Авиационный космический комплекс «Бурлак» (СССР)

Ту-160CК («Бурлак-Диана»)
авиационно-космический комплекс

Необходимость создания авиационно-космического комплекса «Бурлак» была обусловлена тем, что при ведении боевых действий противник может уничтожить или существенно ослабить орбитальную группировку разведывательных спутников и спутников системы предупреждения, а наземные стартовые комплексы космодромов могут быть выведены из строя.
Разработка комплекса велась с 1991 г. МКБ «Радуга», ОКБ МЭИ и ОКБ им. А.Н.Туполева на базе самолета Ту-160 и научно-технического задела по авиационным и ракетным системам.
Концепция системы «Бурлак» аналогична реализованной в проекте «Пегасус» американской компанией «Орбайтл Сайнсиз».
Для запуска двухступенчатой ракеты-носителя «Бурлак» применяется переоборудованный тяжелый бомбардировщик Ту-160СК. Для запуска планировалось использовать базовый прицельный комплекс Ту-160 с возможностями адаптации под задачи запуска ракеты «Бурлак».
После использования первая ступень ракеты-носителя «Бурлак» спускается на парашюте и пригодна для повторного использования, вторая – сгорает в атмосфере.
Для взлета самолета-носителя Ту-160СК с ракетой необходима взлетно-посадочная полоса длиной 3,5 км.
Радиус запуска КА от аэродрома базирования 5000 км. В составе системы создается командно-измерительный комплекс на базе самолета Ил-76СК.
Средства подготовки ракеты и комплекса автономны, мобильны и обеспечивают оперативный запуск целевой нагрузки.
В перспективе на базе ракеты «Бурлак» предполагалось создать новую ракету-носитель «Бурлак-М». На первой ступени «Бурлак-М» будет применен гиперзвуковой воздушно-реактивный двигатель.
В этом варианте масса полезной нагрузки по сравнению с комплексом «Бурлак» по расчетам должна возрасти в 1,5 раза.
Ввод системы в эксплуатацию планировался в 1998-2000 гг.
В дальнейшем по программе конверсии проект авиационно-космического комплекса «Бурлак» был переориентирован на вывод на орбиту «малых» спутников для создания системы связи, спутниковой навигации, контроля, поиска полезных ископаемых и т.д. Экологически чистый, экономичный, мобильный и оперативный комплекс «Бурлак» обеспечивает вывод на любую заданную орбиту космических аппаратов как для создания многоспутниковых систем, так и для их поддержания в рабочем состоянии, с заменой выработавших ресурс или вышедших из строя спутников.
Применение комплекса Ту-160СК обеспечивает:

• формирование любой плоскости околоземной орбиты спутника;
• пуск из любой точки земли, в том числе с экватора;
• независимость пуска от времени суток и погодных условий;
• повышение безопасности запуска, так как запуски могут проводиться вдали от населенных пунктов при минимальных зонах отчуждении;
• возможность запуска коммерческого спутника с территории государства-заказчика;
• максимальное сохранение научно-технических секретов.

Технически использование самолета-носителя Ту-160 в качестве 1-й ступени для запуска космических ракетных разгонщиков ИСЗ «Бурлак» дает возможность:

• уменьшить начальную массу космического разгонщика;
• исключить вертикальный участок траектории с обеспечением начальной скорости ракеты 220-500 м/с (М= 0,8-1,7) на высотах 9-13 км;
• устранить необходимость содержания и обслуживания дорогостоящих стартовых комплексов.

