Источник

17 февраля 1968 года полковник Юрий Алексеевич Гагарин защитил дипломную работу, добавив к прочим своим званиям статус инженера. Хотя в то время никто не делал тайны из того, что первые лётчики-космонавты учатся в академии, сама тема, над которой работали эти люди, десятилетиями оставалась секретной, ведь в итоге они создали проект весьма необычного космического корабля, имеющего военное назначение.

Загадка дипломной работы

О том, что члены первого советского отряда космонавтов решили получить высшее образование, стало известно почти сразу по факту их зачисления в вуз. Собственно, об этом публично сообщил сам Юрий Гагарин в своём небольшом очерке «Готовы к новым космическим полётам» (1962):

«Неотложная нужда в знаниях привела меня и Г. Титова в аудитории Военно-воздушной инженерной академии имени проф. Н. Е. Жуковского. Для предстоящих полётов, кроме отличного здоровья, необходимы глубокие лётные и инженерные знания. Космонавт должен быть и пилотом, и штурманом, и инженером, и исследователем».

Однако информацией о процессе обучения советские публицисты делились скупо, а если делились, то ограничивались пустыми фразами. При этом подробно писали о чём угодно: о заграничных поездках космонавтов, о посещении ими родных мест, о выступлениях на всевозможных партийных мероприятиях и митингах, о встречах с пионерами, комсомольцами, рабочими и колхозниками, о семье и друзьях, — но никогда о том, чем они занимаются в академии.

Изредка в печати появлялись фотоснимки, на которых Юрий Гагарин и Герман Титов сидят в учебной аудитории, разглядывают какие-то чертежи и диаграммы, работают с каким-то приборами. 

Поскольку фотоснимки часто не имели подписей, у постороннего человека складывалось впечатление, что послеполётная жизнь космонавтов состоит из общественно-политической и просветительской деятельности, а в академию они приезжают для «галочки».

Ничего не изменилось и после гибели Гагарина в авиакатастрофе. Вот что писал, например, Герман Титов в брошюре «Первый космонавт планеты» (1971):

«Мне доводилось много и часто вместе с Юрием решать разные лётные задачи, довелось и защищать диплом в академии имени Н. Е. Жуковского. Хочется избежать избитых слов „меня поражало“, „мне было приятно“. Скажу так: с Юрием можно было хорошо и спокойно делать любое дело и надёжно дружить».

Можно заглянуть и в очерк «Страницы „Гагаринского альбома“» (1971) кандидата технических наук Виталия Алексеевича Шитова:

«После полёта в космос его [Гагарина] жизнь была тесно связана с Военно-воздушной инженерной академией имени Н. Е. Жуковского. Юрий Алексеевич учился увлечённо; тщательно, даже красиво вёл конспекты, внимательно слушал советы преподавателей, в срок выполнял лабораторные работы. Важные поручения и обязанности часто отрывали его от занятий. Иногда он вынужден был уходить с середины лекции. Но на следующее занятие неизменно приходил подготовленным. 

Было просто непостижимо, когда он всё успевал. Ему помогало умение трудиться самоотверженно, постоянно и упорно. Да и требовательность преподавателей не допускала никаких послаблений в учёбе. Пожалуй, самый дорогой для меня снимок — портрет Гагарина, сделанный 15 февраля 1968 года. В этот день Юрий Алексеевич читал свой доклад по дипломной работе. Я его непрерывно снимал. Закончив доклад, он улыбнулся и сказал: „Вот и всё“. В этот момент я нажал на спуск затвора. Этот портрет, по мнению его близких друзей и хороших знакомых, показывает Гагарина таким, каким он остался в их памяти. 17 февраля Юрий Гагарин блестяще защитил диплом».

Вёл конспекты, ходил на лекции, блестяще защитил — вот и всё. И это наиболее подробное описание учебного процесса в академии из всех опубликованных материалов того времени. В других советских источниках и того меньше. Чем же занимался космонавт в стенах военного вуза? Какова была тема дипломной работы? Кто были его научные руководители?..

Конечно, хитроумный аналитик мог бы составить некоторое представление о том, по какому именно профилю проходили Гагарин и его друзья-сослуживцы. Прежде всего, он обратил бы внимание на специфику Военно-воздушной инженерной академии (ВВИА), основным направлением деятельности которой была разработка методов совершенствования боевых самолётов, в том числе за счёт оснащения их ракетными двигателями или ракетным вооружением.

