Projekt systemu kosmicznego „Vyuga”
W ostatnich latach szczególne zainteresowanie specjalistów i opinii publicznej wzbudził rozwój prywatnych firm działających w branży lotniczej. Szereg zagranicznych organizacji tego rodzaju przedstawiło już kilka różnych osiągnięć różnych klas o różnych cechach. Podobne organizacje działają w naszym kraju. Do tej pory przedstawiono kilka nowych osiągnięć w tym obszarze. W ten sposób firma „Lin Industrial” przedstawiła projekt systemu lotniczego „Vyuga”.
Projekt systemu lotniczego (AKS) „Vyuga” został opracowany przez moskiewską firmę „Lin Industrial”, współpracującą z Fundacją Skolkovo, na prośbę nienazwanego klienta. Celem projektu było opracowanie wyglądu dwustopniowego systemu wielokrotnego użytku przeznaczonego do umieszczania ludzi i różnych ładunków na orbicie. Jednocześnie, ze względu na ograniczoną nośność systemu, za główne zadanie uważa się realizację różnych badań naukowych itp. Ponadto wojskowe wykorzystanie systemu w celu rozpoznania lub jako nośnik o wysokiej precyzji broń.
W proponowanej formie system Blizzard ma szereg charakterystycznych zalet. Zapewnione jest pełne ponowne wykorzystanie wszystkich elementów systemu, wykorzystanie istniejącego samolotu nośnego, możliwość wystrzelenia ładunku na orbity w szerokim zakresie nachylenia, a także bezpieczeństwo środowiskowe. Ponadto wykorzystanie samolotu przewoźnika umożliwia wykonywanie startów ładunków z różnych rejonów planety, w tym start z terytorium kraju klienta.
Ogólny widok AKS „Vyuga” przed startem
Projekt AKS „Vyuga” obejmuje wykorzystanie kompleksu składającego się z trzech głównych elementów. Głównym elementem zapewniającym sprawność reszty jest samolot transportowy z kompletem mocowań do transportu reszty wyposażenia. Proponuje się również zastosowanie pierwszego stopnia z silnikami rakietowymi, który odpowiada za przyspieszanie tzw. etap orbitalny. Ten ostatni to urządzenie zdolne do latania zarówno w atmosferze, jak i poza nią. Wszystkie elementy kompleksu Blizzard powinny mieć możliwość powrotu do bazy.
Według organizacji deweloperskiej tworzenie ACS "Vyuga" rozpoczęło się od zbadania dostępnych możliwości i określenia parametrów wymaganego sprzętu. W ten sposób ładowność kompleksu została określona na poziomie 450 kg, które są doprowadzone do niskiego obciążenia bliskiego Ziemi. Zwraca się uwagę, że satelity technologiczne typu „Photon” mają zbliżone parametry nośności. Ponadto, biorąc pod uwagę obliczenia dla różnych elementów kompleksu, określono zakres potencjalnych nośników systemu.
Podjęto decyzję o rezygnacji z wojskowych samolotów transportowych An-124 Ruslan i An-225 Mriya z powodu nadmiernej ładowności. Transportowiec rakietowy Tu-160 nie pasował ze względu na niewielką liczbę istniejących pojazdów tego typu. W rezultacie uwzględniono tylko samoloty M-55X Geofizika, MiG-31 i Ił-76. Dalsze obliczenia wykazały, że Geofizika i MiG-31 nie mogą być używane jako samoloty przyspieszające w systemie lotniczym. Samoloty te wyróżniają się wysokim praktycznym sufitem, ale mają niewystarczającą nośność. Przy ich użyciu ładowność Blizzarda nie mogła przekraczać 50-60 kg, co nie odpowiadało pierwotnym obliczeniom.
Schemat złożonego montażu
Tak więc jedynym odpowiednim nośnikiem systemu był wojskowy samolot transportowy Ił-76. Jednak w tym przypadku nie wszystkie cechy konstrukcyjne umożliwiły zastosowanie techniki bez żadnych modyfikacji. Obliczenia wykazały, że aby przetransportować i wystrzelić górny stopień i stopień orbitalny, samolot wymaga wzmocnienia i zainstalowania nowego sprzętu. Takie ulepszenia pozwoliły w pełni wykorzystać istniejące zalety w postaci wysokiej nośności, a także zrekompensować istniejące straty wysokości w porównaniu z innymi potencjalnymi nośnikami.
Projekt Blizzarda w obecnej formie przewiduje modernizację samolotu Ił-76 przy użyciu nowych jednostek. W centralnej części przedziału ładunkowego samolotu proponuje się zamontowanie specjalnej kratownicy nośnej, która przenosi ciężar systemów rakietowych na elementy zasilania samolotu. Produkt ten to ażurowa konstrukcja o długości 12,9 m, szerokości 3,3 m i wysokości 2,7 m z wystającymi elementami w górnej części, które wystają poza kadłub. Początkowo proponowano, aby farma była wykonana z włókna węglowego, ale później, ze względu na wytrzymałość, projekt zmieniono. Teraz produkt powinien składać się z elementów tytanowych o średnicy 85 mm. W tym przypadku ciężar kratownicy wynosi 6,2 t. Możliwe jest pewne rozjaśnienie konstrukcji poprzez zmniejszenie grubości detali dolnej części kratownicy.
