Окончание. Начало в № 4 (2011)
Как видим, учёба в академии для космонавтов была серьёзной дополнительной нагрузкой к космическим полётам и подготовкой к ним. От учёбы наших героев, первыми слетавших в космос, серьёзно отвлекали заграничные поездки и многие другие возложенные на них общественно-политические функции.
Несмотря на то что учебный 1967/68 год ещё не начался и время дипломного проектирования ещё не наступило, будущие дипломники уже получили чёткие задания и направления своих исследований. При этом, как уже было сказано, кому чем заниматься выбирали они сами, а руководители работ только уточняли область деятельности. В результате каждый из слушателей был автором конкретного раздела будущего диплома.
Вопреки двум крайностям: с одной стороны – намерению военно-бюрократической части Министерства обороны сделать диплом формальным, в виде рефератов, а с другой – желанию Н. П. Каманина посвятить диплом освоению Луны, что усложняло задачу, к началу дипломного проектирования было принято решение всё же проектировать многоразовый воздушно-космический самолёт – по нему за время обучения космонавтами был сделан большой задел, которым они могли успешно воспользоваться.
Забегая вперёд, скажу, что в первом выпуске слушателями-космонавтами всего было выполнено 15 дипломных работ. Вот полный список этого дипломного КБ на 1967 г.: 1) Ю. А. Гагарин;
2) Г. С. Титов; 3) А. Г. Николаев; 4) П. Р. Попович; 5) В. Ф. Быковский;
6) В. В. Терешкова; 7) А. А. Леонов; 8) Б. В. Волынов; 9) Е. В. Хрунов;
10) Г. С. Шонин; 11) В. В. Горбатко; 12) Д. А. Заикин; 13) Т. Д. Кузнецова;
14) Ж. Д. Ёркина; 15) И. Б. Соловьёва.
Этот список дипломников мог быть и больше. Так, например, зачисленный вместе со всеми в сентябре 1961 г. дублёр № 2 Гагарина в его первом полёте в космос Г. Г. Нелюбов 4 мая 1963 г. после двух лет обучения в ВВИА приказом Главкома ВВС № 357 был отчислен из отряда космонавтов, а следовательно, освобождён и от обучения в академии «за нарушение воинской дисциплины и режима космонавтов». А «нарушение» это произошло 27 марта 1963 г., когда он и два других члена отряда космонавтов И. Н. Аникеев и
В. И. Филатьев были задержаны в нетрезвом состоянии военным патрулём на ж.-д. станции «Чкаловская» и доставлены в комендатуру. Комендант написал рапорт о происшедшем командованию ВВС, что и привело к таким суровым оргвыводам. Таким образом, из отряда космонавтов и слушателей ВВИА вместе с Нелюбовым другим приказом Главкома ВВС № 089 от 17 апреля 1963 г. были отчислены и Аникеев, и Филатьев.
Но вернёмся непосредственно к диплому. С. М. Белоцерковский как-то сказал космонавтам: «Дипломная работа – не реальный проект, но и она позволяет дать общую оценку идеи, выявить её плюсы и минусы. А комплексный диплом хорош тем, что в нём летательный аппарат рассматривается не односторонне, а многопланово. Но этим он и труден. Нелегко было состыковать отдельные дипломные работы в единое исследование, а части летательного аппарата – в целую конструкцию…»
Но поскольку вся работа проводилась в тесном контакте всех авторов, это позволяло каждому дипломнику учитывать в своих исследованиях требования, выходящие за рамки того, что делал он сам. То есть претворялась идея С. П. Королёва, что каждый космонавт должен почувствовать себя в «шкуре» Главного конструктора.
Так, например:
– Ю. А. Гагарин в ходе выполнения диплома отвечал за общую методологию использования космического аппарата, выбор аэродинамических форм и размеров несущих элементов для обеспечения посадки и способов посадки по-самолётному;
– Г. С. Титов отрабатывал систему аварийного спасения КЛА;
– за выбор аэродинамических форм на гиперзвуковом и сверхзвуковом режимах полёта, а также за расчёт аэродинамических характеристик и теплозащиту отвечал А. Г. Николаев;
– Д. А. Заикин прорабатывал компоновку и рассчитывал весовые характеристики;
– силовой установкой занимался П. Р. Попович;
– Е. В. Хрунову была поручена проработка систем ориентации;
– топливной системой ЖРД занимался В. Ф. Быковский;
– за блок обеспечения безопасности полётов отвечала Ж. Д. Сергейчик, и т. д.
