Under de senaste åren har utvecklingen av privata företag som verkar inom flygindustrin väckt särskilt intresse hos specialister och allmänheten. Ett antal utländska organisationer av detta slag har redan presenterat flera olika mönster av olika klasser med olika egenskaper. Liknande organisationer verkar också i vårt land. Hittills har några nya utvecklingar på detta område presenterats. Således presenterade Lin Industrial -företaget ett projekt av Vyuga -rymdsystemet.
Projektet med Vyuga aerospace system (AKS) utvecklades av Moskva -företaget Lin Industrial, som arbetade med hjälp av Skolkovo -stiftelsen, på begäran av en namngiven kund. Syftet med projektet var att räkna ut utseendet på ett återanvändbart tvåstegssystem som är utformat för att sätta människor och olika laster i omloppsbana. På grund av systemets begränsade bärförmåga anses samtidigt implementeringen av olika vetenskapliga studier etc. som huvuduppgiften. Dessutom utesluts inte militär användning av systemet i syfte att utföra spaning eller som bärare av högprecisionsvapen.
I den föreslagna formen har "Blizzard" -systemet ett antal karakteristiska fördelar. Det ger fullständig återanvändning av alla systemkomponenter, användningen av befintliga flygplan, möjligheten att placera lasten i banor i en mängd olika lutningar samt miljösäkerhet. Dessutom gör användningen av ett flygplan det möjligt att starta nyttolast från olika regioner på planeten, inklusive de som lyfter från kundlandets territorium.
Allmän uppfattning om AKS "Blizzard" före start
Vyuga AKS -projektet innebär användning av ett komplex bestående av tre huvudkomponenter. Huvudelementet som säkerställer prestanda för resten är flygplanet med en uppsättning fästen för transport av resten av utrustningen. Det föreslås också att använda den första etappen med raketmotorer, som är ansvarig för accelerationen av den s.k. orbitalstadiet. Den senare är en apparat som kan flyga både i atmosfären och bortom. Alla element i "Blizzard" -komplexet måste kunna återgå till basen.
Enligt organisationsutvecklaren började skapandet av Vyuga AKS med att studera tillgängliga funktioner och bestämma parametrarna för den nödvändiga utrustningen. Så komplexets nyttolast bestämdes till en nivå på 450 kg, vilket fick en låg jordnära belastning. Det noteras att tekniska satelliter av typen "Photon" har liknande parametrar för bärighet. Med hänsyn tagen till beräkningar för olika delar av komplexet bestämdes intervallet för potentiella bärare av systemet.
Det beslutades att överge det militära transportflygplanet An-124 "Ruslan" och An-225 "Mriya" på grund av överdriven bärighet. Tu-160 missilbäraren passade inte på grund av det lilla antalet befintliga fordon av denna typ. Som ett resultat övervägdes endast M-55X Geofizika, MiG-31 och Il-76 flygplan. Ytterligare beräkningar visade att Geofizika och MiG-31 inte kan användas som ett flygplan för flyg- och rymdsystemet. Dessa flygplan har ett högt praktiskt tak, men har otillräcklig nyttolast. Med deras användning kunde nyttolasten för "Blizzard" inte överstiga 50-60 kg, vilket inte motsvarade de ursprungliga beräkningarna.
Monteringsschema
Således var den enda lämpliga bäraren för systemet Il-76 militära transportflygplan. Men även i detta fall gjorde inte alla designfunktioner det möjligt att använda tekniken utan några ändringar. Beräkningar har visat att flygplanet behöver strukturell förstärkning och installation av ny utrustning för transport och start av booster- och omloppsstadierna. Sådana ändringar gjorde det möjligt att fullt ut inse de befintliga fördelarna i form av hög bärighet, samt kompensera för den befintliga höjdförlusten i jämförelse med andra potentiella bärare.
"Blizzard" -projektet i sin nuvarande form möjliggör modernisering av Il-76-flygplanet med användning av några nya enheter. I den centrala delen av flygplanets lastutrymme föreslås att montera en speciell stödstol som omfördelar vikten av missilsystemen till flygplanets kraftelement. Denna produkt är en genomgående struktur med en längd på 12,9 m, en bredd på 3,3 m och en höjd på 2,7 m med utskjutande element i den övre delen som sträcker sig bortom flygkroppen. Ursprungligen föreslogs fackverket att vara tillverkat av kolfiberförstärkt plast, men senare ändrades projektet av hållfasthetsskäl. Produkten ska nu bestå av titanelement med en diameter på 85 mm. I detta fall är fackverkets massa 6,2 ton. Någon förenkling av strukturen är möjlig genom att minska tjockleken på delarna av fackets nedre del.