Po zainstalowaniu kratownicy na samolocie, na górnej powierzchni jego kadłuba pojawia się kilka węzłów do dokowania z pierwszym stopniem systemu rakietowego. Z ich pomocą proponuje się połączenie samolotu przewoźnika z innymi elementami kompleksu. Stanowiska muszą posiadać systemy sterowania, które pozwolą na zrzucenie systemów rakietowych w wymaganym momencie.
Na podstawie wyników wstępnych prac projektowych i badań z wykorzystaniem modelowania komputerowego konstruktorzy Lin Industrial stworzyli ogólny wygląd pierwszego etapu ACS Blizzard. Produkt ten powinien być stosunkowo dużym samolotem z silnikiem rakietowym, przeznaczonym do przyspieszania etapu orbitalnego po oddzieleniu od samolotu wspomagającego. Takie metody aplikacji doprowadziły do potrzeby zbadania niektórych cech konstrukcyjnych. W szczególności konieczne było opracowanie skrzydła i stabilizatora, które miały za zadanie skierować system rakietowy od lotniskowców po oddzieleniu.
Projekt kratownicy proponowanej do montażu na przyspieszającym samolocie
Proponowany jest dość prosty projekt pierwszego etapu. Wszystkie główne jednostki tej techniki muszą być zamontowane na podłużnej kratownicy, która jest podstawą konstrukcji. W górnej części farmy proponuje się zamontowanie zbiorników paliwa i utleniacza, za którymi powinien znajdować się silnik. W tym przypadku tylny zbiornik, w przeciwieństwie do przedniego, musi mieć bardziej złożony kształt niezbędny do prawidłowego umieszczenia stopnia orbitalnego. W dolnej części kratownicy znajdują się mocowania do samolotów. Ze względu na przewidywane obciążenia mechaniczne i termiczne, pierwszy stopień musi otrzymać ochronę termiczną dolnego kadłuba.
Aby latać w atmosferze zaraz po oddzieleniu od lotniskowca i podczas podejścia do lądowania, pierwszy stopień Blizzarda musi użyć zestawu różnych samolotów. Proponuje się zamontowanie dolnopłata w centralnej części kadłuba. Opracowano również dwukilowy ogon ze stosunkowo małymi stabilizatorami. Wewnątrz płatowca proponuje się zamontowanie podwozia niezbędnego do powrotu pierwszego stopnia na wymagane lotnisko.
Do tej pory, jak informowaliśmy, powstał jeden z głównych elementów pierwszego etapu, zbiornik utleniacza. Wyrobowi temu postawiono wysokie wymagania w zakresie wytrzymałości, objętości, szczelności i innych parametrów, aż do potrzeby maksymalnej produkcji napełnianego płynu. Biorąc pod uwagę te wymagania oraz charakterystykę ciekłego tlenu, określono ogólną konstrukcję zbiornika. Cylindryczna powierzchnia boczna zbiornika powinna być wykonana z włókna węglowego ze spoiwem epoksydowym, a także otrzymać wewnętrzną powłokę w postaci folii PMF-352. To ostatnie jest konieczne, aby zmniejszyć negatywny wpływ niskotemperaturowego utleniacza na części kompozytowe. Ramki i dna wklejone w część kompozytową proponuje się wykonać ze stopu aluminiowo-magnezowego. Wewnątrz zbiornika należy zainstalować przegrody, przepustnice, rurociągi i inne niezbędne części.
Ogólny widok pierwszego etapu
Proponuje się zamontowanie jednokomorowego silnika rakietowego na paliwo ciekłe o wymaganej charakterystyce w części ogonowej pierwszego stopnia. Elektrownia wykorzystująca naftę i ciekły tlen musi wykazywać prędkość wypływu gazów na poziomie 3,4 km/s, co pozwoli osiągnąć wymagane parametry ciągu. Szacowana prędkość pierwszego etapu to około 4720 m/s.
Przy całkowitej długości 17,45 m pierwszy etap AKS „Vyuga” powinien mieć suchą masę 3,94 t, pełną masę początkową 30,4 t. Jednocześnie większość masy początkowej przypada na paliwo: 7050 kg paliwa i 19210 kg utleniacza.
Proponuje się doczepienie do tylnej części kadłuba tzw. pierwszego stopnia. etap orbitalny przeznaczony do transportu ładunku i umieszczenia go na wymaganej trajektorii/orbicie. Charakterystyczne cechy działania takiego sprzętu doprowadziły do powstania nietypowego stopnia. Orbitalny stopień „Vyugi” powinien mieć opływowy kształt zewnętrznych zespołów płatowca z ostrołukową górną częścią owiewki głowy i częścią ogonową zbliżoną do owalu. Dno z powłoką termoizolacyjną powinno mieć lekko zakrzywiony kształt.
W górnej części korpusu stopnia orbitalnego proponuje się umieszczenie przedziału spadochronowego, przedziału aparatury sterowniczej, za którym powinna znajdować się duża objętość, aby pomieścić ładunek. Pod tymi przedziałami przewidziano miejsca do montażu kulistych i cylindrycznych zbiorników na komponenty paliwowe. Ogonowa część ciała znajduje się pod silnikiem. W górnej części kadłuba można zamontować drzwi włazowe, przeznaczone do zamontowania ładunku w korpusie sceny, jak również do jego wydobycia podczas wykonywania różnych zadań. W szczególności taki właz może służyć do rozkładania paneli słonecznych podczas korzystania z urządzenia w konfiguracji orbitalnej.