Кроме того, среди фотоснимков, иллюстрирующих очерк «Страницы „Гагаринского альбома“», он обнаружил бы один очень странный: Юрий Гагарин, Герман Титов, Андриян Николаев, Павел Попович и Валерий Быковский осматривают модель, по форме напоминающую систему «Спейс Шаттл» (Space Shuttle). 

Поскольку именно в то время американские политики, военные и конструкторы обсуждали концепцию многоразового орбитального корабля, взлетающего по-ракетному и приземляющегося по-самолётному, гипотетический западный аналитик должен был встрепенуться и доложить своему руководству о том, что Советский Союз вновь намеревается опередить США и даже привлёк к проекту первых космонавтов. В реальности значимый резонанс этот фотоснимок (почему-то с заретушированным Титовым) вызвал намного позже — в 1989 году, когда его опубликовала газета «Труд» как иллюстрацию к статье Виталия Головачёва «Готовясь к полёту на „Буране“…», в которой приоткрывалась завеса секретности над советскими проектами многоразовых орбитальных кораблей.

Публикация в журнале «Советское фото» никак не изменила ситуацию с доступностью информации о занятиях космонавтов. Впервые более или менее подробные сведения о них появились в книге «Диплом Гагарина» (1986) профессора Сергея Михайловича Белоцерковского, возглавлявшего кафедру аэродинамики в ВВИА. В нём нет загадочной фотографии с «шаттлом», но зато хватает других, сделанных Виталием Шитовым на протяжении многих лет обучения космонавтов в академии. Главное — профессор подробно рассказал о том, как учились космонавты, какие проблемы у них возникали, какие науки приходилось осваивать и т. п. Из книги становится ясно, что они проектировали сверхзвуковой одноместный летательный аппарат с решётчатыми крыльями. Однако опять не давался ответ на вопрос, что это был за аппарат, для чего он предназначался, существовали ли его аналоги или прототипы.

Прорыв в теме совершили историки космонавтики Вадим Лукашевич и Игорь Афанасьев. Работая над книгой «Космические крылья» (2009), посвящённой развитию авиакосмических систем, они обратились за разъяснениями к Александру Ивановичу Желанникову, новому руководителю кафедры аэродинамики, и наконец-то подробно рассказали о проекте Гагарина.

Космонавты за партами

В июле 1961 года было принято решение о том, чтобы члены отряда космонавтов (как летавшие, так и проходившие подготовку к полёту) получили высшее образование, ведь к тому времени оно было лишь у Владимира Михайловича Комарова. Вместе с Гагариным и Титовым в ВВИА пошли учиться Андриян Григорьевич Николаев, Павел Романович Попович, Валерий Фёдорович Быковский, Алексей Архипович Леонов, Борис Валентинович Волынов, Евгений Васильевич Хрунов, Виктор Васильевич Горбатко, Георгий Степанович Шонин, Иван Николаевич Аникеев, Дмитрий Алексеевич Заикин, Марс Закирович Рафиков и Валентин Игнатьевич Филатьев. Через год к ним присоединились девушки из женского набора.

Выбор в пользу академии имени Н. Е. Жуковского был сделан под влиянием главного конструктора ракетно-космической техники Сергея Павловича Королёва, который имел виды на этот вуз. Разумеется, учебный план начал составляться ещё до поступления, причём Королёв был одним из самых активных участников его обсуждения. Однажды он сказал Белоцерковскому:

«Покажите им, как тяжело быть в нашей „шкуре“. Это очень важно. „Шкуру“ космонавта они почувствовали, а „шкуру“ главного конструктора нет. А им надо хорошо понимать трудности конструктора. Проблема-то одна, её не разорвёшь на части…»

Лётчики-космонавты на занятиях в Военно-воздушной академии имени Н. Е. Жуковского. Фото из альбома «Гагарин — известный и неизвестный» (2009).

Обучение в ВВИА, формально начавшееся 1 сентября 1961 года, давалось космонавтом нелегко, ведь в то же самое время нужно было посещать тренировки, поддерживать лётные навыки, заниматься общественно-политической деятельностью. Поэтому оно быстро приобрело очно-заочную форму и продолжалось больше шести лет.

