În ultimii ani, dezvoltarea companiilor private care operează în industria aerospațială a atras un interes deosebit al specialiștilor și al publicului larg. O serie de organizații străine de acest gen au prezentat deja mai multe modele diferite de clase diferite cu caracteristici diferite. Organizații similare funcționează și în țara noastră. Până în prezent, au fost prezentate câteva noi evoluții în acest domeniu. Astfel, compania Lin Industrial a prezentat un proiect al sistemului aerospațial Vyuga.
Proiectul sistemului aerospațial Vyuga (AKS) a fost dezvoltat de compania din Moscova Lin Industrial, lucrând cu asistența Fundației Skolkovo, la cererea unui client nenumit. Scopul proiectului a fost să rezolve aspectul unui sistem reutilizabil în două etape conceput pentru a pune pe orbită oameni și diverse încărcături. În același timp, datorită capacității de transport limitate a sistemului, implementarea diferitelor studii științifice etc. este considerată sarcina principală. În plus, utilizarea militară a sistemului în scopul efectuării recunoașterii sau ca purtător de arme de înaltă precizie nu este exclusă.
În forma propusă, sistemul „Blizzard” are o serie de avantaje caracteristice. Oferă reutilizarea completă a tuturor componentelor sistemului, utilizarea aeronavelor purtătoare existente, posibilitatea plasării sarcinii pe orbite într-o gamă largă de înclinații, precum și siguranța mediului. În plus, utilizarea unui avion transportator face posibilă lansarea încărcăturilor utile din diferite regiuni ale planetei, inclusiv cele care decolează de pe teritoriul țării clienți.
Vedere generală a AKS „Blizzard” înainte de decolare
Proiectul Vyuga AKS implică utilizarea unui complex format din trei componente principale. Elementul principal care asigură performanța restului este avionul purtător cu un set de monturi pentru transportul restului echipamentului. De asemenea, se propune utilizarea primei etape cu motoare rachete, care este responsabilă pentru accelerarea așa-numitelor. stadiul orbital. Acesta din urmă este un aparat capabil să zboare atât în atmosferă, cât și dincolo. Toate elementele complexului „Blizzard” trebuie să poată reveni la bază.
Potrivit organizației-dezvoltator, crearea Vyuga AKS a început cu studiul capacităților disponibile și determinarea parametrilor echipamentelor necesare. Deci, sarcina utilă a complexului a fost determinată la nivelul de 450 kg, adusă la o sarcină redusă aproape de pământ. Se remarcă faptul că sateliții tehnologici de tip „Photon” au parametri similari ai capacității de încărcare. Mai mult, luând în considerare calculele pentru diferite elemente ale complexului, sa determinat gama potențialilor purtători ai sistemului.
S-a decis abandonarea avioanelor de transport militar An-124 „Ruslan” și An-225 „Mriya” din cauza capacității de transport excesive. Suportul de rachete Tu-160 nu se potrivea din cauza numărului mic de vehicule existente de acest tip. Drept urmare, au fost luate în considerare doar avioanele M-55X Geofizika, MiG-31 și Il-76. Alte calcule au arătat că Geofizika și MiG-31 nu pot fi utilizate ca aeronave de rapel pentru sistemul aerospațial. Aceste aeronave au un plafon practic ridicat, dar au o sarcină utilă insuficientă. Odată cu utilizarea lor, sarcina utilă a "Viscolului" nu putea depăși 50-60 kg, ceea ce nu corespundea calculelor inițiale.
Schema de asamblare
Astfel, singurul transportator potrivit pentru sistem a fost aeronava de transport militar Il-76. Cu toate acestea, chiar și în acest caz, nu toate caracteristicile de proiectare au făcut posibilă utilizarea tehnicii fără modificări. Calculele au arătat că, pentru transportul și lansarea etapelor de rapel și orbitale, aeronava are nevoie de armare structurală și de instalarea unor echipamente noi. Astfel de modificări au făcut posibilă realizarea pe deplin a avantajelor existente sub forma unei capacități de transport ridicate, precum și compensarea pierderii de altitudine existente în comparație cu alți potențiali purtători.
