cohete P-12 con el "a bordo" de Tu-130, pero ya en febrero de 1960, el proyecto del fuselaje hipersónico se entregó al equipo de diseño bajo la dirección de V.N. Chelomey
En el espacio
Sin embargo, el cierre del proyecto Tupolev "130" no enterró todos los desarrollos de la oficina de diseño en el tema de los aviones hipersónicos. Apenas unos años después de la transferencia de “130” a Chelomey, el trabajo sobre la continuación ideológica de “DP” y “130” continuó. En la segunda mitad de los años sesenta, apareció una nueva dirección en la industria aeroespacial, como parecía entonces, universal y muy prometedora. Estos eran aviones aeroespaciales (VKS). La nueva dirección prometió proporcionar a los vehículos militares y civiles un nuevo nivel, que tiene un número significativo de ventajas sobre el existente. Entonces, fuera de la atmósfera, uno puede alcanzar velocidades mucho más altas que en el aire, y despegar y aterrizar "en un avión" debería reducir significativamente el costo del vuelo. Además, también se puede usar un avión aeroespacial para llevar las naves espaciales a órbitas bajas.
Desde 1968, Tupolev Design Bureau ha estado trabajando en varios proyectos VKS con diferentes configuraciones, peso de despegue y planta de energía. Por lo tanto, la masa de despegue de vehículos prometedores osciló entre 250 y 400 toneladas, y no solo se ofrecieron motores de cohetes propulsores líquidos tradicionales como planta de energía, sino también nuclear con hidrógeno como medio de trabajo. Por supuesto, desde el punto de vista de hoy, tales proyectos parecen pura ficción, pero al final de los 60 se consideraron realmente prometedores y bastante realistas. Pero, desafortunadamente, solo los ingenieros los vieron como reales. Un cliente potencial en la persona del Ministerio de Defensa prefería los misiles ya dominados por aviones aeroespaciales. Por lo tanto, la oficina de diseño de Tupolev no ha iniciado un trabajo de diseño normal en ninguna de las opciones de VKS.
Sin embargo, es poco probable que solo la inercia de los militares afecte negativamente el destino del sistema aeroespacial Tupolev. Por ejemplo, un motor de cohete nuclear, incluso para los estándares actuales, es la tecnología del futuro, sin mencionar el final de 60. Además de la complejidad tecnológica, tenían una serie de otros problemas. El más tangible de ellos es la radiactividad de la corriente en chorro. Debido a esto, el despegue de un avión aeroespacial con un motor nuclear debe ocurrir en un área especialmente designada (es poco probable que alguien lo permita), o con la ayuda de motores adicionales. La Oficina de Diseño de Tupolev propuso para este propósito el uso de un motor turborreactor especialmente creado que funciona con hidrógeno líquido. Por un lado, dicho combustible eliminó la necesidad de reabastecer de combustible la aeronave con dos combustibles a la vez, pero por otro lado, tal motor debía crearse casi desde cero. Para referencia: el primer vuelo de un avión con un motor de hidrógeno líquido - Tu-155 - tuvo lugar solo en el año 1988.
Afortunadamente, los desarrollos en el tema de la videoconferencia no fueron en vano. El mismo Tu-155 ni siquiera podía aparecer, si alguna vez en las empresas de Tupolev y Kuznetsov no se habían realizado algunos estudios sobre las perspectivas del combustible criogénico. Sí, y en la actualidad el hidrógeno líquido se considera uno de los tipos de combustible más rentables y prometedores, incluso para aviones aeroespaciales.
El plano orbital
El interés de los militares soviéticos en los sistemas aeroespaciales apareció solo a finales de los setenta, principios de los ochenta. Entonces se supo que la creación de los Space Shuttles estaba en pleno desarrollo en los EE. UU. Y que el Departamento de Defensa soviético necesitaba un aparato similar. Al final de la primera mitad del 80-x, la Oficina de Diseño de Tupolev, en colaboración con varias organizaciones, preparó un paquete de documentos sobre la apariencia de un avión prometedor. En el curso de la investigación sobre el tema, se desarrollaron tres conceptos básicos de la videoconferencia, que difieren entre sí en cuanto a las características estructurales y operativas. En particular, incluso con respecto al despegue, se propusieron tres opciones:
- despegue horizontal independiente desde el aeródromo con la ayuda de su propio chasis o refuerzo especial;
- despegue con la ayuda del transportista, llevando el plano orbital a la altura y velocidad requeridas;
- despegue con la ayuda de una aeronave súper pesada (peso de despegue del orden de 1,3-1,5 th. tons) y la posterior aceleración independiente.
