Rozvoj súkromných spoločností pôsobiacich v leteckom priemysle v posledných rokoch vzbudil mimoriadny záujem odborníkov i širokej verejnosti. Mnoho zahraničných organizácií tohto druhu už predstavilo niekoľko rôznych návrhov rôznych tried s rôznymi charakteristikami. Podobné organizácie pôsobia aj u nás. Doteraz bol predstavený určitý nový vývoj v tejto oblasti. Spoločnosť Lin Industrial teda predstavila projekt leteckého systému Vyuga.
Projekt leteckého a kozmického systému Vyuga (AKS) vyvinula na žiadosť nemenovaného zákazníka moskovská spoločnosť Lin Industrial, pracujúca s pomocou nadácie Skolkovo. Cieľom projektu bolo vypracovať vzhľad opakovane použiteľného dvojstupňového systému určeného na vynesenie ľudí a rôznych nákladov na obežnú dráhu. Vzhľadom na obmedzenú nosnosť systému sa zároveň za hlavnú úlohu považuje implementácia rôznych vedeckých štúdií atď. Okrem toho nie je vylúčené vojenské použitie systému na účely prieskumu alebo ako nosič vysoko presných zbraní.
V navrhovanej forme má systém "Blizzard" niekoľko charakteristických výhod. Poskytuje plnú opätovnú použiteľnosť všetkých súčastí systému, využitie existujúceho nosného lietadla, možnosť umiestnenia nákladu na obežnú dráhu v širokom rozsahu sklonov, ako aj bezpečnosť životného prostredia. Použitie dopravného lietadla okrem toho umožňuje vypúšťanie užitočných nákladov z rôznych oblastí planéty vrátane tých, ktoré štartujú z územia zákazníckej krajiny.
Celkový pohľad na AKS „Blizzard“pred štartom
Projekt Vyuga AKS zahŕňa použitie komplexu pozostávajúceho z troch hlavných komponentov. Hlavným prvkom, ktorý zaisťuje výkon ostatných, je nosné lietadlo so sadou úchytov na prepravu zvyšného zariadenia. Tiež sa navrhuje využiť prvý stupeň s raketovými motormi, ktorý je zodpovedný za zrýchlenie tzv. orbitálna fáza. Ten je zariadením, ktoré dokáže lietať v atmosfére aj mimo nej. Všetky prvky komplexu „Blizzard“sa musia vedieť vrátiť na základňu.
Podľa vývojára organizácie sa vytvorenie Vyuga AKS začalo štúdiom dostupných schopností a určením parametrov požadovaného vybavenia. Užitočné zaťaženie komplexu bolo teda stanovené na úrovni 450 kg, čo bolo znížené na nízke zaťaženie zeme. Poznamenáva sa, že technologické satelity typu „Photon“majú podobné parametre nosnosti. Ďalej, s prihliadnutím na výpočty pre rôzne prvky komplexu, bol určený rozsah potenciálnych nosičov systému.
Z dôvodu nadmernej nosnosti bolo rozhodnuté opustiť vojenské dopravné lietadlo An-124 „Ruslan“a An-225 „Mriya“. Nosič rakiet Tu-160 sa nezmestil kvôli malému počtu existujúcich vozidiel tohto typu. V dôsledku toho sa uvažovalo iba o lietadlách M-55X Geofizika, MiG-31 a Il-76. Ďalšie výpočty ukázali, že Geofizika a MiG-31 nemožno použiť ako pomocné lietadlo pre letecký systém. Tieto lietadlá majú vysoký praktický strop, ale majú nedostatočné užitočné zaťaženie. Pri ich použití nemohlo užitočné zaťaženie „Blizzardu“prekročiť 50-60 kg, čo nezodpovedalo pôvodným výpočtom.