Opis pierwszego etapu
W obecnej formie projekt Blizzard zakłada budowę stopnia orbitalnego o długości 5505 mm, szerokości 2604 mm i wysokości 1,5 m. Sucha masa stopnia orbitalnego wynosi 950 kg. Ładowność - 450 kg. Wraz z dostawą paliwa i utleniacza aparat powinien ważyć 4,8 t. Jednocześnie nafta według obliczeń stanowi 914 kg, a utleniacz 2486 kg. Prędkość produktu powinna osiągnąć 4183 m / s.
Zasady korzystania z systemu lotniczego Vyuga wyglądają dość prosto i umożliwiają umieszczenie ładunku na pożądanej trajektorii lub na niskiej orbicie referencyjnej przy minimalnych koniecznych kosztach. W ramach przygotowań do zadania wymagany ładunek musi być zainstalowany w przedziale ładunkowym sceny orbitalnej. Następnie to urządzenie jest umieszczane na pierwszym stopniu, a cały system jest instalowany na mocowaniach samolotu wspomagającego. Po napełnieniu zbiorników obu etapów naftą i ciekłym tlenem Vyuga ACS może rozpocząć pracę.
Pierwszy etap działania systemu wymaga prawidłowej pracy załogi lotniskowca. Ił-76 z elementami „Vyuga” na kadłubie musi wznieść się na wysokość 10 km i udać się do obszaru startowego systemu rakietowego z pożądanym kursem. Następnie proponuje się wykonanie rozprzęgnięcia, po którym w pierwszym etapie należy oddalić się od nośnika i włączyć płynny silnik napędowy. Z kolei samolot przewoźnika otrzymuje możliwość powrotu na swoje lotnisko. Dalszy lot odbywa się etapami samodzielnie i przy użyciu własnych systemów sterowania.
Pierwszy stopień to zapas paliwa potrzebny do pracy silnika przez 185 sekund. W tym czasie etap orbitalny jest przyspieszany wznosząc się na określoną wysokość. Za pomocą pierwszego etapu ACS „Vyuga” powinien wznieść się na wysokość 96 km i doprowadzić etap orbitalny do wymaganej trajektorii. Po wyczerpaniu się paliwa stopień orbitalny jest resetowany. Etap orbitalny nadal porusza się po określonej trajektorii, podczas gdy pierwszy powinien przejść do szybowania i skierować się do miejsca lądowania. Zmniejszając się i zwalniając, pierwszy etap musi w końcu wylądować na istniejącym podwoziu metodą „samolotową”. Scena po wylądowaniu może zostać poddana niezbędnej konserwacji, co pozwala na jej ponowne użytkowanie.
Ogólny widok stopnia orbitalnego
Po separacji stopień orbitalny musi włączyć własny silnik i wejść na pożądaną orbitę. Przy pełnej ładowności możliwe jest działanie silnika przez 334 sekundy przy wznoszeniu się na orbitę o wysokości 200 km. Po wejściu na orbitę o wymaganych parametrach ładunek w postaci aparatury naukowej lub innego sprzętu może rozpocząć pracę. Po wykonaniu przydzielonych zadań etap orbitalny może powrócić na Ziemię.
Do zejścia z orbity proponuje się użyć impulsu hamowania, który przenosi stopień orbitalny na tor lądowania. Dzięki ochronie termicznej i opływowemu kształtowi kadłuba scena bez ryzyka wnika w gęste warstwy atmosfery i wchodzi w obszar lądowania. Na zadanej wysokości proponuje się otwarcie spadochronu odpowiedzialnego za miękkie lądowanie urządzenia. Lądowanie „jak samolot” nie jest przewidziane z przyczyn technicznych i operacyjnych. Po wylądowaniu specjaliści mogą rozpocząć pracę z ładunkiem. Ponadto planowane jest przeprowadzenie konserwacji etapu orbitalnego z późniejszym przygotowaniem do nowego lotu.
Podobny algorytm do korzystania z ACS „Vyuga” jest proponowany do wykorzystania w celach naukowych. Ponadto rozważana jest możliwość wykorzystania takiego sprzętu w interesie sił zbrojnych. W takim przypadku zamiast etapu orbitalnego system lotniczy może otrzymać sprzęt bojowy o wymaganych właściwościach. Jednak dokładne parametry tej wersji kompleksu nie zostały jeszcze ustalone. W tej chwili rozważana jest tylko możliwość stworzenia bojowej wersji "Vyugi" i określane są możliwe obszary jej zastosowania.
Wersja bojowa AKS „Vyuga” może być nośnikiem systemu uderzeniowego lub środkiem przechwytywania wrogiego statku kosmicznego. W tym ostatnim przypadku można uzyskać wysoką wydajność pracy bojowej, pod warunkiem możliwości dość prostego wystrzelenia sprzętu bojowego na orbity o różnych parametrach. Jednak realizacja takich pomysłów może wiązać się z pewnymi trudnościami. Przede wszystkim trudności powinny wiązać się z ograniczeniami masy ładunku. Nawet całkowita wymiana sceny orbitalnej na specjalny system walki nie pozwoli na stworzenie produktu ważącego więcej niż kilka ton.
