През последните години развитието на частни компании, работещи в космическата индустрия, предизвика особен интерес от специалисти и широката общественост. Редица чуждестранни организации от този вид вече са представили няколко различни дизайна от различни класове с различни характеристики. Подобни организации действат и у нас. Към днешна дата са представени някои нови разработки в тази област. По този начин компанията Lin Industrial представи проект на космическата система Vyuga.
Проектът на космическата система Vyuga (AKS) е разработен от московската компания Lin Industrial, работеща със съдействието на фондация Сколково, по искане на неназован клиент. Целта на проекта беше да се разработи появата на двустепенна система за многократна употреба, предназначена да извежда хора и различни товари в орбита. В същото време, поради ограничената товароносимост на системата, изпълнението на различни научни изследвания и т.н. се счита за основна задача. Освен това не е изключено военното използване на системата с цел извършване на разузнаване или като носител на високоточни оръжия.
В предложената форма системата „Blizzard“има редица характерни предимства. Той осигурява пълна повторна употреба на всички компоненти на системата, използването на съществуващите самолети -носители, възможността за поставяне на товара в орбити в широк диапазон от наклони, както и екологична безопасност. В допълнение, използването на самолет -носител дава възможност за изстрелване на полезен товар от различни региони на планетата, включително тези, които излитат от територията на страната на клиента.
Общ изглед на AKS "Blizzard" преди излитане
Проектът на Vyuga AKS включва използването на комплекс, състоящ се от три основни компонента. Основният елемент, който осигурява изпълнението на останалите, е самолетът -носител с набор от стойки за транспортиране на останалата част от оборудването. Предлага се и използването на първия етап с ракетни двигатели, който е отговорен за ускоряването на т.нар. орбитален стадий. Последният е апарат, способен да лети както в атмосферата, така и извън нея. Всички елементи от комплекса "Blizzard" трябва да могат да се върнат в базата.
Според организацията-разработчик създаването на Vyks AKS започна с проучване на наличните възможности и определяне на параметрите на необходимото оборудване. И така, полезният товар на комплекса беше определен на ниво от 450 кг, доведено до ниско наземно натоварване. Отбелязва се, че технологичните спътници от типа "Photon" имат сходни параметри на товароносимост. Освен това, като се вземат предвид изчисленията за различни елементи на комплекса, беше определен диапазонът от потенциални носители на системата.
Беше решено да се изоставят военно-транспортните самолети Ан-124 "Руслан" и Ан-225 "Мрия" поради прекомерна товароносимост. Ракетоносецът Ту-160 не се побира поради малкия брой съществуващи превозни средства от този тип. В резултат на това бяха взети предвид само самолетите M-55X Geofizika, МиГ-31 и Ил-76. По-нататъшните изчисления показаха, че Geofizika и MiG-31 не могат да се използват като самолет-усилвател за космическата система. Тези самолети имат висок практичен таван, но имат недостатъчен полезен товар. С тяхното използване полезният товар на "Blizzard" не може да надвишава 50-60 кг, което не отговаря на първоначалните изчисления.
Схема на сглобяване
Така единственият подходящ превозвач за системата беше военно-транспортният самолет Ил-76. Въпреки това, дори и в този случай, не всички конструктивни характеристики направиха възможно използването на техниката без никакви модификации. Изчисленията са показали, че за транспортирането и стартирането на усилвателните и орбиталните етапи, самолетът се нуждае от структурно укрепване и инсталиране на ново оборудване. Подобни модификации позволиха напълно да се реализират съществуващите предимства под формата на голяма товароносимост, както и да се компенсира съществуващата загуба на надморска височина в сравнение с други потенциални превозвачи.
Проектът „Blizzard“в сегашния си вид предвижда модернизация на самолета Ил-76 с използването на някои нови блокове. В централната част на товарното отделение на самолета се предлага монтиране на специална опорна ферма, която преразпределя теглото на ракетните системи към силовите елементи на самолета. Този продукт е ажурна конструкция с дължина 12,9 м, ширина 3,3 м и височина 2,7 м с изпъкнали елементи в горната част, които се простират отвъд фюзелажа. Първоначално фермата беше предложена да бъде изработена от армирана с въглеродни влакна пластмаса, но по -късно, поради съображения за здравина, проектът беше променен. Сега продуктът трябва да се състои от титанови елементи с диаметър 85 мм. В този случай масата на фермата е 6, 2 т. Възможно е известно опростяване на конструкцията чрез намаляване на дебелината на частите на долната част на фермата.
