V zadnjih letih je razvoj zasebnih podjetij, ki delujejo v vesoljski industriji, pritegnil posebno zanimanje strokovnjakov in širše javnosti. Številne tovrstne tuje organizacije so že predstavile več različnih modelov različnih razredov z različnimi značilnostmi. Podobne organizacije delujejo tudi pri nas. Do danes je bilo predstavljenih nekaj novih dosežkov na tem področju. Tako je podjetje Lin Industrial predstavilo projekt vesoljskega sistema Vyuga.
Projekt vesoljskega sistema Vyuga (AKS) je razvilo moskovsko podjetje Lin Industrial, ki je sodelovalo s pomočjo fundacije Skolkovo, na zahtevo neimenovanega kupca. Cilj projekta je bil oblikovati videz dvostopenjskega sistema za večkratno uporabo, namenjenega za pošiljanje ljudi in različnih tovorov v orbito. Hkrati se zaradi omejene nosilnosti sistema kot glavna naloga šteje izvajanje različnih znanstvenih študij itd. Poleg tega ni izključena vojaška uporaba sistema za izvajanje izvidništva ali kot nosilec visoko natančnega orožja.
V predlagani obliki ima sistem "Blizzard" številne značilne prednosti. Zagotavlja popolno ponovno uporabo vseh sestavnih delov sistema, uporabo obstoječih nosilnih letal, možnost postavitve tovora v orbite v različnih naklonih, pa tudi okoljsko varnost. Poleg tega uporaba letala -nosilca omogoča izstrelitev tovora iz različnih regij planeta, vključno s tistimi, ki vzletijo z ozemlja države stranke.
Splošen pogled na AKS "Blizzard" pred vzletom
Projekt Vyuga AKS vključuje uporabo kompleksa, sestavljenega iz treh glavnih sestavnih delov. Glavni element, ki zagotavlja zmogljivost počitka, je letalo -nosilec z nizom nosilcev za prevoz preostale opreme. Predlagana je tudi uporaba prve stopnje z raketnimi motorji, ki je odgovorna za pospeševanje t.i. orbitalna stopnja. Slednji je aparat, ki lahko leti tako v ozračju kot zunaj njega. Vsi elementi kompleksa "Blizzard" se morajo vrniti v bazo.
Po navedbah organizacije-razvijalca se je ustvarjanje Vyuga AKS začelo s preučevanjem razpoložljivih zmogljivosti in določitvijo parametrov potrebne opreme. Tako je bila koristna obremenitev kompleksa določena na ravni 450 kg, kar je privedlo do nizke obremenitve blizu zemlje. Opozoriti je treba, da imajo tehnološki sateliti tipa "Photon" podobne parametre nosilnosti. Nadalje je bilo ob upoštevanju izračunov za različne elemente kompleksa določeno območje potencialnih nosilcev sistema.
Odločeno je bilo, da se vojaška transportna letala An-124 "Ruslan" in An-225 "Mriya" opustijo zaradi prevelike nosilnosti. Raketni nosilec Tu-160 se ni prilegal zaradi majhnega števila obstoječih vozil te vrste. Posledično so upoštevali le letala M-55X Geofizika, MiG-31 in Il-76. Nadaljnji izračuni so pokazali, da Geofizike in MiG-31 ni mogoče uporabiti kot ojačevalno letalo za vesoljski sistem. Ta letala imajo visoko praktično mejo, vendar nimajo dovolj tovora. Z njihovo uporabo nosilnost "Blizzarda" ni mogla presegati 50-60 kg, kar ni ustrezalo prvotnim izračunom.
Shema montaže
Tako je bil za sistem edini primeren nosilec vojaško transportno letalo Il-76. Vendar tudi v tem primeru vse oblikovalske lastnosti niso omogočile uporabe tehnike brez kakršnih koli sprememb. Izračuni so pokazali, da letalo potrebuje strukturno okrepitev in namestitev nove opreme za prevoz in izstrelitev ojačevalne in orbitalne stopnje. Takšne spremembe so omogočile v celoti uresničitev obstoječih prednosti v obliki visoke nosilnosti in kompenzacijo obstoječe izgube nadmorske višine v primerjavi z drugimi potencialnimi prevozniki.