Efter att ha installerat fackverket på flygplanet visas flera noder på den övre ytan av flygkroppen för att docka med raketsystemets första etapp. Med deras hjälp föreslås att ansluta flygplanet med andra delar av komplexet. Mounts måste ha styrsystem som tillåter frigivning av missilsystem vid önskat ögonblick.
Baserat på resultaten av preliminärt designarbete och forskning med användning av datormodellering, formgivarna av "Lin Industrial" bildade det allmänna utseendet på den första etappen av AKS "Vyuga". Denna produkt bör vara ett relativt stort raketdrivet flygplan som är utformat för att accelerera ett omloppsstadium efter separering från boostarflygplanet. Sådana tillämpningsmetoder har lett till behovet av att räkna ut några av designfunktionerna. I synnerhet var det nödvändigt att utveckla en vinge och en stabilisator utformad för att dra tillbaka missilsystemet från flygplanet efter separation.
Konstruktion föreslogs för installation på ett flygplan
En ganska enkel design av det första steget föreslås. Alla huvudenheter i denna teknik måste monteras på ett långsträckt fackverk, som är grunden för strukturen. På toppen av fackverket föreslås att montera bränsle- och oxidationsbehållarna, bakom vilka motorn ska placeras. I det här fallet måste den bakre tanken, i motsats till den främre, ha en mer komplex form, vilket är nödvändigt för korrekt placering av banstadiet. På fackets nedre del finns fästelement för planen. På grund av de förväntade mekaniska och termiska påfrestningarna bör det första steget få termiskt skydd från den nedre flygkroppen.
För flygning i atmosfären omedelbart efter separation från transportören och under landning måste den första etappen av "Blizzard" använda en uppsättning olika plan. Det föreslås att montera en låg vinge i den centrala delen av flygkroppen. En tvåfins svansenhet med jämförelsevis små stabilisatorer har också utvecklats. Det föreslås att montera ett landningsutrustning inuti flygramen, vilket är nödvändigt för att återföra den första etappen till det nödvändiga flygfältet.
Vid det här laget har det rapporterats att formen på ett av huvudelementen i det första steget, oxidationstanken, har bildats. Höga krav ställs på denna produkt när det gäller styrka, volym, täthet och andra parametrar, upp till behovet av maximal produktion av den fyllda vätskan. Med hänsyn till dessa krav och egenskaperna hos flytande syre bestämdes tankens allmänna konstruktion. Tankens cylindriska sidoyta ska vara gjord av kolfiber med ett epoxibindemedel och även få en inre beläggning i form av en PMF-352-film. Det senare är nödvändigt för att minska den negativa effekten av en lågtemperaturoxidator på kompositdelar. Ramar och bottnar limmade i den sammansatta delen föreslås vara gjorda av aluminium-magnesiumlegering. Skärmar, rörledningar och andra nödvändiga delar bör installeras inuti tanken.
Allmän syn på den första etappen
Det föreslås att montera en enkelkammare vätskedrivande raketmotor med de nödvändiga egenskaperna i svansdelen i det första steget. Kraftverket, som använder fotogen och flytande syre, ska visa gasutflödeshastigheten vid en nivå på 3,4 km / s, vilket gör det möjligt att uppnå de nödvändiga dragkraftsparametrarna. Designhastigheten för den första etappen är cirka 4720 m / s.
Med en total längd på 17,45 m bör den första etappen i Vyuga AKS ha en torrvikt på 3,94 ton och en full lanseringsvikt på 30,4 ton. Det mesta av startvikten är bränsle: 7050 kg bränsle och 19 210 kg oxidationsmedel.
Till akterkroppen i den första etappen föreslås att fästa den s.k. ett omloppsstadium som är utformat för att transportera nyttolasten och starta den i önskad bana / bana. De karakteristiska egenskaperna vid driften av sådan utrustning ledde till bildandet av en ovanlig typ av scen. Omloppssteget i "Blizzard" bör ha en strömlinjeformad form av flygplanets yttre enheter med den ovivala ovival delen av näsan och delen av svansblocket nära oval. Botten med en värmeskyddande beläggning ska ha en något böjd form.
I den övre delen av omloppsskrovet föreslås att placera ett fallskärmsfack, ett fack för styrutrustning, bakom vilket det måste finnas en stor volym för att rymma nyttolasten. Platser för montering av sfäriska och cylindriska tankar för bränslekomponenter finns under dessa fack. Skrovens svansdel är placerad under motorn. I den övre delen av flygkroppen kan luckor installeras, avsedda för montering av nyttolast i scenhuset, samt för att ta bort den utanför vid utförande av olika arbeten. I synnerhet kan en sådan lucka användas för att installera solpaneler när rymdfarkosten används i en orbitalkonfiguration.