Начались предварительные исследования по выбору аэродинамической схемы проектируемого КЛА и расчёты основных параметров компоновки этого аппарата, его силовой установки и других систем. Обоснование некоторых параметров потребовало применения ЭВМ. Затем было проведено физическое моделирование в аэродинамических трубах и на лабораторных стендах. Для этого, безусловно, понадобились модели и макеты, которые изготавливались по эскизам, выполненным самими слушателями-космонавтами. После чего у каждого начался довольно продолжительный процесс создания чертежей.
Гагарину предстояло выбрать аэродинамическую компоновку, которая обеспечивала бы возможность осуществления нормальной посадки, т. е. выбрать форму и размеры крыла, основных и дополнительных рулевых поверхностей, а также решить ряд других вопросов: изучить особенности пилотирования аппарата лётчиком и выработать предложения по возможности улучшения посадки.
Уже в середине 1966 г. были выбраны аэродинамическая схема КЛА типа «утка» и фюзеляж типа «несущий корпус», а также в первом приближении определены основные геометрические параметры. КЛА представлял собой как бы короткое крыло большой толщины. Этим достигались несколько целей: упрощалась теплозащита на гиперзвуковых скоростях полёта и получались достаточные несущие свойства крыла-фюзеляжа на данном режиме. Аэродинамическое качество (отношение подъёмной силы к сопротивлению) составляло не более 4,5.
Перед посадкой и в процессе приземления, безусловно, требовалось увеличить аэродинамическое качество аппарата, т. е. увеличить площадь крыла. При входе в плотные слои атмосферы, для плавного обтекания фюзеляжа при гиперзвуковом полёте, консоли крыльев должны были находиться «в тени» фюзеляжа, что важно с точки зрения прочности и теплозащиты тонких консолей. А при гиперзвуковом полёте они были раскрыты и становились продолжением крыла-фюзеляжа. Поэтому крылья сделали поворотными: от 20 до 80° от вертикали.
Такую компоновку необходимо было подтвердить практическими доводами, и Ю. А. Гагарин приступил к аэродинамическим исследованиям в дозвуковой трубе. Для чего в том же 1966 г. по рабочему чертежу-эскизу Гагарина на заводе академии и в мастерской кафедры аэродинамики была изготовлена деревянная модель КЛА, которая шла под кодовым названием «модель „ЮГ“ („Юрий Гагарин“)». Вариант этой модели стоял в академическом кабинете В. А. Шитова, который он на время дипломного проектирования делил с Ю. А. Гагариным. Много лет спустя, в августе 1994 г., этот макет модели «ЮГ» был впервые открыто показан в Москве на выставке «Он всех нас позвал в космос», посвящённой 60-летию Ю. А. Гагарина, во время работы Х конгресса Ассоциации участников космических полётов. Выставка была организована Ассоциацией музеев космонавтики России, Российским космическим агентством и Министерством культуры…
Поскольку форму консолей крыла ещё только предстояло уточнить, на модели «ЮГ» они были сделаны съёмными. Но Ю. А. Гагарин не только конструировал свой аппарат, но и «облётывал» его. Поэтому одновременно с исследовательской работой над макетом он широко использовал цифровую и аналоговую вычислительную технику академии, на которой проводил серии расчётов вариантов своего КЛА.
В то время для таких расчётов активно применялась упрощённая схема самолёта. То есть вместо телесных форм в расчётах рассматривался «скелет» летательного аппарата, полученный как бы сплющиванием крыльев, фюзеляжа и других частей. Такая схема позволяла значительно упростить задачу и создать методы расчёта аэродинамических характеристик самолётных компоновок на ЭВМ средней производительности. В частности, с использованием этой схемы стал широко применяться метод дискретных вихрей (МДВ), которым руководитель дипломного проекта Гагарина С. М. Белоцерковский начал заниматься ещё в 1950 г. Этот метод позволял достаточно надёжно определять силы и моменты аэродинамической природы не только при установившемся движении самолёта (т. е. полёт с постоянной скоростью и неизменным углом атаки), но и на нестационарных режимах (при колебаниях самолёта, воздействии порывов ветра и т. д.).