Proiectul „Blizzard” în forma sa actuală prevede modernizarea avionului Il-76 cu utilizarea unor noi unități. În partea centrală a compartimentului de marfă al aeronavei, se propune montarea unei bare speciale de sprijin care să redistribuie greutatea sistemelor de rachete la elementele de putere ale aeronavei. Acest produs este o structură ajurată cu o lungime de 12,9 m, o lățime de 3,3 m și o înălțime de 2,7 m, cu elemente proeminente în partea superioară care se extind dincolo de fuselaj. Inițial, ferma a fost propusă să fie fabricată din plastic armat cu fibră de carbon, dar ulterior, din motive de rezistență, proiectul a fost schimbat. Produsul ar trebui să fie acum format din elemente din titan cu un diametru de 85 mm. În acest caz, masa grinzii este de 6, 2 tone. O simplificare a structurii este posibilă prin reducerea grosimii părților din partea inferioară a grinzii.
După instalarea fermei pe aeronavă, mai multe noduri apar pe suprafața superioară a fuselajului său pentru andocarea cu prima etapă a sistemului rachetă. Cu ajutorul lor, se propune conectarea avionului de transport cu alte elemente ale complexului. Suporturile trebuie să aibă sisteme de control care să permită eliberarea sistemelor de rachete în momentul necesar.
Pe baza rezultatelor lucrărilor preliminare de proiectare și a cercetării cu utilizarea modelării computerizate, proiectanții „Lin Industrial” au format aspectul general al primei etape a AKS „Vyuga”. Acest produs ar trebui să fie o aeronavă relativ mare, propulsată cu rachete, concepută pentru a accelera o etapă orbitală după separarea de avionul de rapel. Astfel de metode de aplicare au dus la necesitatea de a elabora unele dintre caracteristicile de proiectare. În special, a fost necesar să se dezvolte o aripă și un stabilizator proiectat pentru a retrage sistemul de rachete de pe avionul de transport după separare.
Proiectarea fermei propusă pentru instalarea pe un avion de tip rapel
Este propus un design destul de simplu al primei etape. Toate unitățile principale ale acestei tehnici trebuie montate pe o fermă alungită, care este baza structurii. Pe partea superioară a grinzii, se propune montarea rezervoarelor de combustibil și oxidant, în spatele cărora ar trebui așezat motorul. În acest caz, rezervorul din spate, spre deosebire de cel din față, trebuie să aibă o formă mai complexă, care este necesară pentru amplasarea corectă a stadiului orbital. În partea inferioară a fermei sunt prevăzute fixări pentru planuri. Datorită eforturilor mecanice și termice așteptate, prima etapă ar trebui să primească protecție termică de la fuselajul inferior.
Pentru zborul în atmosferă imediat după separarea de transportator și în timpul aterizării, prima etapă a "Viscolului" trebuie să utilizeze un set de avioane diferite. Se propune montarea unei aripi joase în partea centrală a fuselajului. De asemenea, a fost dezvoltată o unitate cu două aripi cu stabilizatori relativ mici. Se propune montarea unui tren de aterizare în interiorul aeronavei, care este necesar pentru a reveni la prima etapă la aerodromul necesar.
Până acum, este raportat că s-a format forma unuia dintre elementele principale ale primei etape, rezervorul oxidant. Acestui produs i s-au impus cerințe ridicate în ceea ce privește rezistența, volumul, etanșeitatea și alți parametri, până la necesitatea unei producții maxime a lichidului umplut. Luând în considerare aceste cerințe și caracteristicile oxigenului lichid, s-a determinat proiectarea generală a rezervorului. Suprafața laterală cilindrică a rezervorului trebuie să fie realizată din fibră de carbon cu un liant epoxidic și să primească, de asemenea, o acoperire interioară sub forma unui film PMF-352. Acesta din urmă este necesar pentru a reduce impactul negativ al unui oxidant la temperatură scăzută asupra pieselor compozite. Rame și funduri lipite în partea compusă sunt propuse să fie realizate din aliaj de aluminiu-magneziu. Blocuri, conducte și alte piese necesare ar trebui instalate în interiorul rezervorului.