Projekt "Blizzard" v sedanji obliki predvideva posodobitev letala Il-76 z uporabo nekaterih novih enot. V osrednjem delu tovornega prostora letala se predlaga namestitev posebne podporne rešetke, ki prerazporedi težo raketnih sistemov na močne elemente letala. Ta izdelek je odprta konstrukcija z dolžino 12,9 m, širino 3,3 m in višino 2,7 m z štrlečimi elementi v zgornjem delu, ki segajo čez trup trupa. Sprva so predlagali, da bo nosilec izdelan iz plastike, ojačane z ogljikovimi vlakni, kasneje pa so ga zaradi trdnosti projekt spremenili. Izdelek bi moral biti sestavljen iz titanovih elementov s premerom 85 mm. V tem primeru je masa nosilca 6,2 tone. Nekatera poenostavitev konstrukcije je možna z zmanjšanjem debeline delov spodnjega dela nosilca.
Po namestitvi nosilca na letalo se na zgornji površini trupa pojavi več vozlišč za priklop s prvo stopnjo raketnega sistema. Z njihovo pomočjo se predlaga, da se letalo -nosilec poveže z drugimi elementi kompleksa. Nosilci morajo imeti nadzorne sisteme, ki omogočajo sprostitev raketnih sistemov v zahtevanem trenutku.
Na podlagi rezultatov predhodnega projektantskega dela in raziskav z uporabo računalniškega modeliranja so oblikovalci "Lin Industrial" oblikovali splošno podobo prve stopnje AKS "Vyuga". Ta izdelek bi moral biti razmeroma veliko letalo na raketni pogon, namenjeno pospeševanju orbitalne stopnje po ločitvi od letala za dvig. Takšne metode uporabe so povzročile potrebo po izdelavi nekaterih oblikovnih značilnosti. Zlasti je bilo treba razviti krilo in stabilizator, namenjen umiku raketnega sistema iz letala -nosilca po ločitvi.
Konstrukcija rešetke, predlagana za vgradnjo na letalo za dvig
Predlagana je dokaj preprosta zasnova prve stopnje. Vse glavne enote te tehnike morajo biti nameščene na podolgovato rešetko, ki je osnova konstrukcije. Na vrh nosilca je predlagano namestitev rezervoarjev za gorivo in oksidant, za katerimi je treba postaviti motor. V tem primeru mora imeti zadnji rezervoar v nasprotju s sprednjim bolj kompleksno obliko, ki je potrebna za pravilno postavitev orbitalne stopnje. Na spodnjem delu nosilca so predvidene pritrditve za ravnine. Zaradi pričakovanih mehanskih in toplotnih obremenitev bi morala prva stopnja prejeti toplotno zaščito od spodnjega trupa.
Za let v ozračje takoj po ločitvi od nosilca in med pristankom mora prva stopnja "Blizzard" uporabiti niz različnih letal. Predlaga se namestitev nizkega krila v osrednji del trupa. Razvita je bila tudi repna enota z dvema plavuti s sorazmerno majhnimi stabilizatorji. Predlaga se, da se v okvir letala vstavi podvozje, ki je potrebno za vrnitev prve stopnje na zahtevano letališče.
Do sedaj so poročali, da je nastala oblika enega glavnih elementov prve stopnje, rezervoarja za oksidant. Za ta izdelek so bile postavljene visoke zahteve glede trdnosti, prostornine, tesnosti in drugih parametrov, vse do potrebe po največji proizvodnji napolnjene tekočine. Ob upoštevanju teh zahtev in značilnosti tekočega kisika je bila določena splošna zasnova rezervoarja. Cilindrična stranska površina rezervoarja mora biti izdelana iz ogljikovih vlaken z epoksi vezivom, prav tako pa mora imeti notranjo prevleko v obliki filma PMF-352. Slednje je potrebno za zmanjšanje negativnega vpliva nizkotemperaturnega oksidanta na sestavljene dele. Predlagani okvirji in dna, zlepljeni v sestavljeni del, so izdelani iz aluminijevo-magnezijeve zlitine. Odprtine, cevovode in druge potrebne dele je treba namestiti v rezervoar.