Stolik orbitalny, widok brzuszny, dno nie pokazane. Kadłub oznaczony na biało, zbiorniki paliwa na niebiesko, silnik na czerwono, komora spadochronowa na pomarańczowo, komora ładunkowa na szaro
Zaproponowana architektura systemu lotniczego pozwala na uzyskanie pewnych przewag nad innymi kompleksami o podobnym przeznaczeniu. Głównymi zaletami projektu Blizzard, które mogą dać znaczący pozytywny efekt ekonomiczny, jest wykorzystanie istniejącego samolotu lotniskowca (niemniej wymagającego znacznych ulepszeń), a także powrót etapów rakietowych. Możliwość wielokrotnego wykorzystania pierwszego i orbitalnego stopnia nakłada określone wymagania na ich konstrukcję, przede wszystkim na charakterystykę silników, ale może prowadzić do znacznego obniżenia kosztów poszczególnych startów.
Drugą charakterystyczną zaletą projektu jest brak „powiązania” z istniejącymi portami kosmicznymi. W rzeczywistości każde lotnisko zdolne do przyjęcia samolotów transportowych Ił-76 i posiadające określony zestaw sprzętu do pracy z systemami rakietowymi może w rzeczywistości stać się wyrzutnią dla Vyuga AKS. Dzięki temu ładunek można wystrzelić na orbitę niemal z każdego miejsca na planecie. W rezultacie stosunkowo łatwo jest umieścić ładunek na orbicie o wymaganym nachyleniu.
Według doniesień, obecnie projekt systemu lotniczego Vyuga firmy Lin Industrial pozostaje na etapie wstępnych badań. Określono ogólne cechy projektu, ale dokumentacja techniczna nie została jeszcze opracowana. Istnieją dowody na to, że wstępna wersja projektu Blizzarda nie uzyskała akceptacji klienta, który zainicjował jego rozwój, a co za tym idzie pozostała bez finansowania. Według dewelopera pierwszy etap prac badawczych wymaga dofinansowania w wysokości 3,2 mln rubli. Dalsze prace będą wymagały nowych inwestycji. Jednocześnie nie określono jeszcze szacunków dotyczących czasu i kosztów finansowych niezbędnych do realizacji projektu.
Należy zauważyć, że projekt AKS „Vyuga” nie jest pierwszym takim krajowym opracowaniem swojej klasy. Prace w tym kierunku w naszym kraju rozpoczęły się jeszcze w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku i były prowadzone przez kilka organizacji kierowanych przez OKB-155. Celem projektu Spiral było stworzenie kompleksu zdolnego do wykorzystania hipersonicznego przyspieszającego samolotu, górnego stopnia itp. samolot orbitalny do wystrzelenia ładunku na orbitę. Gotowy kompleks „Spirala” mógł być wykorzystywany do różnych celów, przede wszystkim w wojsku.
Schemat wykorzystania systemu lotniczego „Vyuga”
Od końca lat sześćdziesiątych do połowy lat siedemdziesiątych zbudowano kilka prototypów zaawansowanej technologii, które wykorzystano w różnych testach. W szczególności pojazdy serii BOR wykonały kilka lotów suborbitalnych i orbitalnych. Do testów w atmosferze wykorzystano samolot MiG-105.11. Po zakończeniu testów prace nad projektem Spiral zostały przerwane. Klient uznał nowy projekt Energia-Buran za bardziej obiecujący. Niektóre z prototypów zbudowanych w ramach programu Spiral stały się później eksponatami muzealnymi.
Od początku lat osiemdziesiątych NPO Molniya rozwija projekt „Wielozadaniowy system kosmiczny” (MAKS). Zaproponowano włączenie do tego systemu lotniskowca An-225 i samolotu orbitalnego z dodatkowym zbiornikiem paliwa. W zależności od konfiguracji kompleks MAKS mógł dostarczyć na orbitę 7 lub 18 ton ładunku. Rozważano zarówno automatyczne wersje ładunkowe, jak i załogowe.
Ze względu na problemy początku lat dziewięćdziesiątych prace nad projektem MAKS zostały przerwane. Dopiero w 2012 roku pojawiły się doniesienia o możliwym wznowieniu prac i stworzeniu nowoczesnej wersji kompleksu. Ponadto wspomniano o możliwości sfinalizowania istniejącego projektu przy użyciu innych samolotów przewoźnika itp. O ile nam wiadomo, w trakcie odnowionego projektu MAKS w ostatnich latach nie osiągnięto żadnych szczególnych sukcesów.
Prywatna firma rakietowo-kosmiczna Lin Industrial tworzy obecnie nową wersję obiecującego kompleksu lotniczego, zdolnego do rozwiązywania różnych problemów natury naukowej i nie tylko. Do tej pory opracowano ogólny wygląd systemu i określono jego główne cechy, cechy itp. Jednak prace nie mogą jeszcze posunąć się do przodu z powodu braku funduszy. Czy firma deweloperska znajdzie inwestora i czy uda jej się doprowadzić ciekawy projekt do praktycznej realizacji, czas pokaże. Jeśli projekt AKS „Vyuga” zdoła przejść przynajmniej testy wraz z wystrzeleniem etapu orbitalnego w kosmos, będzie to wielki sukces dla całego krajowego przemysłu kosmicznego, zarówno publicznego, jak i prywatnego. Jednak do takiego sukcesu jest jeszcze daleko: projekt wciąż wymaga długiej kontynuacji rozwoju.