Vedere generală a primei etape
Se propune montarea unui motor rachetă cu combustibil lichid cu o singură cameră cu caracteristicile necesare în secțiunea de coadă a primei etape. Centrala electrică, care utilizează kerosen și oxigen lichid, ar trebui să arate viteza de ieșire a gazului la nivelul de 3,4 km / s, ceea ce va permite atingerea parametrilor de împingere necesari. Viteza de proiectare a primei etape este de aproximativ 4720 m / s.
Cu o lungime totală de 17,45 m, prima etapă a Vyuga AKS ar trebui să aibă o greutate uscată de 3,94 tone și o greutate totală de lansare de 30,4 tone..
La fuselajul din pupa din prima etapă, se propune atașarea așa-numitului. o etapă orbitală concepută pentru a transporta sarcina utilă și a o lansa în traiectoria / orbita necesară. Trăsăturile caracteristice funcționării unui astfel de echipament au dus la formarea unui tip neobișnuit de scenă. Etapa orbitală a "viscolului" ar trebui să aibă o formă simplificată a unităților externe ale cadrului aerian, cu partea superioară ogivală a carenajului nasului și secțiunea blocului cozii aproape de ovală. Fundul cu un strat termoizolant trebuie să aibă o formă ușor curbată.
În partea superioară a corpului orbital, se propune amplasarea unui compartiment pentru parașute, un compartiment pentru echipamente de control, în spatele căruia trebuie să existe un volum mare pentru a găzdui sarcina utilă. Locurile pentru montarea rezervoarelor sferice și cilindrice pentru componentele combustibilului sunt prevăzute sub aceste compartimente. Secțiunea de coadă a corpului este plasată sub motor. În partea superioară a fuzelajului, pot fi instalate clapete de trapă, proiectate pentru montarea sarcinii utile în carcasa scenei, precum și pentru îndepărtarea acesteia în exterior atunci când se execută diverse lucrări. În special, o astfel de trapă poate fi utilizată pentru a implementa panouri solare atunci când se utilizează nava spațială într-o configurație orbitală.
Descrierea primei etape
În forma sa actuală, proiectul Vyuga implică construirea unui stadiu orbital de 5505 mm lungime, 2604 mm lățime și 1,5 m înălțime. Masa uscată a etapei orbitale este de 950 kg. Sarcină utilă - 450 kg. Împreună cu furnizarea de combustibil și oxidant, aparatul ar trebui să cântărească 4,8 tone. În același timp, conform calculelor, cota de kerosen este de 914 kg, iar oxidantul este de 2486 kg. Viteza produsului ar trebui să fie de până la 4183 m / s.
Principiile utilizării sistemului aerospațial Vyuga arată destul de simplu și permit plasarea sarcinii utile pe traiectoria necesară sau pe o orbită de referință scăzută cu costurile minime necesare. În pregătirea sarcinii, sarcina utilă necesară trebuie instalată în cala de marfă a etapei orbitale. Acest aparat este apoi plasat pe prima treaptă, iar sistemul complet este montat pe suporturile aeronavei de rapel. După ce umple rezervoarele ambelor etape cu kerosen și oxigen lichid, Vyuga AKS poate începe să funcționeze.
Prima etapă a funcționării sistemului necesită funcționarea corectă a echipajului aeronavei purtătoare. IL-76 cu elemente de „Blizzard” pe fuzelaj ar trebui să se ridice la o altitudine de 10 km și cu cursul dorit să meargă în zona de lansare a sistemului de rachete. Mai mult, se propune decuplarea, după care prima etapă ar trebui să se îndepărteze de suport și să pornească motorul lichid de susținere. La rândul său, avionul transportator are ocazia să se întoarcă la aerodromul său. Zborul suplimentar este efectuat în etape independent și utilizând propriile noastre sisteme de control.