Основные расчёты аэродинамических характеристик (включая нестационарные!) с помощью МДВ Гагарин вёл на отечественной ЭВМ БЭСМ-2М. Хотя вначале Гагарину не верилось, что какая-то абстрактная теория МДВ, созданная независимо от его задач, может дать верный результат. Когда же контрольные продувки многократно подтвердили расчёты, опытные точки буквально легли на теоретические данные, Юра радовался как ребёнок. С помощью этой хорошо известной, современной на тот момент ЭВМ Гагарину предстояло решить сложнейшую задачу: одним ЛА обеспечить все этапы полёта в большом диапазоне скоростей. Эту задачу он решал вместе с А. Г. Николаевым, который отрабатывал требования к кораблю исходя из особенностей высотного полёта. На БЭСМ Ю. А. Гагарин смоделировал и выполнил несколько сотен «посадок». Не меньшее время работа с электроникой занимала и у других дипломников.
Другая проблема проекта была связана с обеспечением посадки разрабатываемого КЛА по-самолётному, что составляло основное содержание исследований Юрия Алексеевича.
В результате проведённых расчётов были рассмотрены различные варианты компоновки ЛА, где было тщательно изучено и учтено влияние Земли на характер обтекания ВКС при посадке. Здесь имелись определённые сложности, т. к. тогда ещё не умели моделировать на ЭВМ обтекание самолёта при больших углах атаки, что было важно для изучения режимов сваливания и входа в штопор. Чтобы преодолеть эти сложности, Ю. А. Гагарин осуществил макетирование кабины корабля и провёл полунатурное моделирование при отработке основных элементов посадки для доводки проектируемого аппарата. В результате был собран электронный моделирующий комплекс, включающий в себя аналоговую ЭВМ МН-8 и кресло лётчика с органами управления и приборами. Пилот имел возможность во время посадки следить на экране электронного дисплея за динамикой процесса. Причём в уравнения динамики полёта заводились только что полученные характеристики последнего варианта компоновки. Это был один из первых тренажёров по пилотированию орбитальных самолётов. Пилотом же был сам Ю. А. Гагарин. По сути дела, в своей дипломной работе Ю. А. Гагарин испробовал методы, которые затем применялись в системе автоматизированного проектирования (САПР).
Какие же конструктивные решения позволили всё-таки достичь приемлемого варианта компоновки разрабатываемого космолёта?
Руководитель диплома Гагарина и Николаева С. М. Белоцерковский, помимо преподавательской деятельности, был также учёным и много занимался нестационарной аэродинамикой вообще и конструкцией решётчатых крыльев в частности. По его наводке, а также благодаря полученному во время проведённых ранее НИР заделу, Ю. А. Гагарин решил применить эту новинку для проектируемого ВКС. А подключился Гагарин к научно-исследовательской работе команды «решёточников» в январе-феврале 1964 г.,
как раз в рамках задач, поставленных ОКБ-1 С. П. Королёва по КК «Союз». Аэродинамика модели спасаемого блока этого КК с решётчатыми крыльями на всех режимах внимательно изучалась космонавтами в ходе учебного процесса. Забегая вперёд, скажу, что как только на аппарат были «поставлены решётки», результаты эксперимента показали, что модель хорошо балансируется на углах атаки до 10°.
До космонавтов решётчатые крылья были предметом дипломных работ слушателей ВВИА, которыми руководил П. Е. Лисицкий.
Так, в частности, в этих дипломах рассматривались компоновки сверхтяжёлых самолётов с крыльями-полипланами. А в 1961–1962 гг. была предложена и исследована схема многоразового космического корабля с решётчатыми крыльями («Решётка-62»), в котором предусматривались посадка ВКС по-самолётному и его манёвр на траектории с их помощью. Поэтому, несмотря на новизну предложения, Гагарин и его соратники не были пионерами в этой области. При этом надо понимать, что «Диплом Гагарина» (читай: космонавтов) – это вопрос не только образования, но и политический.