Beskrivning av första etappen
I sin nuvarande form innebär Vyuga -projektet att bygga ett omloppsstadium 5505 mm långt, 2604 mm brett och 1,5 m högt. Orbitalstadiets torra massa är 950 kg. Nyttolast - 450 kg. Tillsammans med tillförsel av bränsle och oxidationsmedel bör apparaten väga 4,8 ton. Samtidigt, enligt beräkningar, är andelen av fotogen 914 kg och oxidationsmedlet är 2486 kg. Produktens hastighet bör vara upp till 4183 m / s.
Principerna för att använda Vyuga -rymdsystemet ser ganska enkla ut och gör att nyttolasten kan placeras på den erforderliga banan eller i en låg referensbana med de lägsta nödvändiga kostnaderna. Som förberedelse för uppgiften måste den nödvändiga nyttolasten installeras i lastrummet i omloppssteget. Denna apparat placeras sedan på den första etappen, och det kompletta systemet monteras på fästena på boostarflygplanet. Efter att ha fyllt tankarna i båda stadierna med fotogen och flytande syre kan Vyuga AKS börja arbeta.
Den första etappen av systemoperationen kräver korrekt drift av flygplanets besättning. IL-76 med element av "Blizzard" på flygkroppen bör stiga till en höjd av 10 km och med önskad kurs gå till missilsystemets uppskjutningsområde. Vidare föreslås att koppla från, varefter det första steget ska flytta bort från bäraren och slå på vätskemotorn för hållare. Bärplanet får i sin tur möjlighet att återvända till sitt flygfält. Ytterligare flygning utförs i steg oberoende av varandra och med hjälp av våra egna styrsystem.
Det första steget har en bränsletillförsel som krävs för att driva motorn i 185 s. Under denna tid accelereras omloppsstadiet med stigning till en given höjd. Med hjälp av den första etappen bör Vyuga AKS stiga till en höjd av 96 km och föra orbitaletappen till önskad bana. Efter slut på bränsle tappas orbitalstadiet. Orbitalstadiet fortsätter att röra sig längs en given bana, medan den första måste gå in i planeringen och gå en kurs till landningsplatsen. Minska och sänka hastigheten, måste den första etappen så småningom landa med det befintliga landningsstället, med hjälp av "flygplan" -metoden. Efter landning kan scenen genomgå nödvändigt underhåll, vilket gör att den kan användas igen.
Allmän syn på omloppsstadiet
Efter separationen bör orbitalstadiet inkludera en egen motor och utföra en utgång till en given bana. Vid full nyttolast är det möjligt att köra motorn i 334 sekunder med en uppstigning i en bana med en höjd av 200 km. Efter att ha gått in i en bana med de nödvändiga parametrarna kan nyttolasten i form av vetenskaplig utrustning eller annan utrustning påbörja sitt arbete. Efter att ha fullgjort de tilldelade uppgifterna kan orbitalstadiet återvända till jorden.
För deorbitering föreslås att man använder en bromsimpuls, som överför orbitalstadiet till landningsbanan. Med hjälp av värmeskydd och ett strömlinjeformat skrov kommer scenen in i atmosfärens täta lager utan risker och går ut i landningsområdet. På en given höjd föreslås att fallskärmen öppnas, som är ansvarig för mjuk landning av apparaten. Landning "flygplansliknande" tillhandahålls inte av tekniska och operativa skäl. Efter landning kan tekniker börja arbeta med nyttolasten. Dessutom är det planerat att utföra underhåll av orbitalstadiet med efterföljande förberedelser för en ny flygning.
En liknande algoritm för användning av Vyuga AKS föreslås för vetenskapligt bruk. Dessutom övervägs möjligheten att använda sådan teknik i försvarsmaktens intresse. I det här fallet kan rymdsystemet, istället för ett omloppsstadium, ta emot stridsutrustning med de nödvändiga egenskaperna. De exakta parametrarna för denna version av komplexet har dock ännu inte fastställts. För närvarande övervägs endast möjligheten att skapa en stridsversion av "Blizzard" och möjliga områden av dess tillämpning bestäms.
Stridsversionen av Vyuga AKS kan vara bärare av ett strejksystem eller medel för att fånga upp fiendens rymdfarkoster. I det senare fallet kan en hög effektivitet i stridsarbetet uppnås, som möjliggörs av en ganska enkel utplacering av stridsutrustning i banor med olika parametrar. Implementeringen av sådana idéer kan dock vara förknippad med vissa svårigheter. Först och främst måste svårigheterna förknippas med begränsningarna för nyttolastens massa. Även en fullständig ersättning av omloppsstadiet med ett speciellt stridsystem gör det inte möjligt att skapa en produkt som väger mer än flera ton.