След инсталирането на фермата на самолета, на горната повърхност на фюзелажа му се появяват няколко възли за скачване с първия етап на ракетната система. С тяхна помощ се предлага самолетът -носител да се свърже с други елементи на комплекса. Монтажите трябва да имат системи за управление, които позволяват освобождаването на ракетни системи в необходимия момент.
Въз основа на резултатите от предварителни проектни работи и изследвания с използване на компютърно моделиране, дизайнерите на "Lin Industrial" формират общия облик на първия етап на AKS "Vyuga". Този продукт трябва да бъде сравнително голям самолет с ракетно задвижване, проектиран да ускорява орбитален етап след отделянето от самолета-бустер. Подобни методи на приложение доведоха до необходимостта от разработване на някои от конструктивните характеристики. По -специално, беше необходимо да се разработят крило и стабилизатор, предназначен да изтегли ракетната система от самолета -носител след отделянето.
Конструкция на ферми, предложена за инсталиране на самолет -усилвател
Предлага се доста прост дизайн на първия етап. Всички основни възли на тази техника трябва да бъдат монтирани върху удължена ферма, която е основата на конструкцията. На върха на фермата се предлага монтиране на резервоарите за гориво и окислител, зад които трябва да се постави двигателят. В този случай задният резервоар, за разлика от предния, трябва да има по -сложна форма, която е необходима за правилното поставяне на орбиталния етап. В долната част на фермата са предвидени закрепвания за равнините. Поради очакваните механични и термични напрежения, първият етап трябва да получи термична защита от долния фюзелаж.
За полет в атмосферата непосредствено след отделяне от носителя и по време на кацане, първият етап на "Blizzard" трябва да използва набор от различни самолети. Предлага се монтиране на ниско крило в централната част на фюзелажа. Разработена е и опашка с две перки със сравнително малки стабилизатори. Предлага се монтиране на шаси в шасито, което е необходимо за връщане на първия етап на необходимото летище.
До момента се съобщава, че формата на един от основните елементи на първия етап, резервоара за окислител, е оформена. Към този продукт бяха наложени високи изисквания по отношение на якост, обем, херметичност и други параметри, до необходимостта от максимално производство на напълнената течност. Като се вземат предвид тези изисквания и характеристиките на течния кислород, беше определен общият дизайн на резервоара. Цилиндричната странична повърхност на резервоара трябва да бъде направена от въглеродни влакна с епоксидно свързващо вещество, а също така да получи вътрешно покритие под формата на филм PMF-352. Последното е необходимо за намаляване на отрицателното въздействие на нискотемпературен окислител върху композитни части. Предлага се рамки и дъна, залепени в композитната част, да бъдат изработени от алуминиево-магнезиева сплав. Вътре в резервоара трябва да се монтират прегради, тръбопроводи и други необходими части.
Общ изглед на първия етап
Предлага се монтиране на еднокамерен ракетен двигател с течно гориво с необходимите характеристики в опашната част на първия етап. Електроцентралата, използваща керосин и течен кислород, трябва да показва скоростта на изтичане на газ на ниво от 3,4 km / s, което ще позволи постигането на необходимите параметри на тягата. Проектната скорост на първия етап е около 4720 m / s.
С обща дължина 17,45 м, първият етап на Vyks AKS трябва да има сухо тегло 3,94 тона, а пълно изстрелващо тегло 30,4 т. По -голямата част от изходното тегло е гориво: 7050 кг гориво и 19 210 кг окислител.
Към задната част на фюзелажа на първия етап се предлага да се прикрепят т.нар. орбитален етап, предназначен да транспортира полезния товар и да го изведе в необходимата траектория / орбита. Характерните особености на работата на такова оборудване доведоха до образуването на необичаен тип сцена. Орбиталният етап на "Blizzard" трябва да има опростена форма на външните блокове на корпуса с огивалната горна част на носовия обтекател и участъка на опашния блок близо до овалния. Дъното с топлозащитно покритие трябва да има леко извита форма.
В горната част на корпуса на орбиталния етап се предлага да се постави отделение за парашут, отделение за оборудване за управление, зад което трябва да има голям обем, за да побере полезния товар. Под тези отделения са предвидени места за монтаж на сферични и цилиндрични резервоари за горивни компоненти. Опашната част на корпуса е поставена под двигателя. В горната част на фюзелажа могат да се монтират люкове, предназначени за монтиране на полезния товар в корпуса на сцената, както и за отстраняването му навън при извършване на различни работи. По -специално, такъв люк може да се използва за разполагане на слънчеви панели, когато се използва космическият кораб в орбитална конфигурация.