И, конечно же, никто не подсунул бы им «кота в мешке», на чём они могли бы оконфузиться. Тем не менее конструкторская смелость и исследовательская жилка
Ю. А. Гагарина и его соратников лишний раз делает им честь. И это не просто словесный реверанс в адрес наших космонавтов. То, что ими в дипломе были применены обычные решётчатые крылья с горизонтальными параллельными планами (т. н. «рамного» типа), а не диагонального («сотового») типа, с пересекающимися планами, бόльшая эффективность которых была исследована позже, говорит о смелом, новаторском решении дипломников, поскольку исследования в этом направлении находились только на начальном этапе развития.
Помимо Ю. А. Гагарина, плодотворно и серьёзно работали над проектом и остальные дипломники. К концу 1967 г. была принята обширная программа космических исследований с активным участием в них слушателей-космонавтов. Перед ВВИА была поставлена задача – завершить их обучение в начале 1968 г. Реализуя решение этой задачи, космонавты поступили в полное распоряжение академии, где им были выделены кабинеты и аудитории для подготовки и комнаты в общежитии, т. к. им иногда приходилось работать по 12–14 часов в сутки.
Накануне защиты фотограф академии В. С. Сидорин сделал на память фотомонтаж: ВКС дипломников с опущенными консолями крыльев и выпущенными решётками стабилизатора летит в чёрном океане космоса рядом с ликом Луны. Гагарину понравился сюжет, и на одной из трёх сделанных фотографий на изображении Луны он написал: «Виталию Алексеевичу Шитову в память о работе над дипломным проектом. Может быть, действительно когда-то будет так!» Сам же снимок был сделан Сидориным ранее по просьбе Ю. А. Гагарина для иллюстрации при защите диплома.
А А. А. Леонов для оживления фантазии даже нарисовал картины, изображающие плод труда всего творческого «студенческого» коллектива,– гиперзвуковой самолёт на различных этапах полёта,– которые вывешивались на защитах.
Наконец все материалы – пояснительная записка, чертежи, схемы, таблицы – полностью готовы. Остаётся одна важная процедура – предварительная защита, которую все проходят перед внутренней комиссией. И вот, 2 января 1968 г. начался заключительный этап дипломного проектирования. В академии была выделена отдельная аудитория В-18. Каждая дипломная работа представляла собой целый научно-технический трактат, плюс 8–10 чертежей и графиков. И даже при этом дипломная работа Ю. А. Гагарина по объёму превосходила дипломы других в 2–2,5 раза. Видимо, поэтому, а также из-за загруженности Гагарина, вынужденного выполнять обязанности «Космонавта № 1», он не смог выйти на защиту первым. Только со второго раза ему удалось пройти предварительную защиту. Не то чтобы в первый раз было обнаружено что-то криминальное, нет. Но, как часто бывает и с диссертантами, он ещё не успел отойти от частностей работы, был в плену деталей. Он сам чутко уловил это и предложил: «Вижу, не то. Надо ещё разок».
Но «тяжело в учении – легко в бою». 15 февраля 1968 г. Ю. А. Гагарин снова вышел на предзащиту. На этот раз он говорил чётко, взвешенно, отменно держался и при ответах на вопросы. Критический разбор был, но больше для проформы, традиционной «шлифовки» перед главным экзаменом.
Резюме комиссии: к защите готов!
Первая группа космонавтов из восьми человек (В. Ф. Быковский, Б. В. Волынов, В. В. Горбатко, Д. А. Заикин, А. А. Леонов, А. Г. Николаев, П. Р. Попович, Е. В. Хрунов) защищала свои работы в январе 1968 г. в Звёздном городке. Там же позднее, 17 февраля 1968 г., защищаются Ю. А. Гагарин и Г. С. Титов.
Накануне, 15 февраля, Ю. А. Гагарин звонил Н. П. Каманину и попросил его, чтобы при их с Титовым защите было поменьше парадности. Каманин согласился с его доводами и отказал ТАСС, радио и редакциям газет в допуске для их корреспондентов. Но штатные фотографы и избранные корреспонденты всё же были допущены на защиту.
Первым выступал Гагарин. Несмотря на то что средства массовой информации в большинстве своём на защиту допущены не были, она всё же снималась на киноплёнку, а доклад был записан на магнитофон. Но по каким-то причинам долгое время считалось, что эти плёнки утеряны. Однако летом 1983 г. жене Ю. А. Гагарина В. И. Гагариной удалось их разыскать. Она передала эти реликвии С. М. Белоцерковскому, занимавшемуся тогда поиском материалов для написания своей книги «Диплом Гагарина» (М., Молодая гвардия, 1986).