В состав авиационно-космического комплекса «Бурлак» входят самолет-носитель Ту-160СК, космический разгонщик «Бурлак», самолетный командно-измерительный пункт Ил-76СК и комплекс средств наземного обслуживания и обработки информации.
Носитель «Бурлак» проектируется МКБ «Радуга». Масса этого двухступенчатого носителя составит 32 т, длина – 22 м. «Бурлак» стартует уже за пределами самых плотных слоев атмосферы – с высоты 9-11 км или 12-13 км с достаточно высокой начальной скоростью М=0,8 или М=1,7 (в зависимости от высоты старта). Эти условия обеспечивают вывод на орбиты высотой 200-1000 км грузов массой 600-800 кг (полярные орбиты) или 840-1100 кг (экваториальные орбиты).
Минимальная стоимость предварительных работ оценивается в 160 миллионов долларов. Стоимость одного коммерческого запуска – 2,5 миллиона долларов. При этом стоимость вывода на орбиту 1 кг груза находится в пределах 6000-8000 долл.
Первоначально программа была чисто российской, но вскоре с ней познакомилась германская фирма OHB-System из Берлина. Совместно с российской ассоциацией «Бурлак» (кроме АНТК имени Туполева и МКБ «Радуга», в нее вошли ЦАГИ, ЛИИ, ОКБ МЭИ и др.) OHB-System выполнила по заказу немецкого космического агенства DARA две фазы углубленных исследований, которые продемонстрировали не только техническую реализуемость проекта, но и подтвердили его хорошие экономические и коммерческие перспективы. В целях дальнейшего практического осуществления проекта российские и германские фирмы договорились о создании совместного предприятия для организации работ по программе.
В 1994 г. российско-германский проект, получивший название «Бурлак-Диана» (Burlak-Diana), был представлен на авиашоу в Сингапуре.
Но после первого немецкого взноса в 600 тысяч дойчмарок, которые растворились в иномарках и саунах, сотрудничество приостановлено. Работа по проекту «Бурлак» и его модификациям продолжается сейчас только за счет энтузиазма сотрудников и нового руководства АНТК им. А.Н.Туполева. По словам заместителя генерального директора АНТК Юлия Каштанова, разработка носителя продвинулась достаточно далеко, несмотря на недостаточное финансирование.
В 1995 году самолет Ту-160 0401 с макетом космического разгонщика «Бурлак» был представлен на Парижском авиационном салоне и вызвал огромный интерес у специалистов и публики. В 1997 г. Ту-160 с макетом «Бурлака» был показан на МАКС. Модели основных элементов комплекса были представлены на МАКС-99.
Помимо проблем с финансированием реализации проекта «Бурлак» препятствует и жесткая конкуренция со стороны отечественных фирм, стоящих перед необходимостью тем или иным способом избавляться от огромного арсенала стратегических ракет и выбирающих, разумеется, вариант их уничтожения путем запуска в космос.
Своеобразным продолжением проекта «Бурлак» можно назвать американо-украино-российскую программу High Altitude Air Launch (НААL), которая в варианте «2001» предусматривала использование в качестве носителя самолёт Ту-160, а ракеты-носителя – одну из уже существующих ракет массой от 20 до 50 тонн с выводом в космос полезной нагрузки от 400 до 1 500 кг.

Проект “Бурлак – Диана”

При разработке требований к АРКС “Бурлак – Диана” разработчики проекта руководствовались основными принципами [10,11]:

минимальные затраты при создании системы;

минимальные сроки создания системы;

наибольшая эффективность применения.

Реализовать подобную, в значительной степени противоречивую, совокупность принципов возможно только в том случае, если использовать наиболее эффективные и готовые, реально существующие элементы АРКС: самолет-разгонщик и РКС.

В качестве СР выбран доработанный вариант самолета Ту-160 [5]. Этот самолет является единственным в мире, способным выйти на сверхзвуковой режим полета с РКС на внешней подвеске. Доработанный самолет теряет качество тяжелого бомбардировщика-носителя стратегических крылатых ракет большой дальности.

На СР подвешивается РКС “Бурлак”, которая представляет собой двухступенчатый аналог (по общей массе и массе полезной нагрузки) РКС “Пегас-турбо”. Основные данные вариантов РКС “Бурлак” приведены в табл.3. Основной особенностью АРКС “Бурлак-Диана” является возможность пуска РКС на дозвуковом режиме полета самолета по типу проекта “Пегас”.

Геометрические и массовые характеристики

Размах оперения, м

Диаметр корпуса, м

Стартовая масса, кг

Масса пустой, кг

ЖРД Р0.201 (РД-0244)

ЖРД Р0.202 (РД-0242)

Тяга двигателя, кгс (кН)

азотный тетроксид N2O4

Скорость пуска, км/ч (М=)

Высота орбиты, км

Наклонение орбиты, град

круговые полярные орбиты (h=200 км)

круговые экваториальные орбиты (h=200 км)

круговые полярные орбиты (h=1000 км)

круговые экваториальные орбиты (h=1000 км)

эллиптические полярные орбиты

эллиптические экваториальные орбиты

После отделения РКС от самолета происходит раскладка киля, отделение заднего обтекателя, наддув баков и стабилизация полета с помощью автономной гидросистемы.

Через 5 с после отделения от самолета производится запуск первой ступени и перевод гидросистемы на работу от ЖРД. В течение 15 с производится формирование начального участка траектории полета РКС. В течение 130 с производится увеличение скорости и набор высоты. После набора высоты 30…40 км происходит переход на газодинамическую стабилизацию и выключение первой ступени. Затем производится первое включение второй ступени и осуществляется полет по расчетной траектории с набором высоты продолжительностью 60..110 с. При достижении заданных параметров полета производится выключение двигательной установки второй ступени и осуществляется пассивный баллистический полет с периодической коррекцией углового положения.

Продолжительность пассивного полета составляет от 100 до 3000 с. Затем, в течение 20…50с производится включение и перевод второй ступени на заданную орбиту, доразгон до заданной скорости и ее выключение. После этого производится отделение полезной нагрузки и перевод второй ступени сначала на орбиту с сокращенным временем существования, а затем в полет по траектории схода.