Описание на първия етап
В сегашния си вид проектът Vyuga включва изграждането на орбитален етап с дължина 5505 мм, ширина 2604 мм и височина 1,5 м. Сухата маса на орбиталния етап е 950 кг. Полезен товар - 450 кг. Заедно с доставката на гориво и окислител апаратът трябва да тежи 4,8 т. В същото време според изчисленията делът на керосина е 914 кг, а окислителят е 2486 кг. Скоростта на продукта трябва да бъде до 4183 m / s.
Принципите на използване на космическата система Vyuga изглеждат доста прости и позволяват полезният товар да бъде поставен на необходимата траектория или на ниска референтна орбита с минимално необходимите разходи. При подготовката на задачата в товарния отсек на орбиталния етап трябва да се инсталира необходимия полезен товар. След това този апарат се поставя на първия етап, а цялата система се монтира върху опорите на самолета -бустер. След пълнене на резервоарите от двата етапа с керосин и течен кислород, Vyuga AKS може да започне работа.
Първият етап от работата на системата изисква правилната работа на екипажа на самолета -носител. Ил-76 с елементи на „Blizzard“на фюзелажа трябва да се издигне на надморска височина 10 км и с желания ход да отиде в зоната за изстрелване на ракетната система. Освен това се предлага разкачване, след което първият етап трябва да се отдалечи от носача и да включи поддържащия течен двигател. Самолетът -носител от своя страна получава възможност да се върне на летището си. По -нататъшният полет се извършва на етапи независимо и с помощта на собствени системи за управление.
Първият етап е снабден с гориво, необходимо за работа на двигателя за 185 s. През това време орбиталният етап се ускорява с изкачване до дадена височина. С помощта на първия етап, AKS Vyuga трябва да се издигне до надморска височина от 96 км и да доведе орбиталния етап до необходимата траектория. След изчерпване на горивото орбиталният етап отпада. Орбиталният етап продължава да се движи по определена траектория, докато първият трябва да премине в планиране и да поеме курс до мястото за кацане. Намалявайки и забавяйки скоростта, първият етап в крайна сметка трябва да се приземи със съществуващите шасита, като се използва методът „самолет“. След кацане сцената може да се подложи на необходимата поддръжка, което позволява да се използва отново.
Общ изглед на орбиталния етап
След отделянето орбиталният етап трябва да включва свой собствен двигател и да извърши изход към дадена орбита. При пълен полезен товар е възможно да работи двигателят за 334 секунди с изкачване в орбита с височина 200 км. След като влезете в орбита с необходимите параметри, полезният товар под формата на научно оборудване или друго оборудване може да започне своята работа. След като изпълни възложените задачи, орбиталният етап може да се върне на Земята.
За деорбитация се предлага използването на спирачен импулс, който прехвърля орбиталния етап към траекторията за кацане. С помощта на термична защита и рационализиран корпус, сцената навлиза в плътните слоеве на атмосферата без рискове и излиза в зоната за кацане. На дадена височина се предлага отваряне на парашута, който е отговорен за мекото кацане на апарата. Кацането „подобно на самолет“не е предвидено по технически и експлоатационни причини. След кацане техниците могат да започнат работа с полезния товар. Освен това се планира извършването на поддръжка на орбиталния етап с последваща подготовка за нов полет.
Подобен алгоритъм за използване на Vyuga AKS е предложен за научна употреба. Освен това се разглежда възможността за използване на такава технология в интерес на въоръжените сили. В този случай космическата система, вместо орбитален етап, може да получи бойна техника с необходимите характеристики. Точните параметри на тази версия на комплекса обаче все още не са определени. В момента се разглежда само възможността за създаване на бойна версия на „Blizzard“и се определят възможните области на нейното приложение.
Бойната версия на Vyuga AKS може да бъде носител на ударна система или средство за прихващане на вражески космически кораб. Във втория случай може да се постигне висока ефективност на бойната работа, осигурена от възможността за доста просто разполагане на бойна техника в орбити с различни параметри. Прилагането на такива идеи обаче може да бъде свързано с някои трудности. На първо място, трудностите трябва да бъдат свързани с ограниченията върху масата на полезния товар. Дори пълната подмяна на орбиталния етап със специална бойна система няма да направи възможно създаването на продукт с тегло над няколко тона.