Orbitalstadium, nedifrån, botten visas inte. Vitt är skrovet, blått är bränsletankarna, rött är motorn, orange är fallskärmsfacket, grått är nyttolastfacket
Den föreslagna arkitekturen för rymd- och rymdsystemet möjliggör erhållande av vissa fördelar jämfört med andra komplex av liknande syfte. De främsta fördelarna med Vyuga -projektet, som kan ge en signifikant positiv ekonomisk effekt, är användningen av det befintliga flygplanet (dock med behov av märkbara modifieringar), såväl som rakettetapper som kan återlämnas. Möjligheten att flera gånger använda de första och omloppsstegen ställer specifika krav på deras konstruktion, främst på motorernas egenskaper, men kan leda till en märkbar minskning av kostnaden för enskilda lanseringar.
Den andra karaktäristiska fördelen med projektet är frånvaron av en "tie" till de befintliga rymdhamnarna. Uppskjutningsplattan för Vyuga AKS kan faktiskt vara alla flygfält som kan ta emot Il-76 transportflygplan och ha en viss uppsättning utrustning för att arbeta med missilsystem. Tack vare detta kan lanseringen av nyttolasten i omloppsbana utföras från nästan var som helst på planeten. Som ett resultat tillhandahålls en relativt enkel lansering av nyttolasten i omloppsbana med önskad lutning.
Enligt tillgängliga data förblir projektet för Vyuga -rymdsystemet från Lin Industrial -företaget för närvarande i förstadiestudierna. De allmänna egenskaperna hos projektet har fastställts, men den tekniska dokumentationen har ännu inte utvecklats. Det finns information enligt vilken den preliminära versionen av Vyuga -projektet inte fick godkännande av kunden som initierade utvecklingen, och som ett resultat lämnades utan finansiering. Enligt utvecklarens uppskattningar kräver den första etappen av forskningsarbetet finansiering på 3,2 miljoner rubel. Ytterligare arbete kommer att kräva nya investeringar. Samtidigt har uppskattningar av tid och finansiella kostnader som krävs för att slutföra projektet ännu inte klargjorts.
Det bör noteras att Vyuga AKS -projektet inte är den första sådana inhemska utvecklingen i sin klass. Arbetet i denna riktning i vårt land startade redan på sextiotalet av förra seklet och utfördes av flera organisationer med OKB-155 i spetsen. Målet med Spiral -projektet var att skapa ett komplex som kan använda ett hypersoniskt boosterflygplan, ett boosterblock etc. kretsande flygplan för att skjuta en nyttolast i omloppsbana. Det färdiga komplexet "Spiral" kunde användas för olika ändamål, främst inom militären.
Schemat för att använda Vyuga -rymdsystemet
Från slutet av sextiotalet till mitten av sjuttiotalet byggdes flera prototyper av lovande teknik som användes i olika tester. I synnerhet gjorde BOR -seriens fordon flera suborbital- och orbitalflygningar. För tester i atmosfären användes ett MiG-105.11-flygplan. Efter avslutad test avslutades arbetet med Spiral -projektet. Kunden ansåg att det nya Energia-Buran-projektet var mer lovande. Några prototyper byggda som en del av Spiral -programmet blev senare museiutställningar.
Sedan början av åttiotalet har NPO Molniya utvecklat projektet Multipurpose Aerospace System (MAKS). Det föreslogs att inkludera ett An-225-flygplan och ett orbitalflygplan med en extra bränsletank i detta system. Beroende på konfigurationen kan MAKS -komplexet leverera 7 eller 18 ton nyttolast i omloppsbana. Både automatisk last och bemannade versioner av systemet övervägdes.
På grund av problemen i början av nittiotalet avbröts arbetet med MAKS -projektet. Först 2012 rapporterades det om en möjlig återupptagande av arbetet och skapandet av en modern version av komplexet. Dessutom nämndes möjligheten att slutföra det befintliga projektet med andra flygplan etc. Såvitt är känt har inga särskilda framsteg gjorts under det förnyade MAKS -projektet sedan dess.
Det privata raket- och rymdföretaget "Lin Industrial" skapar för närvarande en ny version av ett lovande rymdkomplex som kan lösa olika problem av vetenskaplig och annan art. Vid det här laget har systemets allmänna utseende utarbetats och dess huvudsakliga egenskaper, egenskaper etc. har fastställts. Arbetet har dock ännu inte kunnat gå vidare på grund av brist på finansiering. Tiden får utvisa om utvecklarföretaget kommer att hitta en investerare och om det kommer att kunna föra ett intressant projekt till praktisk genomförande. Om projektet AKS "Vyuga" lyckas nå åtminstone tester med lanseringen av ett orbitalstadium i rymden, kommer det att bli en stor framgång för hela den inhemska rymdindustrin, både offentliga och privata. Det är dock fortfarande långt ifrån sådan framgång: projektet behöver fortfarande en lång utveckling.