Splošni pogled na prvo stopnjo
Predlaga se, da se v repni del prve stopnje namesti enokomorni raketni motor s tekočim pogonom z zahtevanimi lastnostmi. Elektrarna bi morala z uporabo kerozina in tekočega kisika pokazati hitrost odtoka plina na ravni 3,4 km / s, kar bo omogočilo doseganje zahtevanih parametrov potiska. Načrtovana hitrost prve stopnje je približno 4720 m / s.
S skupno dolžino 17,45 m bi morala imeti prva stopnja motorja Vyuga AKS suho težo 3,94 tone, polna izstrelitvena masa pa 30,4 tone. Večina začetne mase je gorivo: 7050 kg goriva in 19,210 kg oksidanta.
Na zadnji del trupa prve stopnje se predlaga pritrditev t.i. orbitalna stopnja, namenjena za prevoz tovora in njegovo izstrelitev na zahtevano pot / orbito. Značilnosti delovanja take opreme so privedle do nastanka nenavadne vrste odra. Orbitalna stopnja "Blizzarda" bi morala imeti poenostavljeno obliko zunanjih enot letalskega ogrodja z ogivalnim zgornjim delom nosnega izreza in odsekom repnega bloka blizu ovala. Dno s toplotno zaščitno prevleko mora imeti rahlo ukrivljeno obliko.
V zgornjem delu trupa orbitalne stopnje je predlagano, da se namesti predal za padala, predel za krmilno opremo, za katerim mora biti velika prostornina za namestitev tovora. Pod temi predelki so predvidena mesta za namestitev sferičnih in cilindričnih rezervoarjev za sestavne dele goriva. Repni del trupa je nameščen pod motorjem. V zgornji del trupa se lahko namestijo lopute, namenjene za montažo tovora v ohišje odra, pa tudi za njegovo odstranitev zunaj pri izvajanju različnih del. Zlasti takšno loputo lahko uporabimo za namestitev sončnih kolektorjev pri uporabi vesoljskega plovila v orbitalni konfiguraciji.
Opis prve stopnje
V svoji sedanji obliki projekt Vyuga vključuje izgradnjo orbitalne stopnje dolžine 5505 mm, širine 2604 mm in višine 1,5 m. Suha masa orbitalne stopnje je 950 kg. Nosilnost - 450 kg. Skupaj z dobavo goriva in oksidanta naj bi aparat tehtal 4,8 tone, hkrati pa je po izračunih delež kerozina 914 kg, oksidanta pa 2486 kg. Hitrost izdelka mora biti do 4183 m / s.
Načela uporabe vesoljskega sistema Vyuga so videti precej preprosta in omogočajo, da se tovor postavi na zahtevano pot ali v nizko referenčno orbito z minimalnimi potrebnimi stroški. Pri pripravi naloge je treba v tovorni prostor orbitalne stopnje namestiti zahtevano nosilnost. Ta naprava je nato postavljena na prvo stopnjo, celoten sistem pa je nameščen na nosilcih letala za dvig. Po polnjenju rezervoarjev obeh stopenj s petrolejem in tekočim kisikom lahko Vyuga AKS začne delovati.
Prva stopnja delovanja sistema zahteva pravilno delovanje posadke letalskega letala. IL-76 z elementi "Blizzard" na trupu bi se moral dvigniti na nadmorsko višino 10 km in z želeno smerjo iti na območje izstrelitve raketnega sistema. Nadalje se predlaga odklop, po katerem se mora prva stopnja oddaljiti od nosilca in vklopiti motor za vzdrževanje tekočine. Nosilno letalo dobi priložnost, da se vrne na svoje letališče. Nadaljnji let poteka po stopnjah neodvisno in z uporabo lastnih krmilnih sistemov.