Na podstawie materiałów z witryn:
https://spacelin.ru/
http://tvzvezda.ru/
http://vpk.name/
https://rg.ru/
http://testpilot.ru/
Strona AKS „Vyuga” na stronie dewelopera:
https://spacelin.ru/proekty/aerokosmicheskaya-sistema-vyuga/
Projekt systemu lotniczego (AKS) „Vyuga” został opracowany przez moskiewską firmę „Lin Industrial”, współpracującą z Fundacją Skolkovo, na prośbę nienazwanego klienta. Celem projektu było opracowanie wyglądu dwustopniowego systemu wielokrotnego użytku przeznaczonego do umieszczania ludzi i różnych ładunków na orbicie. Jednocześnie, ze względu na ograniczoną nośność systemu, za główne zadanie uważa się realizację różnych badań naukowych itp. Ponadto wojskowe wykorzystanie systemu w celu rozpoznania lub jako nośnik o wysokiej precyzji broń.
W proponowanej formie system Blizzard ma szereg charakterystycznych zalet. Zapewnione jest pełne ponowne wykorzystanie wszystkich elementów systemu, wykorzystanie istniejącego samolotu nośnego, możliwość wystrzelenia ładunku na orbity w szerokim zakresie nachylenia, a także bezpieczeństwo środowiskowe. Ponadto wykorzystanie samolotu przewoźnika umożliwia wykonywanie startów ładunków z różnych rejonów planety, w tym start z terytorium kraju klienta.
Ogólny widok AKS „Vyuga” przed startem
Projekt AKS „Vyuga” obejmuje wykorzystanie kompleksu składającego się z trzech głównych elementów. Głównym elementem zapewniającym sprawność reszty jest samolot transportowy z kompletem mocowań do transportu reszty wyposażenia. Proponuje się również zastosowanie pierwszego stopnia z silnikami rakietowymi, który odpowiada za przyspieszanie tzw. etap orbitalny. Ten ostatni to urządzenie zdolne do latania zarówno w atmosferze, jak i poza nią. Wszystkie elementy kompleksu Blizzard powinny mieć możliwość powrotu do bazy.
Według organizacji deweloperskiej tworzenie ACS "Vyuga" rozpoczęło się od zbadania dostępnych możliwości i określenia parametrów wymaganego sprzętu. W ten sposób ładowność kompleksu została określona na poziomie 450 kg, które są doprowadzone do niskiego obciążenia bliskiego Ziemi. Zwraca się uwagę, że satelity technologiczne typu „Photon” mają zbliżone parametry nośności. Ponadto, biorąc pod uwagę obliczenia dla różnych elementów kompleksu, określono zakres potencjalnych nośników systemu.
Podjęto decyzję o rezygnacji z wojskowych samolotów transportowych An-124 Ruslan i An-225 Mriya z powodu nadmiernej ładowności. Transportowiec rakietowy Tu-160 nie pasował ze względu na niewielką liczbę istniejących pojazdów tego typu. W rezultacie uwzględniono tylko samoloty M-55X Geofizika, MiG-31 i Ił-76. Dalsze obliczenia wykazały, że Geofizika i MiG-31 nie mogą być używane jako samoloty przyspieszające w systemie lotniczym. Samoloty te wyróżniają się wysokim praktycznym sufitem, ale mają niewystarczającą nośność. Przy ich użyciu ładowność Blizzarda nie mogła przekraczać 50-60 kg, co nie odpowiadało pierwotnym obliczeniom.
Schemat złożonego montażu
Tak więc jedynym odpowiednim nośnikiem systemu był wojskowy samolot transportowy Ił-76. Jednak w tym przypadku nie wszystkie cechy konstrukcyjne umożliwiły zastosowanie techniki bez żadnych modyfikacji. Obliczenia wykazały, że aby przetransportować i wystrzelić górny stopień i stopień orbitalny, samolot wymaga wzmocnienia i zainstalowania nowego sprzętu. Takie ulepszenia pozwoliły w pełni wykorzystać istniejące zalety w postaci wysokiej nośności, a także zrekompensować istniejące straty wysokości w porównaniu z innymi potencjalnymi nośnikami.
Projekt Blizzarda w obecnej formie przewiduje modernizację samolotu Ił-76 przy użyciu nowych jednostek. W centralnej części przedziału ładunkowego samolotu proponuje się zamontowanie specjalnej kratownicy nośnej, która przenosi ciężar systemów rakietowych na elementy zasilania samolotu. Produkt ten to ażurowa konstrukcja o długości 12,9 m, szerokości 3,3 m i wysokości 2,7 m z wystającymi elementami w górnej części, które wystają poza kadłub. Początkowo proponowano, aby farma była wykonana z włókna węglowego, ale później, ze względu na wytrzymałość, projekt zmieniono. Teraz produkt powinien składać się z elementów tytanowych o średnicy 85 mm. W tym przypadku ciężar kratownicy wynosi 6,2 t. Możliwe jest pewne rozjaśnienie konstrukcji poprzez zmniejszenie grubości detali dolnej części kratownicy.
Po zainstalowaniu kratownicy na samolocie, na górnej powierzchni jego kadłuba pojawia się kilka węzłów do dokowania z pierwszym stopniem systemu rakietowego. Z ich pomocą proponuje się połączenie samolotu przewoźnika z innymi elementami kompleksu. Stanowiska muszą posiadać systemy sterowania, które pozwolą na zrzucenie systemów rakietowych w wymaganym momencie.