Prima etapă are o cantitate de combustibil necesară pentru funcționarea motorului timp de 185 s. În acest timp, etapa orbitală este accelerată cu ascensiunea la o altitudine dată. Cu ajutorul primei etape, Vyuga AKS ar trebui să se ridice la o altitudine de 96 km și să aducă etapa orbitală la traiectoria necesară. După ce rămâne fără combustibil, stadiul orbital este scăzut. Etapa orbitală continuă să se deplaseze de-a lungul unei traiectorii date, în timp ce prima trebuie să intre în planificare și să ia un curs către locul de aterizare. Scăderea și decelerarea vitezei, prima etapă trebuie să aterizeze în cele din urmă cu trenul de aterizare existent, folosind metoda „avionului”. După aterizare, scena poate suferi întreținerea necesară, ceea ce permite utilizarea sa din nou.
Vedere generală a stadiului orbital
După separare, etapa orbitală ar trebui să includă propriul motor și să efectueze o ieșire pe o orbită dată. La sarcină utilă maximă, este posibil să acționați motorul timp de 334 de secunde cu o urcare pe o orbită cu o altitudine de 200 km. După intrarea pe orbită cu parametrii necesari, sarcina utilă sub formă de echipamente științifice sau alte echipamente își poate începe activitatea. După finalizarea sarcinilor atribuite, stadiul orbital poate reveni pe Pământ.
Pentru dezorbitare, se propune utilizarea unui impuls de frânare, care transferă stadiul orbital pe traiectoria de aterizare. Cu ajutorul protecției termice și a corpului aerodinamic, scena pătrunde în straturile dense ale atmosferei fără riscuri și iese în zona de aterizare. La o înălțime dată, se propune deschiderea parașutei, care este responsabilă pentru aterizarea moale a aparatului. Aterizarea „asemănătoare unui avion” nu este prevăzută din motive tehnice și operaționale. După aterizare, tehnicienii pot începe să lucreze cu sarcina utilă. În plus, este planificată efectuarea întreținerii etapei orbitale cu pregătirea ulterioară pentru un nou zbor.
Un algoritm similar pentru utilizarea Vyuga AKS este propus pentru utilizare științifică. În plus, se ia în considerare posibilitatea utilizării unei astfel de tehnologii în interesul forțelor armate. În acest caz, sistemul aerospațial, în loc de un stadiu orbital, poate primi echipamente de luptă cu caracteristicile necesare. Cu toate acestea, parametrii exacți ai acestei versiuni a complexului nu au fost încă determinați. În acest moment, doar posibilitatea creării unei versiuni de luptă a „Blizzard” este luată în considerare și sunt stabilite posibile domenii de aplicare a acesteia.
Versiunea de luptă a Vyuga AKS poate fi un purtător al unui sistem de atac sau un mijloc de interceptare a navei spațiale inamice. În acest din urmă caz, se poate obține o eficiență ridicată a muncii de luptă, asigurată de posibilitatea unei desfășurări destul de simple a echipamentului de luptă pe orbite cu parametri diferiți. Cu toate acestea, implementarea unor astfel de idei poate fi asociată cu unele dificultăți. În primul rând, dificultățile trebuie asociate cu limitările asupra masei sarcinii utile. Chiar și înlocuirea completă a stadiului orbital cu un sistem special de luptă nu va face posibilă crearea unui produs care cântărește mai mult de câteva tone.
Etapa orbitală, vedere de jos, partea de jos neprezentată. Albul este carena, albastru rezervoarele de combustibil, roșu motorul, portocaliu compartimentul pentru parașute, gri este compartimentul pentru sarcina utilă
Arhitectura propusă a sistemului aerospațial permite obținerea unor avantaje față de alte complexe cu un scop similar. Principalele avantaje ale proiectului Vyuga, care pot da un efect economic pozitiv semnificativ, sunt utilizarea avioanelor de transport existente (totuși, care au nevoie de modificări vizibile), precum și etapele rachetei returnabile. Posibilitatea utilizării multiple a primelor etape orbitale impune cerințe specifice pentru proiectarea lor, în primul rând asupra caracteristicilor motoarelor, dar poate duce la o reducere vizibilă a costului lansărilor individuale.
Al doilea avantaj caracteristic al proiectului este absența unei „legături” la spațiile spațiale existente. Platforma de lansare pentru Vyuga AKS poate fi de fapt orice aerodrom capabil să primească avioane de transport Il-76 și care are un anumit set de echipamente pentru lucrul cu sisteme de rachete. Datorită acestui fapt, lansarea sarcinii utile pe orbită poate fi efectuată de aproape oriunde pe planetă. Ca urmare, este prevăzută o lansare relativ simplă a sarcinii utile pe orbită cu înclinația necesară.