Prva stopnja ima zalogo goriva, potrebno za delovanje motorja 185 s. V tem času se orbitalna stopnja pospeši z vzponom na določeno višino. S pomočjo prve stopnje naj bi se Vyuga AKS dvignila na nadmorsko višino 96 km in pripeljala orbitalno stopnjo na zahtevano pot. Ko zmanjka goriva, se orbitalna stopnja spusti. Orbitalna stopnja se še naprej premika po določeni poti, prva pa mora iti v načrtovanje in ubrati smer do pristajalnega mesta. Z zmanjševanjem in upočasnjevanjem hitrosti mora prva stopnja sčasoma pristati z obstoječim podvozjem po metodi "letala". Po pristanku lahko oder opravi potrebno vzdrževanje, kar mu omogoča ponovno uporabo.
Splošni pogled na orbitalno stopnjo
Po ločitvi mora orbitalna stopnja vključevati lasten motor in izvesti izhod v dano orbito. Pri polni nosilnosti je motor mogoče upravljati 334 sekund z vzponom v orbito z nadmorsko višino 200 km. Po vstopu v orbito z zahtevanimi parametri lahko tovor v obliki znanstvene ali druge opreme začne delovati. Ko opravite dodeljene naloge, se lahko orbitalna stopnja vrne na Zemljo.
Za izhod iz orbite je predlagana uporaba zavornega impulza, ki orbitalno stopnjo prenese na pristajalno pot. S pomočjo toplotne zaščite in racionaliziranega trupa oder brez nevarnosti vstopi v goste plasti ozračja in izstopi v pristajalno območje. Na določeni višini se predlaga odpiranje padala, ki je odgovorno za mehko pristajanje aparata. Pristanek "letalu podoben" ni zagotovljen iz tehničnih in operativnih razlogov. Po pristanku lahko tehniki začnejo delati z nosilnostjo. Poleg tega se načrtuje vzdrževanje orbitalne stopnje s kasnejšo pripravo na nov let.
Podoben algoritem za uporabo Vyuga AKS je predlagan za znanstveno uporabo. Poleg tega se preučuje možnost uporabe takšne tehnologije v interesu oboroženih sil. V tem primeru lahko vesoljski sistem namesto orbitalne stopnje sprejme bojno opremo z zahtevanimi lastnostmi. Vendar natančni parametri te različice kompleksa še niso določeni. Trenutno se preučuje le možnost ustvarjanja bojne različice "Blizzard" in določajo se možna področja njegove uporabe.
Bojna različica Vyuga AKS je lahko nosilec udarnega sistema ali sredstvo za prestrezanje sovražnikovih vesoljskih plovil. V slednjem primeru je mogoče doseči visoko učinkovitost bojnega dela, kar omogoča možnost dokaj enostavne namestitve bojne opreme v orbite z različnimi parametri. Izvajanje takšnih idej pa je lahko povezano z nekaterimi težavami. Najprej je treba težave povezati z omejitvami mase tovora. Tudi popolna zamenjava orbitalne stopnje s posebnim bojnim sistemom ne bo omogočila izdelave izdelka, ki tehta več kot nekaj ton.
Orbitalna stopnja, pogled od spodaj, dno ni prikazano. Bela je trup, modra so rezervoarji za gorivo, rdeča je motor, oranžna je prostor za padala, siva je prostor za tovor
Predlagana arhitektura vesoljskega sistema omogoča pridobivanje nekaterih prednosti pred drugimi kompleksi podobnega namena. Glavne prednosti projekta Vyuga, ki lahko prinese pomemben pozitiven gospodarski učinek, so uporaba obstoječih letalskih nosilcev (kljub temu pa potrebujejo opazne spremembe), pa tudi povratne raketne stopnje. Možnost večkratne uporabe prve in orbitalne stopnje nalaga posebne zahteve njihovi zasnovi, predvsem značilnostim motorjev, lahko pa povzroči opazno znižanje stroškov posameznih izstrelitev.
