«Энергия» - «Буран»

     Оценка массовых характеристик летательных аппаратов показывает, что возможно достижение характеристик порядка 1,4% (отношение массы полезного груза к стартовой массе) при конструктивном совершенстве 0,082-0,113 (отношение массы конструкции к массе топлива). Диапазон изменения координат центра давления создает определенные трудности для продольной и путевой балансировки, а также устойчивости полета.

     Анализ одноступенчатых летательных аппаратов с комбинированными маршевыми двигательными установками, способными работать в режиме воздушно-реактивных и жидкостных ракетных двигателей, дает возможность сделать вывод о том, что массовые характеристики этих двигателей, включая зависимости массы воздухозаборников от тяги, внутреннего давления и температуры, являются фактором, определяющим реальность создания таких летательных аппаратов. Могут быть достигнуты характеристики относительной массы полезного груза к стартовой массе до 2% при конструктивном совершенстве около 0,17. Однако, несмотря на высокий удельный импульс тяги комбинированного маршевого двигателя, из-за большой массы конструкции сохраняется значительная чувствительность характеристик. Небольшое ускорение движения аппарата по относительно низкой траектории приводит к большим лобовым сопротивлениям и высокому уровню нагрева конструкции. Кроме того, горизонтально стартующие летательные аппараты с полными топливными баками рождают проблему аварийной посадки, особенно непосредственно после старта.

     Требуемый уровень технологии для создания одноступенчатых летательных аппаратов так высок, что следующее поколение западно-европейских ракет-носителей будет создаваться на основе одного или двух вариантов двухступенчатых летательных аппаратов: с маршевыми жидкостными ракетными двигателями, вертикального взлета и горизонтальной посадки обеих ступеней или горизонтальных взлета и посадки с маршевой воздушно-реактивной установкой на первой ступени и жидкостным ракетным двигателем - на второй.

     Исследовались схемы многоразовых крылатых двухступенчатых летательных аппаратов с двухтопливными маршевыми двигателями на обеих ступенях: кислородно-углеводородные и кислородно-водородные жидкостные двигатели с неподвижным соплом на первой и двухпозиционным - на второй ступенях для вертикально взлетающих аппаратов и комбинированные турбопрямоточные или турбо-ракетнопрямоточные двигатели на первой и на второй ступенях кислородно-водородные ракетные двигатели для летательных аппаратов горизонтального взлета.

     Возвращение на Землю обеих ступеней обеспечивается с помощью крыльев и посадочных шасси в составе ступеней. Первые ступени осуществляют дозвуковой крейсерский полет с использованием воздушно-реактивных двигателей. Если разделение ступеней будет происходить при скорости более 1000 м/с, то ступень может планировать к стартовой позиции в безмоторном режиме, то есть без воздушно-реактивного двигателя.

     На следующих этапах работ предполагалось исследование по ключевым проблемам создания таких летательных аппаратов.

     В многоразовых транспортных системах, так же как и в ракетах-носителях разового применения, необходимо размещение криогенного топлива в бортовых баках. Ракетные системы являются, фактически, летающими баками. Масса баков составляет 20-30 % от массы сухой конструкции планера горизонтально взлетающих летательных аппаратов, для вертикально стартующих ракет эта величина еще больше. Поэтому естественно стремление к созданию несущих баков, объединяющих функцию баков и фюзеляжа. Отличием водородных баков от других криогенных емкостей является их предельно низкая температура компонента - -253╟С и вытекающие отсюда особенности конструкции. Геометрические размеры баков имеют свои обоснования. Например, при том же давлении в газовой подушке и других одинаковых критериях толщина стенки бака растет при увеличении диаметра бака, тогда как масса бака, приходящаяся на единицу массы топлива, остается постоянной. Масса криогенной теплоизоляции на больших баках относительно меньше, чем на баках малых размеров, так как масса изоляции изменяется пропорционально площади внешней поверхности баков, тогда как масса топлива увеличивается пропорционально объему.

     В течение 1986-1988 гг. по инициативе центра КНЕС (CNES) ряд французских фирм проводили всесторонние исследования создания перспективных многоразовых летательных аппаратов, который должны прийти на смену системе "Ариан-5 - Гермес". Рассматривались одноступенчатые (SSTO) и двухступенчатые аппараты.