Schéma montáže
Jediným vhodným nosičom systému teda bolo vojenské dopravné lietadlo Il-76. Avšak ani v tomto prípade nie všetky konštrukčné prvky umožňovali používať techniku bez akýchkoľvek úprav. Výpočty ukázali, že na prepravu a spustenie posilňovacích a orbitálnych etáp potrebuje lietadlo konštrukčné zosilnenie a inštaláciu nového zariadenia. Takéto úpravy umožnili plne využiť existujúce výhody vo forme vysokej nosnosti a tiež kompenzovať existujúcu stratu nadmorskej výšky v porovnaní s inými potenciálnymi nosičmi.
Projekt „Blizzard“v súčasnej podobe počíta s modernizáciou lietadla Il-76 s využitím niektorých nových jednotiek. V centrálnej časti nákladného priestoru lietadla je navrhnuté namontovať špeciálny nosný priehradový nosník, ktorý prerozdelí hmotnosť raketových systémov na energetické prvky lietadla. Tento výrobok je prelamovaná konštrukcia s dĺžkou 12,9 m, šírkou 3,3 m a výškou 2,7 m s vystupujúcimi prvkami v hornej časti, ktoré presahujú trup. Pôvodne bol priehradový nosník vyrobený z plastu vystuženého uhlíkovými vláknami, ale neskôr sa z dôvodu pevnosti projekt zmenil. Výrobok by teraz mal pozostávať z titánových prvkov s priemerom 85 mm. V tomto prípade je hmotnosť priehradového nosníka 6, 2 t. Určité zjednodušenie konštrukcie je možné znížením hrúbky častí spodnej časti priehradového nosníka.
Po inštalácii priehradového nosníka na lietadlo sa na hornom povrchu jeho trupu objaví niekoľko uzlov na dokovanie s prvým stupňom raketového systému. S ich pomocou sa navrhuje spojiť nosné lietadlo s inými prvkami komplexu. Držiaky musia mať riadiace systémy, ktoré umožňujú vypustenie raketových systémov v požadovanom okamihu.
Na základe výsledkov predbežných projekčných prác a výskumu s využitím počítačového modelovania tvorili dizajnéri „Lin Industrial“celkový vzhľad prvej etapy AKS „Vyuga“. Tento produkt by mal byť relatívne veľkým raketovým lietadlom určeným na urýchlenie orbitálneho stupňa po oddelení od pomocného lietadla. Takéto metódy aplikácie viedli k potrebe vypracovať niektoré konštrukčné prvky. Zvlášť bolo potrebné vyvinúť krídlo a stabilizátor určený na stiahnutie raketového systému z nosného lietadla po oddelení.
Konštrukcia priehradového nosníka navrhnutá pre inštaláciu na pomocné lietadlo
Navrhuje sa pomerne jednoduchý dizajn prvej etapy. Všetky hlavné jednotky tejto techniky musia byť namontované na predĺženom priehradovom nosníku, ktorý je základom konštrukcie. Na vrch priehradovej väzby sa navrhuje namontovať nádrže na palivo a okysličovadlo, za ktoré by mal byť umiestnený motor. V tomto prípade musí mať zadná nádrž, na rozdiel od prednej, zložitejší tvar, ktorý je potrebný pre správne umiestnenie orbitálneho stupňa. V spodnej časti priehradového nosníka sú upevnenia pre lietadlá. Vzhľadom na očakávané mechanické a tepelné namáhanie by mal prvý stupeň dostať tepelnú ochranu zo spodného trupu.
Na let v atmosfére bezprostredne po oddelení od nosiča a počas pristávania musí prvý stupeň „Blizzardu“použiť sadu rôznych lietadiel. Navrhuje sa namontovať nízke krídlo do centrálnej časti trupu. Bola tiež vyvinutá chvostová jednotka s dvoma rebrami s relatívne malými stabilizátormi. Do draku sa navrhuje namontovať podvozok, ktorý je potrebný na návrat prvého stupňa na požadované letisko.