Орбитален етап, изглед отдолу, дъното не е показано. Бялото е корпусът, синьото е резервоарите за гориво, червеното е двигателят, оранжевото е отделението за парашути, сивото е отделението за полезен товар
Предложената архитектура на космическата система позволява да се получат някои предимства пред други комплекси с подобно предназначение. Основните предимства на проекта Vyuga, които могат да дадат значителен положителен икономически ефект, са използването на съществуващите самолети -носители (въпреки това, които се нуждаят от забележими модификации), както и възвръщаеми ракетни етапи. Възможността за многократно използване на първия и орбиталния етап налага специфични изисквания към техния дизайн, преди всичко към характеристиките на двигателите, но може да доведе до забележимо намаляване на разходите за отделни изстрелвания.
Второто характерно предимство на проекта е липсата на „обвързване“със съществуващите космодруми. Стартовата площадка за AKS Vyuga всъщност може да бъде всяко летище, способно да приема транспортни самолети Ил-76 и да има определен набор от оборудване за работа с ракетни системи. Благодарение на това изстрелването на полезния товар в орбита може да се извърши от почти всяка точка на планетата. В резултат на това се осигурява сравнително просто изстрелване на полезния товар в орбита с необходимия наклон.
Според наличните данни, в момента проектът на космическата система Vyuga от компанията Lin Industrial остава на етап предварителни проучвания. Общите характеристики на проекта са определени, но техническата документация все още не е разработена. Има информация, според която предварителната версия на проекта Vyuga не е получила одобрението на клиента, който е инициирал неговото развитие, и в резултат е останал без финансиране. Според оценките на разработчика, първият етап от изследователската работа изисква финансиране в размер на 3,2 милиона рубли. По -нататъшната работа ще изисква нови инвестиции. В същото време прогнозите за времето и финансовите разходи, необходими за завършване на проекта, все още не са изяснени.
Трябва да се отбележи, че проектът Vyuga AKS не е първото подобно вътрешно развитие в своя клас. Работата в тази насока у нас започна още през шестдесетте години на миналия век и се извършваше от няколко организации, ръководени от ОКБ-155. Целта на проекта Spiral беше да се създаде комплекс, способен да използва хиперзвуков самолет -усилвател, усилвател и др. орбитален самолет за извеждане на полезен товар в орбита. Готовият комплекс "Спирала" може да се използва за различни цели, предимно във военните.
Схемата за използване на космическата система Vyuga
От края на шестдесетте до средата на седемдесетте години бяха построени няколко прототипа на обещаваща технология, които бяха използвани в различни тестове. По -специално, превозните средства от серията BOR са извършили няколко суборбитални и орбитални полета. За изпитания в атмосферата е използван самолет МиГ-105.11. След приключване на тестовете работата по проекта „Спирала“беше прекратена. Клиентът счете новия проект Energia-Buran за по-обещаващ. Някои прототипи, изградени като част от програмата „Спирала“, по -късно стават музейни експонати.
От началото на осемдесетте години НПО „Молния“разработва проекта за многофункционална аерокосмическа система (МАКС). Предложено е в тази система да се включат самолет-носител Ан-225 и орбитален самолет с допълнителен резервоар за гориво. В зависимост от конфигурацията, комплексът MAKS може да достави 7 или 18 тона полезен товар в орбита. Бяха разгледани както автоматичните товарни, така и пилотираните версии на системата.
Поради проблемите от началото на деветдесетте години работата по проекта MAKS беше прекратена. Едва през 2012 г. имаше съобщения за евентуално възобновяване на работата и създаването на модерна версия на комплекса. Освен това бе спомената възможността за финализиране на съществуващия проект с помощта на други самолети -носители и т.н. Доколкото е известно, оттогава не е постигнат особен напредък в хода на обновения проект MAKS.
Частната ракетно -космическа компания "Lin Industrial" в момента създава нова версия на обещаващ космически комплекс, способен да решава различни проблеми от научно и друго естество. Към момента общият облик на системата е разработен и са определени нейните основни характеристики, характеристики и т.н. Въпреки това работата все още не може да продължи по -нататък поради липса на финансиране. Времето ще покаже дали компанията разработчик ще намери инвеститор и дали ще успее да внесе интересен проект в практическо изпълнение. Ако проектът AKS "Vyuga" успее да достигне поне тестове с изстрелването на орбитална сцена в космоса, това ще бъде голям успех за цялата вътрешна космическа индустрия, както публична, така и частна. Все пак все още е далеч от такъв успех: проектът все още се нуждае от продължително развитие.