Спустя определённое время нашлась и озвученная киноплёнка с выступлением председателя Государственной экзаменационной комиссии генерала А. А. Парамонова. Позволю себе немного процитировать эту запись: «Протокол № 1 заседания Государственной экзаменационной комиссии по приёму дипломной работы слушателя инженерного факультета Военно-воздушной инженерной ордена Ленина Краснознамённой академии имени профессора Н. Е. Жуковского полковника Гагарина Юрия Алексеевича. Оценка дипломного проекта: выполнение работы – „Отлично“; защита работы – „Отлично“; общая оценка – „Отлично“. Постановление: на основании итогов учебной успеваемости, выполнения и защиты дипломной работы полковнику Гагарину Юрию Алексеевичу присвоить квалификацию лётчика-инженера-космонавта и выдать ему диплом об окончании инженерного факультета с отличием.
Комиссия при обсуждении вынесла отдельное решение. Комиссия отмечает высокий уровень дипломной работы, способность дипломанта к научной работе и в связи с этим рекомендует ему обучение в заочной адъюнктуре Военно-воздушной инженерной ордена Ленина Краснознамённой академии имени профессора Н.Е. Жуковского».
Как видим, Ю. А. Гагарин и здесь был первым, а слова С. П. Королёва: «…мы услышим его имя среди самых громких имён наших учёных»,– были пророческими.
Высшие оценки были выставлены и Г. С. Титову. Отчёты о защите 19 февраля 1968 г. были напечатаны в «Красной звезде» и других газетах.
Вскоре, 2 марта 1968 г., Гагарин перестал быть слушателем ВВИА им. Жуковского и вернулся к своей основной работе в ЦПК, где с 14 марта 1966 г. он был замначальника по лётно-космической подготовке, старшим инструктором-космонавтом. А быть номинальным командиром он по совести не мог. Поэтому одновременно с учёбой в академии он готовился и к новым космическим полётам. И буквально на днях, в феврале 1968 г., «дожал» Главкома ВВС
К. А. Вершинина и добился разрешения на продолжение своей лётной подготовки и подтверждения классности – «лётчик-истребитель 1-го класса». А мечту летать Юрий Алексеевич не бросал никогда.
Но, к несчастью, через месяц после защиты диплома гибель Ю. А. Гагарина перечеркнула эти и многие другие планы.
Несмотря на то что история не знает сослагательного наклонения, но не погибни тогда Ю. А. Гагарин, неизвестно, как бы развивалась наша космонавтика и чьи космолёты вышли бы первыми на орбиту. После защиты диплома космонавты в 1968 г. направили своё предложение о создании многоразового космического корабля в ЦК КПСС. Выше инстанции тогда не было. Но ответа не последовало. Второй космонавт планеты Г. С. Титов, как и планировалось, через определённое время после обучения в академии, 21 марта 1969 г., стал начальником 4-го отдела ЦПК, занимающегося программой «Спираль», о чём говорилось выше. Но в истории, как мы знаем, очень важна роль личности. А в начале 1970-х гг. не нашлось такой личности, которая переубедила бы министра обороны СССР А. А. Гречко не закрывать уже практически разработанную АКС «Спираль».
А первым космонавтом, защитившим кандидатскую диссертацию в ВВИА, вместо Юрия Алексеевича стал, только в июле 1975 г. ,его «дублёр» по диплому – А. Г. Николаев, который приказом Главкома ВВС 11 июля 1968 г. занял его должность замначальника ЦПК по лётно-космической подготовке.
В заключение, хочется надеяться, что этим рассказом удалось приоткрыть одну из многих страниц нашей славной истории. На которую читатель, особенно молодой, сможет взглянуть совсем по-другому, чем смотрел до сих пор благодаря современным СМИ. По крайней мере, мы вправе гордиться тем, что сделали наши предки, и можем только сожалеть, что многое не удалось.
Виталий Лебедев, председатель секции истории авиации и космонавтики Санкт-Петербургского отделения Национального комитета по истории и философии науки и техники РАН