Поскольку космонавты поступали без экзаменов и имели за плечами только среднее образование посредственного качества, то на первых же занятиях выявились серьёзные пробелы. Все, включая Гагарина, нахватали «двоек». В какой-то момент ситуация стала настолько критической, что первый космонавт по поручению друзей-сослуживцев обратился к Главкому ВВС с просьбой перевести всех в Военно-воздушную академию, располагавшуюся в Монино. Считалось, что там кадровым офицерам учиться намного легче. Маршал Константин Андреевич Вершинин выслушал Гагарина и ответил: «В ближайшее время у меня не будет флотилий космических кораблей, которыми вы смогли бы командовать, поэтому учитесь там!» Космонавтам пришлось браться за ум.

Надо отдать им должное: несмотря на тяжёлый график и суровость преподавателей, они сумели добиться больших успехов. Все последующие оценки «отлично», начиная со второго года обучения, у космонавтов были твёрдые и заслуженные. В своей книге Белоцерковский отмечает, что Гагарин выбился в отличники раньше остальных, и это вполне объяснимо — он всегда был настойчив в учёбе и умел схватывать новое на лету.

Интересно, что на втором году обучения вокруг космонавтов стала формироваться группа преподавателей, которые рассматривали работу с Гагариным и остальными как возможность поучаствовать в великом деле расширения внеземной экспансии и с большим энтузиазмом взялись за создание методики обучения, которая помогла бы осваивать традиционные дисциплины быстрее, чем принято по программе, и была напрямую увязана с практической космонавтикой. Благодаря им появились новые учебники, объединявшие близкие теоретические курсы, и соответствующие пособия.

Профессор Белоцерковский вспоминал:

«Впервые как преподаватель я встретился с космонавтами в начале 1964 года — мы начали изучать курс аэродинамики летательных аппаратов. Помню, как начальник учебного отдела академии А. И. [Александр Иванович] Бутенко привёз меня в Звёздный городок — тогда он мало кому был известен — и представил группе слушателей-космонавтов во главе с Гагариным. Мне почему-то сразу бросилась в глаза одна особенность, так сказать, аудиторной дислокации слушателей, которая сохранялась на всех занятиях. За первым столом сидел Гагарин, а за последним — Титов. Как-то позже я поинтересовался у Германа Степановича, почему он всегда занимает последний стол, хотя впереди есть свободные места. — Школьная привычка, — последовал ответ. — Люблю видеть перед собой весь класс, всю группу. Занятия в то время проходили и у них, в Звёздном, и у нас, в академии: из четырёх-пяти учебных дней в неделю два — там и два-три — у нас. Естественно, всё, что требовало применения экспериментальных установок, тренажёров, вычислительных машин, проводилось в академии. Мои лекции в Звёздном начинались в 9 часов утра, и меня обычно возили туда на „Победе“. Выезжали из Москвы мы в 7−7.30 утра, и так продолжалось около года…»

В октябре 1965 года встал вопрос о темах дипломных работ. Белоцерковский встретился с генерал-лейтенантом авиации Николаем Петровичем Каманиным, который курировал отряд космонавтов. Академия выдвинула три темы: «Орбитальный самолёт-разведчик», «Орбитальный самолёт-перехватчик» и «Космический корабль для нанесения ударов по объектам на Земле». Каманин не стал оспаривать выбор, но предложил подумать над комплексной темой «Освоение Луны», в рамках которой можно было бы назначить более конкретные и актуальные направления работ: «Научные аппараты для изучения Луны», «Пилотируемые корабли для облёта Луны», «Пилотируемые корабли для высадки на поверхность Луны и возвращения на Землю», «Оборонное значение освоения Луны».

Каманин посовещался с Гагариным, но тот сразу заявил, что лунную тему группе потянуть нереально, ведь она слишком сложна в своей многогранности. После обсуждения остановились на космоплане — орбитальном самолёте, стартующем на ракете-носителе, а возвращающемся, планируя в атмосфере, на любой аэродром. Тема была близка и руководству академии, и космонавтам, и главному конструктору Королёву, который перед войной занимался проектом ракетного самолёта.