De manera similar, la situación fue con otros momentos de operación de un plano orbital (EP) de una sola etapa. Sin embargo, de acuerdo con los resultados del modelado matemático de las tres opciones, lo más beneficioso para la posible carga útil y la altura máxima de la órbita fue el despegue con la ayuda de un portaaviones. Como planta de energía para la protección del medio ambiente, inicialmente se consideró una combinación de motores a reacción de líquido y de flujo directo. El líquido tuvo que llevar a cabo el overclocking inicial de la protección ambiental, después de lo cual se activó el flujo directo más económico. Sin embargo, en la etapa de diseño preliminar, el motor de ramjet tuvo que ser abandonado. El hecho es que en ese momento no era posible hacer un dispositivo de entrada adecuado para dicho motor. Se planificó que los motores de flujo directo se encenderían a velocidades de al menos M = 5 ... 7, y no hubo tiempo de operación para las tomas de aire destinadas a tales velocidades. Solo tuve que dejar los motores líquidos. El hidrógeno líquido fue reconocido como el combustible más eficiente, y el oxígeno líquido fue sugerido como un agente oxidante. Cabe señalar que precisamente estos tipos de combustible y oxidante se eligieron, en primer lugar, por razones económicas: la producción de oxígeno líquido se estableció hace mucho tiempo, y no se requirió la producción a gran escala de hidrógeno líquido.
El diseño del entorno de la empresa Tupolev se parecía en cierta medida al proyecto «103». El mismo sin cola con un ala baja. Sin embargo, el animado ala OOS tenía una afluencia de raíces desarrollada, y en lugar de dos quillas solo había una. En general, el ambiente era más como un barco "Buran" que su antecesor directo. Interesante aerodinámica del proyecto. Por lo tanto, el perfil de ala en forma de s fue más efectivo a velocidades subsónicas. Según lo planeado por los diseñadores, cuando volaban a una velocidad subsónica, el ascensor fue creado por el ala. Al pasar por la barrera del sonido, la eficiencia del ala disminuyó considerablemente, y el avión se mantuvo en el aire debido al fuselaje con un fondo plano característico y una forma de ala en el plano. Para controlar el OOS había elevones en la parte trasera del ala y timón de dos piezas en la quilla. Estos timones debían usarse para maniobrar a velocidades subsónicas y supersónicas. Durante la transición a hipersonido, así como en órbita, los motores de fluidos de baja potencia estaban destinados a controlar las maniobras. En la parte trasera del fuselaje había tres motores de cohetes de combustible líquido con una carga calculada de 200 toneladas, y en la parte central había un compartimento separado para los tanques de combustible y de oxidación.
Para proteger el diseño del aparato y la carga de las altas temperaturas que surgen del movimiento a velocidades hipersónicas, se propuso hacer las partes externas de la aeronave de diferentes materiales con diferentes resistencias a las cargas térmicas. Así, como material para la nariz del fuselaje, los calcetines y la quilla (temperatura hasta 2000 °), se propuso un compuesto de fibra de carbono reforzado con carborundo y dióxido de silicio. Las superficies restantes debían protegerse con una baldosa cerámica recubierta de borosilicato, el espesor de las baldosas y el recubrimiento dependiendo de la ubicación de la baldosa de concreto.