Conform datelor disponibile, în prezent proiectul sistemului aerospațial Vyuga de la compania Lin Industrial rămâne în stadiul studiilor preliminare. Caracteristicile generale ale proiectului au fost determinate, dar documentația tehnică nu a fost încă dezvoltată. Există informații potrivit cărora versiunea preliminară a proiectului Vyuga nu a primit aprobarea clientului care a inițiat dezvoltarea acestuia și, ca urmare, a rămas fără finanțare. Conform estimărilor dezvoltatorului, prima etapă a activității de cercetare necesită finanțare în valoare de 3,2 milioane de ruble. Lucrările ulterioare vor necesita noi investiții. În același timp, estimările timpului și costurilor financiare necesare pentru finalizarea proiectului nu au fost încă clarificate.
Trebuie remarcat faptul că proiectul Vyuga AKS nu este prima astfel de dezvoltare internă din clasa sa. Lucrările în această direcție în țara noastră au început în anii șaizeci ai secolului trecut și au fost efectuate de mai multe organizații conduse de OKB-155. Scopul proiectului Spiral a fost crearea unui complex capabil să utilizeze un avion de rapel hipersonic, un bloc de rapel etc. aeronave care orbitează pentru a lansa o sarcină utilă pe orbită. Complexul "Spiral" gata preparat ar putea fi folosit în diverse scopuri, în primul rând în armată.
Schema de utilizare a sistemului aerospațial Vyuga
De la sfârșitul anilor șaizeci până la mijlocul anilor șaptezeci, au fost construite mai multe prototipuri de tehnologie promițătoare, care au fost utilizate în diferite teste. În special, vehiculele din seria BOR au efectuat mai multe zboruri suborbitale și orbitale. Pentru testele în atmosferă, a fost utilizată o aeronavă MiG-105.11. După finalizarea testelor, lucrările la proiectul Spiral au fost încheiate. Clientul a considerat că noul proiect Energia-Buran este mai promițător. Unele prototipuri construite ca parte a programului Spiral au devenit ulterior exponate de muzeu.
De la începutul anilor optzeci, NPO Molniya dezvoltă proiectul Sistemului aerospațial multifuncțional (MAKS). S-a propus includerea în acest sistem a unei aeronave purtătoare An-225 și a unei aeronave orbitale cu un rezervor suplimentar de combustibil. În funcție de configurație, complexul MAKS ar putea livra 7 sau 18 tone de sarcină utilă pe orbită. Au fost luate în considerare atât versiunile de încărcare automată, cât și cele cu echipaj.
Datorită problemelor de la începutul anilor nouăzeci, lucrările la proiectul MAKS au fost încheiate. Abia în 2012, au existat rapoarte despre o posibilă reluare a lucrărilor și despre crearea unei versiuni moderne a complexului. În plus, a fost menționată posibilitatea finalizării proiectului existent folosind alte aeronave de transport etc. Din câte se știe, nu s-au făcut progrese speciale în cursul reînnoitului proiect MAKS de atunci.
Compania privată de rachete și spațiu „Lin Industrial” creează în prezent o nouă versiune a unui complex aerospațial promițător capabil să rezolve diverse probleme de natură științifică și de altă natură. Până acum, aspectul general al sistemului a fost elaborat și au fost determinate principalele sale caracteristici, caracteristici etc. Cu toate acestea, lucrările nu au reușit încă să progreseze din cauza lipsei de finanțare. Timpul va spune dacă compania dezvoltatoare va găsi un investitor și dacă va putea aduce un proiect interesant la implementarea practică. Dacă proiectul AKS „Vyuga” reușește să ajungă cel puțin la teste odată cu lansarea unei etape orbitale în spațiu, va fi un mare succes pentru întreaga industrie spațială internă, atât publică, cât și privată. Cu toate acestea, este încă departe de un astfel de succes: proiectul are încă nevoie de o lungă continuare a dezvoltării.