Космоплан «ЮГ»

Ещё до появления космонавтов в ВВИА велись эскизные проработки многоразового высокоманёвренного крылатого орбитального корабля, называемого в документах КЛА (Космический Летательный Аппарат). Проект зародился под впечатлением от триумфальных запусков спутников — сотрудники академии догадывались, что в скором времени на орбиту отправится человек, поэтому проявили творческую инициативу. Понятно, что в силу специфики учреждения основное внимание они уделяли вопросам маневрирования в атмосфере на участках снижения и посадки. Специалисты понимали, что такой аппарат должен быть крылатым. Однако крылья, создающие подъёмную силу, трудно защитить от теплового воздействия на гиперзвуковых скоростях полёта. Выход был найден в интересной технической идее — использовании решётчатых крыльев! Профессор Белоцерковский рассказывал:

«Мы остановились на самом простом, а потому наиболее реальном варианте — одноместном космическом летательном аппарате и предложили такую схему. Наиболее „горячие“ этапы полёта (вывод на орбиту, начальный манёвр на первом, самом теплонапряжённом участке траектории при входе в атмосферу) осуществляются со сложенными решётчатыми крыльями, при этом регулируемая дальность полёта достигает заметной величины — 800−950 км. А во время окончательного наведения аппарата на место посадки и маневрирования решётчатые крылья должны быть раскрытыми. Сначала сбрасываются носовой обтекатель и тормозной „зонт“. После этого открываются решётчатые крылья: основные — с помощью телескопических подъёмников, носовые — автоматически, под воздействием аэродинамических сил. Таким образом, на последнем этапе полёта космический аппарат представляет собой самолёт с решётчатыми крыльями и стабилизаторами. Решётки раскрываются на высоте 25−45 км, и начинается маневрирование. Это позволяет приземлиться в любой точке круга диаметром 800−900 км.

Кроме посадки „по-самолётному“ предусматривался и другой, более простой вариант приземления — парашютный. Перед посадкой с парашютом решётчатые крылья отклоняются назад на угол 50 градусов с осью аппарата, за счёт этого коэффициент сопротивления увеличивается, скорость падает до 80 м/с. На высоте 1,5−2 км открывается парашют, и аппарат приземляется на скорости 7−8 м/с.

Позже их [решётчатые крылья] успешно применяли на разных летательных аппаратах, в том числе в системе аварийного спасения космонавтов на космических кораблях „Союз“. Эта система срабатывает при неудачном запуске или аварии на начальном участке полёта. В нештатной ситуации обитаемый отсек „Союза“ отделяется от всей системы с помощью специального двигателя, установленного в носовой части ракеты. Он уводит обитаемый отсек из опасной зоны. Полёт отделившейся части стабилизируется четырьмя решётчатыми крыльями, которые с помощью гидравлических систем переводятся из положения вдоль оси корпуса в перпендикулярное к ней».

Результаты исследований по теме, получившей название «Решётка-62», обобщили в двух коллективных отчётах, которые были разосланы во все заинтересованные организации, включая конструкторское бюро Королёва. Таким образом, к началу обучения космонавтов сложился коллектив с опытом научной работы в области формирования облика космопланов. Понятно, что Гагарину и его товарищам было выгоднее взять тему, которая хорошо знакома их преподавателям, а не лунные проекты, к которым коллеги Белоцерковского не имели допуска.

Каждый из космонавтов получил собственный раздел, увязанный с остальными таким образом, чтобы в совокупности все работы можно было рассматривать как техническое предложение по проекту нового пилотируемого корабля. Поскольку Гагарин был признанным лидером группы учащихся, он распределил их по руководителям и провёл обсуждение темы с Королёвым, который помог выбрать вариант КЛА для дальнейшей работы. Сотрудники академии выступали за складные решётчатые крылья, но Королёв предложил заняться более традиционной самолётной компоновкой.