El peso de despegue estimado de la protección del medio ambiente se determinó dentro de las toneladas 700, diez de las cuales estaban en la carga útil. Se suponía que el aterrizaje independiente de protección ambiental ocurriera a una velocidad de 240-250 km / h. Como ya se mencionó, al inicio del trabajo no hubo consenso sobre cómo despegar. Sin embargo, más tarde se decidió que tomar la vía aérea con la ayuda de un avión de transporte sería la opción más rentable. Junto con otras empresas, la Oficina de Diseño de Tupolev realizó una investigación sobre las perspectivas del portaaviones. El peso de despegue de la protección ambiental en toneladas 700 requirió un portador gigante apropiado. En varias variantes de portadores, su peso total fue igual o incluso excedió el peso de despegue del plano orbital. Por lo tanto, todo el sistema ensamblado antes del despegue pesaba toneladas de 1600-1650. Puedes imaginar el tamaño de un monstruo así.
Proyecto "2000"
A partir de la mitad de 80-x, el trabajo adicional en el proyecto, después del cual será posible comenzar las pruebas, tomó al menos 7-8 años. El término en años 10 parecía más real. Al mismo tiempo, en julio del 1986 del año, se emitió un Decreto del Gobierno que exige la creación de un avión aeroespacial prácticamente aplicable. Debido a la imposibilidad de construir inmediatamente un EP de tamaño completo y masa, los residentes de Tupolev decidieron hacer otro plano de dimensiones más pequeñas. Recibió el nombre de Tu-XNUMHA y debe tener un peso máximo de despegue de menos de cien toneladas.
Este avión no debería entrar en órbita, simplemente no tendría suficiente combustible ni empuje del motor, pero ese no era su propósito. El Tu-2000 estaba destinado a convertirse en un laboratorio volador para probar el vuelo tripulado a altitudes superiores a los kilómetros y velocidades de 25-30 del orden de M = 6. Para la aceleración a velocidades hipersónicas, una vez más, se propusieron motores de flujo directo en hidrógeno líquido en combinación con turborreactor.
La segunda versión del nuevo proyecto con el índice Tu-2000B tenía un peso de despegue dos veces y media mayor y grandes dimensiones. Sobre la base de este proyecto, en el futuro se planeó fabricar vehículos de combate y de pasajeros. Por ejemplo, seis motores de flujo directo a una velocidad de M = 6 y una altitud de 30 km proporcionaron un rango estimado de al menos 10 mil kilómetros. La carga útil del Tu-2000B en ambas variantes alcanzó las toneladas 10-12.
Para el futuro Tu-2000А, la caja del ala, algunos elementos del fuselaje y una serie de componentes del sistema de combustible fueron fabricados. Sin embargo, en el año 1992, debido a la falta de fondos, el proyecto tuvo que ser congelado. Desafortunadamente, incluso en los años noventa, la situación económica en el país llevó al cierre de ambas versiones del proyecto Tu-2000 y el proyecto EP. Como se mencionó anteriormente, la construcción de este último fue posible a mediados de 90. Para el Tu-2000, el primer tiempo aproximado de vuelo se determinó en 13-15 años después del inicio del trabajo. En otras palabras, se suponía que el Tu-XNUMHA se sometería a las pruebas de vuelo en la primera mitad de las dos milésimas. Pero hasta ahora esto no ha sucedido. Además, hay muchas razones para dudar de que los proyectos de EP y Tu-2000A se reanudarán alguna vez.
No hay perspectivas ...
Debido a una serie de eventos no muy agradables, casi medio siglo de experiencia y desarrollos de la oficina de diseño nombrada. A.N. Tupolev en el campo de los aviones hipersónicos para diversos fines no fue reclamado. Y, lo que no agrega optimismo, el cierre de los proyectos DP, 130, OOS y Tu-2000 tuvo un impacto negativo no solo en el futuro de la industria aeroespacial rusa. En la actualidad, debido al cierre definitivo de la lanzadera estadounidense, el problema de un “camión” espacial reutilizable se ha vuelto particularmente grave. En todo el mundo, varias oficinas de diseño están luchando con este problema, pero hasta el momento ha tenido poco éxito. Sin embargo, desafortunadamente, se ofrecen construcciones decentes que aún no tienen las características que la lanzadera operativa o el soviético Tu-2000B no volaban.
En los materiales de los sitios:
http://alternathistory.org.ua/
http://vadimvswar.narod.ru/
http://airbase.ru/
http://airwar.ru/
http://www.sergib.agava.ru
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