Na podstawie wyników wstępnych prac projektowych i badań z wykorzystaniem modelowania komputerowego konstruktorzy Lin Industrial stworzyli ogólny wygląd pierwszego etapu ACS Blizzard. Produkt ten powinien być stosunkowo dużym samolotem z silnikiem rakietowym, przeznaczonym do przyspieszania etapu orbitalnego po oddzieleniu od samolotu wspomagającego. Takie metody aplikacji doprowadziły do potrzeby zbadania niektórych cech konstrukcyjnych. W szczególności konieczne było opracowanie skrzydła i stabilizatora, które miały za zadanie skierować system rakietowy od lotniskowców po oddzieleniu.
Projekt kratownicy proponowanej do montażu na przyspieszającym samolocie
Proponowany jest dość prosty projekt pierwszego etapu. Wszystkie główne jednostki tej techniki muszą być zamontowane na podłużnej kratownicy, która jest podstawą konstrukcji. W górnej części farmy proponuje się zamontowanie zbiorników paliwa i utleniacza, za którymi powinien znajdować się silnik. W tym przypadku tylny zbiornik, w przeciwieństwie do przedniego, musi mieć bardziej złożony kształt niezbędny do prawidłowego umieszczenia stopnia orbitalnego. W dolnej części kratownicy znajdują się mocowania do samolotów. Ze względu na przewidywane obciążenia mechaniczne i termiczne, pierwszy stopień musi otrzymać ochronę termiczną dolnego kadłuba.
Aby latać w atmosferze zaraz po oddzieleniu od lotniskowca i podczas podejścia do lądowania, pierwszy stopień Blizzarda musi użyć zestawu różnych samolotów. Proponuje się zamontowanie dolnopłata w centralnej części kadłuba. Opracowano również dwukilowy ogon ze stosunkowo małymi stabilizatorami. Wewnątrz płatowca proponuje się zamontowanie podwozia niezbędnego do powrotu pierwszego stopnia na wymagane lotnisko.
Do tej pory, jak informowaliśmy, powstał jeden z głównych elementów pierwszego etapu, zbiornik utleniacza. Wyrobowi temu postawiono wysokie wymagania w zakresie wytrzymałości, objętości, szczelności i innych parametrów, aż do potrzeby maksymalnej produkcji napełnianego płynu. Biorąc pod uwagę te wymagania oraz charakterystykę ciekłego tlenu, określono ogólną konstrukcję zbiornika. Cylindryczna powierzchnia boczna zbiornika powinna być wykonana z włókna węglowego ze spoiwem epoksydowym, a także otrzymać wewnętrzną powłokę w postaci folii PMF-352. To ostatnie jest konieczne, aby zmniejszyć negatywny wpływ niskotemperaturowego utleniacza na części kompozytowe. Ramki i dna wklejone w część kompozytową proponuje się wykonać ze stopu aluminiowo-magnezowego. Wewnątrz zbiornika należy zainstalować przegrody, przepustnice, rurociągi i inne niezbędne części.
Ogólny widok pierwszego etapu
Proponuje się zamontowanie jednokomorowego silnika rakietowego na paliwo ciekłe o wymaganej charakterystyce w części ogonowej pierwszego stopnia. Elektrownia wykorzystująca naftę i ciekły tlen musi wykazywać prędkość wypływu gazów na poziomie 3,4 km/s, co pozwoli osiągnąć wymagane parametry ciągu. Szacowana prędkość pierwszego etapu to około 4720 m/s.
Przy całkowitej długości 17,45 m pierwszy etap AKS „Vyuga” powinien mieć suchą masę 3,94 t, pełną masę początkową 30,4 t. Jednocześnie większość masy początkowej przypada na paliwo: 7050 kg paliwa i 19210 kg utleniacza.
Proponuje się doczepienie do tylnej części kadłuba tzw. pierwszego stopnia. etap orbitalny przeznaczony do transportu ładunku i umieszczenia go na wymaganej trajektorii/orbicie. Charakterystyczne cechy działania takiego sprzętu doprowadziły do powstania nietypowego stopnia. Orbitalny stopień „Vyugi” powinien mieć opływowy kształt zewnętrznych zespołów płatowca z ostrołukową górną częścią owiewki głowy i częścią ogonową zbliżoną do owalu. Dno z powłoką termoizolacyjną powinno mieć lekko zakrzywiony kształt.
W górnej części korpusu stopnia orbitalnego proponuje się umieszczenie przedziału spadochronowego, przedziału aparatury sterowniczej, za którym powinna znajdować się duża objętość, aby pomieścić ładunek. Pod tymi przedziałami przewidziano miejsca do montażu kulistych i cylindrycznych zbiorników na komponenty paliwowe. Ogonowa część ciała znajduje się pod silnikiem. W górnej części kadłuba można zamontować drzwi włazowe, przeznaczone do zamontowania ładunku w korpusie sceny, jak również do jego wydobycia podczas wykonywania różnych zadań. W szczególności taki właz może służyć do rozkładania paneli słonecznych podczas korzystania z urządzenia w konfiguracji orbitalnej.