Направления деятельности, выбранные дипломниками, многое говорят о научно-инженерных предпочтениях членов отряда космонавтов. Юрий Гагарин отвечал за общую методологию использования КЛА и выбирал конфигурацию аппарата (аэродинамические формы, размеры несущих элементов и способы посадки), тем самым выступив неформальным «главным конструктором». Систему аварийного спасения аппарата отрабатывал Герман Титов. За расчёт аэродинамических характеристик и теплозащиту отвечал Андриян Николаев. Внутреннюю компоновку и расчёт весовых характеристик взял на себя Дмитрий Заикин. Силовой установкой занимался Павел Попович, системами ориентации — Евгений Хрунов, топливной системой и жидкостным ракетным двигателем — Валерий Быковский.

Окончательный вариант космоплана с рассчитанными геометрическими параметрами был утверждён в 1966 году. По эскизу изготовили деревянную модель для аэродинамических испытаний, получившую название «Юрий Гагарин» («ЮГ»). Дальнейшие исследования выявили проблему, с которой сталкиваются конструкторы подобных аппаратов: не удавалось обеспечить балансировку на всех (гипер-, сверх-, транс- и дозвуковых) участках полёта. Для «ЮГ» это особенно проявлялось на сверхзвуковых скоростях. Через много лет проблему научились обходить за счёт автоматического управления с помощью бортовых электронно-вычислительных машин, но Гагарину ничего не оставалось, как добавить на свой КЛА переднее горизонтальное оперение. Легко догадаться, что в качестве стабилизаторов он применил решётчатые крылья. Вопрос складывания и выпуска решёток на уровне конкретной конструкции не прорабатывался — его оставили на потом.

К середине осени 1967 года проект вчерне был «увязан», и начался критический просмотр сделанного. Наличествовала ещё одна проблема — крутая предпосадочная траектория. Для консультации был привлечён Александр Андреевич Дьяченко — специалист ВВИА по динамике полёта. Ознакомившись с работой, он спросил Гагарина: «А самолёт-то вы сажать собираетесь? Или это не обязательно?» И услышал ответ: «В крайнем случае, посажу на парашюте». В результате космонавт получил резко отрицательное заключение: «В работе крупный дефект: не изучена динамика посадки. Приземление самолёта на парашюте — абсурд».

После нескольких дней обсуждения было принято решение по дальнейшим шагам: доработать аэродинамику аппарата, организовать изучение процесса посадки для определения оптимального способа пилотирования, рассмотреть вопрос об установке небольшого воздушно-реактивного двигателя, обеспечивающего посадку.

Гагарин выступил против последнего решения, ведь оно потребовало бы изменения всего проекта, и пошёл другим путем. На кафедре динамики полёта был смонтирован моделирующий стенд, включавший электронно-вычислительную машину МН-8, кресло лётчика с органами управления и регистрирующие приборы, на котором Гагарин самостоятельно провёл двести зачётных «посадок». Причем «посадки» совершались не только в «идеальных» условиях, но и с учётом ветра и кривизны планеты, что в совокупности с улучшением аэродинамики аппарата позволило Гагарину обосновать отказ от дополнительного двигателя. Получившийся тренажёр с полным основанием можно назвать первым в СССР пилотажным стендом.

За несколько месяцев до защиты космонавты поступили в полное распоряжение академии. Они жили в курсантском общежитии, работая по двенадцать-четырнадцать часов в сутки. Для Юрия Гагарина был выделен небольшой кабинет на третьем этаже в аэродинамической лаборатории, где он безвыездно трудился с 4 января по 16 февраля, завершая дипломную работу. 

Поскольку именно ему выпало стать «главным конструктором», то и пояснительная записка, подготовленная им, была вдвое объёмнее, чем у других. Профессор Белоцерковский вспоминал:

«Основная группа космонавтов защищала свои работы в январе 1968 года в Звёздном городке. Кроме членов комиссии прибыли представители различных организаций, имевших прямое отношение к космическим полётам. А. А. Леонов нарисовал две картины — аппарат „Буран-68“ в космическом полёте и перед посадкой. Они висели на защите, придавая происходящему эмоциональную окраску.

Сначала обстановка была напряжённой, пожалуй, даже несколько нервозной. Одни представители скептиков недоверчиво перелистывали дипломные работы. Другие придирчиво просматривали плакаты и чертежи. Третьи бросали иронические замечания. А сами дипломники как-то внутренне собрались, напряглись и выходили на доклады с повышенным желанием победить.