Druga značilna prednost projekta je odsotnost "vezave" na obstoječa vesoljska letališča. Izstrelilna ploščad za Vyuga AKS je lahko dejansko vsako letališče, ki lahko sprejme transportna letala Il-76 in ima določen nabor opreme za delo z raketnimi sistemi. Zahvaljujoč temu je mogoče izstrelitev tovora v orbito izvesti skoraj povsod na planetu. Posledično je zagotovljen razmeroma preprost izstrelitev tovora v orbito z zahtevanim naklonom.
Po razpoložljivih podatkih je trenutno projekt vesoljskega sistema Vyuga podjetja Lin Industrial še vedno v fazi predhodnih študij. Splošne značilnosti projekta so bile določene, tehnična dokumentacija pa še ni razvita. Obstajajo podatki, po katerih predhodna različica projekta Vyuga ni prejela odobritve stranke, ki je začela njegov razvoj, in je zaradi tega ostala brez sredstev. Po ocenah razvijalca prva faza raziskovalnega dela zahteva financiranje v višini 3,2 milijona rubljev. Nadaljnje delo bo zahtevalo nove naložbe. Hkrati ocene časovnih in finančnih stroškov, potrebnih za dokončanje projekta, še niso pojasnjene.
Treba je opozoriti, da projekt Vyuga AKS ni prvi takšen domači razvoj v svojem razredu. Delo v tej smeri se je pri nas začelo že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja in ga je izvajalo več organizacij na čelu z OKB-155. Cilj projekta Spiral je bil ustvariti kompleks, ki bi lahko uporabljal hiperzvočno ojačevalno letalo, ojačevalni blok itd. letenje v orbiti za izstrelitev tovora v orbito. Pripravljen kompleks "Spiral" se lahko uporablja za različne namene, predvsem v vojski.
Shema uporabe vesoljskega sistema Vyuga
Od poznih šestdesetih do sredine sedemdesetih let je bilo izdelanih več prototipov obetavne tehnologije, ki so bili uporabljeni pri različnih testih. Zlasti so vozila serije BOR opravila več suborbitalnih in orbitalnih letov. Za preskuse v ozračju je bilo uporabljeno letalo MiG-105.11. Po zaključku preskusov je bilo delo na projektu Spiral zaključeno. Naročnik je menil, da je nov projekt Energia-Buran bolj obetaven. Nekateri prototipi, zgrajeni v okviru programa Spiral, so kasneje postali muzejski eksponati.
Od začetka osemdesetih let NPO Molniya razvija projekt večnamenskega vesoljskega sistema (MAKS). Predlagano je bilo, da se v ta sistem vključijo letalo-nosilec An-225 in orbitalno letalo z dodatnim rezervoarjem za gorivo. Odvisno od konfiguracije bi lahko kompleks MAKS v orbito dostavil 7 ali 18 ton tovora. Upoštevali so različice sistema s samodejnim tovorom in posadko.
Zaradi težav v začetku devetdesetih je bilo delo na projektu MAKS prekinjeno. Šele leta 2012 so se pojavila poročila o možnem nadaljevanju dela in ustvarjanju sodobne različice kompleksa. Poleg tega je bila omenjena možnost dokončanja obstoječega projekta z uporabo drugih letalskih letal itd. Kolikor je znano, od takrat pri prenovljenem projektu MAKS ni bilo nobenega posebnega napredka.
Zasebno raketno -vesoljsko podjetje "Lin Industrial" trenutno ustvarja novo različico obetavnega letalsko -vesoljskega kompleksa, ki lahko reši različne probleme znanstvene in druge narave. Doslej je bila izdelana splošna podoba sistema in določene njegove glavne značilnosti, značilnosti itd. Delo pa zaradi pomanjkanja sredstev še ni moglo napredovati. Čas bo pokazal, ali bo podjetje za razvijalce našlo vlagatelja in ali bo lahko zanimiv projekt pripeljalo do praktične izvedbe. Če bo projektu AKS "Vyuga" uspelo doseči vsaj preizkuse z izstrelitvijo orbitalne stopnje v vesolje, bo to velik uspeh za celotno domačo vesoljsko industrijo, tako javno kot zasebno. Vendar je do takšnega uspeha še daleč: projekt še vedno potrebuje dolgotrajen razvoj.