Opis pierwszego etapu
W obecnej formie projekt Blizzard zakłada budowę stopnia orbitalnego o długości 5505 mm, szerokości 2604 mm i wysokości 1,5 m. Sucha masa stopnia orbitalnego wynosi 950 kg. Ładowność - 450 kg. Wraz z dostawą paliwa i utleniacza aparat powinien ważyć 4,8 t. Jednocześnie nafta według obliczeń stanowi 914 kg, a utleniacz 2486 kg. Prędkość produktu powinna osiągnąć 4183 m / s.
Zasady korzystania z systemu lotniczego Vyuga wyglądają dość prosto i umożliwiają umieszczenie ładunku na pożądanej trajektorii lub na niskiej orbicie referencyjnej przy minimalnych koniecznych kosztach. W ramach przygotowań do zadania wymagany ładunek musi być zainstalowany w przedziale ładunkowym sceny orbitalnej. Następnie to urządzenie jest umieszczane na pierwszym stopniu, a cały system jest instalowany na mocowaniach samolotu wspomagającego. Po napełnieniu zbiorników obu etapów naftą i ciekłym tlenem Vyuga ACS może rozpocząć pracę.
Pierwszy etap działania systemu wymaga prawidłowej pracy załogi lotniskowca. Ił-76 z elementami „Vyuga” na kadłubie musi wznieść się na wysokość 10 km i udać się do obszaru startowego systemu rakietowego z pożądanym kursem. Następnie proponuje się wykonanie rozprzęgnięcia, po którym w pierwszym etapie należy oddalić się od nośnika i włączyć płynny silnik napędowy. Z kolei samolot przewoźnika otrzymuje możliwość powrotu na swoje lotnisko. Dalszy lot odbywa się etapami samodzielnie i przy użyciu własnych systemów sterowania.
Pierwszy stopień to zapas paliwa potrzebny do pracy silnika przez 185 sekund. W tym czasie etap orbitalny jest przyspieszany wznosząc się na określoną wysokość. Za pomocą pierwszego etapu ACS „Vyuga” powinien wznieść się na wysokość 96 km i doprowadzić etap orbitalny do wymaganej trajektorii. Po wyczerpaniu się paliwa stopień orbitalny jest resetowany. Etap orbitalny nadal porusza się po określonej trajektorii, podczas gdy pierwszy powinien przejść do szybowania i skierować się do miejsca lądowania. Zmniejszając się i zwalniając, pierwszy etap musi w końcu wylądować na istniejącym podwoziu metodą „samolotową”. Scena po wylądowaniu może zostać poddana niezbędnej konserwacji, co pozwala na jej ponowne użytkowanie.
Ogólny widok stopnia orbitalnego
Po separacji stopień orbitalny musi włączyć własny silnik i wejść na pożądaną orbitę. Przy pełnej ładowności możliwe jest działanie silnika przez 334 sekundy przy wznoszeniu się na orbitę o wysokości 200 km. Po wejściu na orbitę o wymaganych parametrach ładunek w postaci aparatury naukowej lub innego sprzętu może rozpocząć pracę. Po wykonaniu przydzielonych zadań etap orbitalny może powrócić na Ziemię.
Do zejścia z orbity proponuje się użyć impulsu hamowania, który przenosi stopień orbitalny na tor lądowania. Dzięki ochronie termicznej i opływowemu kształtowi kadłuba scena bez ryzyka wnika w gęste warstwy atmosfery i wchodzi w obszar lądowania. Na zadanej wysokości proponuje się otwarcie spadochronu odpowiedzialnego za miękkie lądowanie urządzenia. Lądowanie „jak samolot” nie jest przewidziane z przyczyn technicznych i operacyjnych. Po wylądowaniu specjaliści mogą rozpocząć pracę z ładunkiem. Ponadto planowane jest przeprowadzenie konserwacji etapu orbitalnego z późniejszym przygotowaniem do nowego lotu.
Podobny algorytm do korzystania z ACS „Vyuga” jest proponowany do wykorzystania w celach naukowych. Ponadto rozważana jest możliwość wykorzystania takiego sprzętu w interesie sił zbrojnych. W takim przypadku zamiast etapu orbitalnego system lotniczy może otrzymać sprzęt bojowy o wymaganych właściwościach. Jednak dokładne parametry tej wersji kompleksu nie zostały jeszcze ustalone. W tej chwili rozważana jest tylko możliwość stworzenia bojowej wersji "Vyugi" i określane są możliwe obszary jej zastosowania.
Wersja bojowa AKS „Vyuga” może być nośnikiem systemu uderzeniowego lub środkiem przechwytywania wrogiego statku kosmicznego. W tym ostatnim przypadku można uzyskać wysoką wydajność pracy bojowej, pod warunkiem możliwości dość prostego wystrzelenia sprzętu bojowego na orbity o różnych parametrach. Jednak realizacja takich pomysłów może wiązać się z pewnymi trudnościami. Przede wszystkim trudności powinny wiązać się z ograniczeniami masy ładunku. Nawet całkowita wymiana sceny orbitalnej na specjalny system walki nie pozwoli na stworzenie produktu ważącego więcej niż kilka ton.