Однако постепенно всё стало входить в нормальную колею. Немало помогло то обстоятельство, что те члены комиссии, которые заблаговременно ознакомились с работами, составили о них самое благоприятное мнение, что, конечно же, способствовало стабилизации обстановки. Но главное, решающее влияние оказали, безусловно, уровень подготовки дипломников и солидность представленных материалов. Они развеяли недоверие к добротности инженерной подготовки космонавтов. Солидные исследования, хорошее графическое оформление, квалифицированные доклады, исчерпывающие ответы на многочисленные вопросы из самых разных областей создали приятную деловую обстановку. Победа была одержана полная».

17 февраля 1968 года Гагарин защитил проект, получив квалификацию «лётчик-инженер-космонавт» и диплом с отличием. О зрелости Гагарина как исследователя свидетельствует сохранившаяся магнитофонная запись его доклада в Звёздном городке:

«Была выбрана аэродинамическая схема летательного аппарата, и произведено исследование его аэродинамических характеристик. Прежде всего рассчитаны статические характеристики данного аппарата. В принятой методике летательный аппарат заменяется крылом сложной формы в плане, которое в свою очередь заменяется вихревой поверхностью. Она представляет собой определённое количество косых подковообразных вихрей. Граничные условия удовлетворяются в расчётных точках. 

Затем по теореме Жуковского „в малом“ находится распределённая нагрузка, действующая на крыло. А потом — суммарные характеристики. Результаты теоретических расчётов, которые проводились на электронно-вычислительной машине БЭСМ-2М, представлены на двух графиках. В качестве примера построены зависимости подъёмной силы и момента по углу атаки.  

Затем были проведены экспериментальные исследования модели данного летательного аппарата с целью определения этих же статических характеристик. Эксперименты проводились в аэродинамической трубе. Из рассмотрения графиков следует, что во всём лётном диапазоне углов атаки теоретические и экспериментальные данные полностью и очень хорошо совпадают. Следовательно, метод расчёта был выбран правильно.

Полученные характеристики для выбранной после ряда проб компоновки обеспечивают необходимые общие свойства летательного аппарата. Но для того чтобы оценить динамику посадки летательного аппарата, его лётные свойства, недостаточно знать только статические характеристики летательного аппарата. Они находились теоретическим путём по методике, примерно аналогичной той, которую я уже изложил. Расчёты проводились также на электронной вычислительной машине. В качестве примера здесь приведены данные для момента демпфирования по угловой скорости и по изменению положения центра тяжести.

После этого на специальном электронно-моделирующем стенде было проведено исследование динамической устойчивости летательного аппарата. Некоторые результаты приведены на осциллограммах. Из них видно, что вертикальный порыв с интенсивностью до десяти метров в секунду вызывает заметное изменение угла атаки. Но затем аппарат быстро приходит к исходному положению по апериодическому закону. 

Изучались также порывы ветра в горизонтальном направлении интенсивностью до пятнадцати метров в секунду. Их воздействие также существенно, но затем аппарат восстанавливает исходную скорость. Для решения вопроса об оценке посадочных и лётных характеристик аппарата очень важно сочетание опытов по конструированию и пилотированию. В работе данному вопросу уделено большое внимание. Для этого как при проектировании, так и на этапе подготовки к полётам целесообразно создание тренажёров…»

По итогам защиты Государственная экзаменационная комиссия рекомендовала Гагарину продолжить обучение в заочной адъюнктуре академии. Он стал первым соискателем академии среди своих товарищей, а тема диплома должна была лечь в основу кандидатской диссертации. Сбылась давняя мечта космонавта: он получил высшее инженерное образование с перспективой подняться до звания кандидата и, возможно, доктора технических наук. К сожалению, все планы перечеркнула его внезапная гибель.

Что же касается загадочного «шаттла», снимок которого впервые появился в журнале «Советское фото» в 1971 году, то изучение источников показывает, что на нём запечатлена учебная модель гиперзвукового летательного аппарата или крылатой ракеты с большим удлинением фюзеляжа — просто автор снимка Виталий Шитов (скорее всего, непреднамеренно, ведь речь идёт о 60-х годах) сумел подобрать такой ракурс, при котором крылатая ракета обрела характерные черты орбитального корабля многоразового использования типа «Буран». Случайность, но весьма символическая…

Источник

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.