Таким образом, приведенные данные показывают, что основное отличие проектов АРКС заключается в способе отделения РКС от самолета-носителя (самолета-разгонщика). В свою очередь, способ отделения РКС в значительной степени определяется типом используемого СН и его возможностями по размещению РКС.

Более совершенным и дешевым вариантом АРКС на базе Ту-160 является система, использующая боевую ракету “Штиль – 3А”. В этом случае появляется возможность экономии не только материальных ресурсов, но и времени. В этом варианте АРКС осуществляется реализация старта РКС на сверхзвуковом режиме полета.

Анализ данных открытой печати, специальных изданий и отдельных публикаций позволил сделать следующие выводы:

• 1. Ни один из существующих проектов АРКС, в силу различных причин, не является результатом выполнения целевых поисковых научно-исследовательских работ.
• 2. Энергетические возможности АРКС в значительной степени зависят от уровней потерь на характерных участках траектории полета РКС.
• 3. Тип используемого самолета и его летно-технические характеристики с РКС на борту оказывают определяющее влияние на условия старта РКС и показатели транспортной эффективности АРКС: максимальную абсолютную (относительную) массу выводимой полезной нагрузки или максимальную высоту круговой орбиты в целом.

Авиационный космический комплекс «Бурлак» (СССР)

Авиационный космический комплекс (АКК) «Бурлак» разрабатывался в начале 1990-х гг. МКБ «Радуга» (г. Дубна). Комплекс предназначался для оперативного запуска на околоземные орбиты высотой 500-2000 км легких космических аппаратов массой 300-800 кг. В состав АКК «Бурлак» входили:
– самолет-носитель Ту-160СК;
– двухступенчатая ракета «Бурлак»;
– самолетный командно-измерительный пункт (СКИП) Ил-76СК;
– комплекс средств наземного обслуживания.

В качестве самолета-носителя предусматривалось использовать модернизированный стратегический бомбардировщик Ту-160. Расчетная стартовая масса жидкостной двухступенчатой ракеты-носителя составила 20 т, длина ракеты – 15,3 м и диаметр корпуса – 1,3 м. Ракету предусматривалось разместить на внешней подвеске под фюзеляжем самолета между гондолами его двигателей. На ракете планировали установить инерциальную систему управления с коррекцией от спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и НАВСТАР. Ракета должна была стартовать с самолета на высоте от 8 до 15 км. Дальность полета самолета-носителя в зону старта составляла 5000 км, при условии возвращения на аэродром вылета, или 11000 км при полете на другой аэродром. Энергетические возможности комплекса «Бурлак» обеспечивали возможность выведения на экваториальную круговую орбиту высотой 1000 км полезной нагрузки массой 220 кг, а на полярную орбиту – 150 кг. На низкие круговые орбиты комплекс мог выводить полезную нагрузку массой до 700 кг. Рассматривался

вариант ракеты-носителя «Бурлак-М», на первой ступени которой предусматривалось использовать гиперзвуковой воздушно-реактивный двигатель. Масса выводимой полезной нагрузки при этом возрастала в 1,5 раза по сравнению с ракетой «Бурлак». Совместно с зарубежными компаниями прорабатывался комплекс «Бурлак-Диана» с ракетой-носителем массой 28,5 т. Она могла выводить на низкую экваториальную орбиту высотой 200 км полезную нагрузку массой 1100 кг и на полярную орбиту – 775 кг. Рассматривался также вариант ракеты-носителя оснащенной третьей ступенью – «Бурлак-Т». Масса полезной нагрузки, выводимой этой ракетой на низкую экваториальную орбиту, составляла до 1500 кг.

Необходимо отметить, что размещение ракеты на внешней подвеске увеличивает аэродинамическое сопротивление самолета. При этом снижается скорость ухода самолета-носителя от аэродрома. Этот фактор не имеет значения для систем выведения космических аппаратов гражданского назначения, но приводит к уменьшению выживаемости авиационных ракетных комплексов с БРВЗ.

Тактико-технические характеристики АКК «Бурлак» и «Бурлак-Диана»
Самолет-носитель Ту-160СК
Стартовая масса ракеты, т. 20 / 28,5
Количество ступеней 2
Длина, м 15,3 / 22,5
Диаметр корпуса, м 1,3 / 1,6
Тяга двигателей, т:
– первой ступени 46
– второй ступени 10
Число ракет на самолете-носителе 1
Высота старта с самолета-носителя, км 8-15
Полезная нагрузка, выводимая на круговую орбиту:
– экваториальную/полярную высотой 1000 км 220/150 / 825/550
#ввссссрроссииснг