Stolik orbitalny, widok brzuszny, dno nie pokazane. Kadłub oznaczony na biało, zbiorniki paliwa na niebiesko, silnik na czerwono, komora spadochronowa na pomarańczowo, komora ładunkowa na szaro
Zaproponowana architektura systemu lotniczego pozwala na uzyskanie pewnych przewag nad innymi kompleksami o podobnym przeznaczeniu. Głównymi zaletami projektu Blizzard, które mogą dać znaczący pozytywny efekt ekonomiczny, jest wykorzystanie istniejącego samolotu lotniskowca (niemniej wymagającego znacznych ulepszeń), a także powrót etapów rakietowych. Możliwość wielokrotnego wykorzystania pierwszego i orbitalnego stopnia nakłada określone wymagania na ich konstrukcję, przede wszystkim na charakterystykę silników, ale może prowadzić do znacznego obniżenia kosztów poszczególnych startów.
Drugą charakterystyczną zaletą projektu jest brak „powiązania” z istniejącymi portami kosmicznymi. W rzeczywistości każde lotnisko zdolne do przyjęcia samolotów transportowych Ił-76 i posiadające określony zestaw sprzętu do pracy z systemami rakietowymi może w rzeczywistości stać się wyrzutnią dla Vyuga AKS. Dzięki temu ładunek można wystrzelić na orbitę niemal z każdego miejsca na planecie. W rezultacie stosunkowo łatwo jest umieścić ładunek na orbicie o wymaganym nachyleniu.
Według doniesień, obecnie projekt systemu lotniczego Vyuga firmy Lin Industrial pozostaje na etapie wstępnych badań. Określono ogólne cechy projektu, ale dokumentacja techniczna nie została jeszcze opracowana. Istnieją dowody na to, że wstępna wersja projektu Blizzarda nie uzyskała akceptacji klienta, który zainicjował jego rozwój, a co za tym idzie pozostała bez finansowania. Według dewelopera pierwszy etap prac badawczych wymaga dofinansowania w wysokości 3,2 mln rubli. Dalsze prace będą wymagały nowych inwestycji. Jednocześnie nie określono jeszcze szacunków dotyczących czasu i kosztów finansowych niezbędnych do realizacji projektu.
Należy zauważyć, że projekt AKS „Vyuga” nie jest pierwszym takim krajowym opracowaniem swojej klasy. Prace w tym kierunku w naszym kraju rozpoczęły się jeszcze w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku i były prowadzone przez kilka organizacji kierowanych przez OKB-155. Celem projektu Spiral było stworzenie kompleksu zdolnego do wykorzystania hipersonicznego przyspieszającego samolotu, górnego stopnia itp. samolot orbitalny do wystrzelenia ładunku na orbitę. Gotowy kompleks „Spirala” mógł być wykorzystywany do różnych celów, przede wszystkim w wojsku.
Schemat wykorzystania systemu lotniczego „Vyuga”
Od końca lat sześćdziesiątych do połowy lat siedemdziesiątych zbudowano kilka prototypów zaawansowanej technologii, które wykorzystano w różnych testach. W szczególności pojazdy serii BOR wykonały kilka lotów suborbitalnych i orbitalnych. Do testów w atmosferze wykorzystano samolot MiG-105.11. Po zakończeniu testów prace nad projektem Spiral zostały przerwane. Klient uznał nowy projekt Energia-Buran za bardziej obiecujący. Niektóre z prototypów zbudowanych w ramach programu Spiral stały się później eksponatami muzealnymi.
Od początku lat osiemdziesiątych NPO Molniya rozwija projekt „Wielozadaniowy system kosmiczny” (MAKS). Zaproponowano włączenie do tego systemu lotniskowca An-225 i samolotu orbitalnego z dodatkowym zbiornikiem paliwa. W zależności od konfiguracji kompleks MAKS mógł dostarczyć na orbitę 7 lub 18 ton ładunku. Rozważano zarówno automatyczne wersje ładunkowe, jak i załogowe.
Ze względu na problemy początku lat dziewięćdziesiątych prace nad projektem MAKS zostały przerwane. Dopiero w 2012 roku pojawiły się doniesienia o możliwym wznowieniu prac i stworzeniu nowoczesnej wersji kompleksu. Ponadto wspomniano o możliwości sfinalizowania istniejącego projektu przy użyciu innych samolotów przewoźnika itp. O ile nam wiadomo, w trakcie odnowionego projektu MAKS w ostatnich latach nie osiągnięto żadnych szczególnych sukcesów.
Prywatna firma rakietowo-kosmiczna Lin Industrial tworzy obecnie nową wersję obiecującego kompleksu lotniczego, zdolnego do rozwiązywania różnych problemów natury naukowej i nie tylko. Do tej pory opracowano ogólny wygląd systemu i określono jego główne cechy, cechy itp. Jednak prace nie mogą jeszcze posunąć się do przodu z powodu braku funduszy. Czy firma deweloperska znajdzie inwestora i czy uda jej się doprowadzić ciekawy projekt do praktycznej realizacji, czas pokaże. Jeśli projekt AKS „Vyuga” zdoła przejść przynajmniej testy wraz z wystrzeleniem etapu orbitalnego w kosmos, będzie to wielki sukces dla całego krajowego przemysłu kosmicznego, zarówno publicznego, jak i prywatnego. Jednak do takiego sukcesu jest jeszcze daleko: projekt wciąż wymaga długiej kontynuacji rozwoju.
Na podstawie materiałów z witryn:
https://spacelin.ru/
http://tvzvezda.ru/
http://vpk.name/
https://rg.ru/
http://testpilot.ru/
Strona AKS „Vyuga” na stronie dewelopera:
https://spacelin.ru/proekty/aerokosmicheskaya-sistema-vyuga/
informacja