Teraz sa uvádza, že bol vytvorený tvar jedného z hlavných prvkov prvého stupňa, nádrže na oxidačné činidlo. Na tento výrobok boli kladené vysoké požiadavky z hľadiska pevnosti, objemu, tesnosti a ďalších parametrov až do potreby maximálnej výroby naplnenej kvapaliny. S prihliadnutím na tieto požiadavky a vlastnosti kvapalného kyslíka bol určený všeobecný dizajn nádrže. Valcovitý bočný povrch nádrže by mal byť vyrobený z uhlíkových vlákien s epoxidovým spojivom a tiež by mal mať vnútorný povlak vo forme filmu PMF-352. Ten je potrebný na zníženie negatívneho vplyvu nízkoteplotného oxidačného činidla na kompozitné diely. Rámy a spodky vlepené do kompozitnej časti sú navrhnuté tak, aby boli vyrobené zo zliatiny hliníka a horčíka. Vo vnútri nádrže by mali byť inštalované priehradky, potrubia a ďalšie potrebné časti.
Celkový pohľad na prvú etapu
Do chvostovej časti prvého stupňa sa navrhuje namontovať jednokomorový raketový motor na kvapalné palivo s požadovanými vlastnosťami. Elektráreň využívajúca petrolej a kvapalný kyslík by mala vykazovať rýchlosť odtoku plynu na úrovni 3,4 km / s, čo umožní dosiahnutie požadovaných parametrov ťahu. Konštrukčná rýchlosť prvého stupňa je asi 4720 m / s.
Prvá etapa Vyuga AKS by mala mať celkovú dĺžku 17,45 m suchú hmotnosť 3,94 t a plnú štartovaciu hmotnosť 30,4 t. Väčšinu počiatočnej hmotnosti tvorí palivo: 7050 kg paliva a 19 210 kg okysličovadla.
K zadnému trupu prvého stupňa sa navrhuje pripevniť tzv. orbitálny stupeň určený na prepravu užitočného zaťaženia a jeho spustenie na požadovanú dráhu / obežnú dráhu. Charakteristické vlastnosti prevádzky takéhoto zariadenia viedli k vytvoreniu neobvyklého typu pódia. Orbitálny stupeň „Blizzardu“by mal mať zjednodušený tvar vonkajších jednotiek draku s ogiválnou hornou časťou nosovej kapucne a časťou chvostového bloku blízko oválu. Spodok s tepelne tieniacim povlakom by mal mať mierne zakrivený tvar.
V hornej časti trupu orbitálneho stupňa je navrhnuté umiestnenie parašutistického oddielu, oddelenia ovládacieho zariadenia, za ktorým musí byť veľký objem pre uloženie užitočného zaťaženia. Pod týmito oddeleniami sú umiestnené miesta na montáž sférických a valcových nádrží na palivové komponenty. Chvostová časť trupu je umiestnená pod motorom. V hornej časti trupu je možné nainštalovať poklopové klapky určené na montáž užitočného zaťaženia do krytu pódia, ako aj na jeho odstránenie vonku pri vykonávaní rôznych prác. Takýto poklop je možné predovšetkým použiť na rozmiestnenie solárnych panelov pri použití kozmickej lode v orbitálnej konfigurácii.
Opis prvej etapy
V súčasnej podobe projekt Vyuga zahŕňa výstavbu orbitálneho pódia s dĺžkou 5505 mm, šírkou 2604 mm a výškou 1,5 m. Suchá hmotnosť orbitálneho stupňa je 950 kg. Užitočné zaťaženie - 450 kg. Spolu s dodávkou paliva a okysličovadla by zariadenie malo vážiť 4,8 t. Súčasne je podľa výpočtov podiel petroleja 914 kg a okysličovadla 2486 kg. Rýchlosť produktu by mala byť až 4183 m / s.
Princípy používania leteckého systému Vyuga vyzerajú celkom jednoducho a umožňujú umiestnenie užitočného zaťaženia na požadovanú trajektóriu alebo na nízku referenčnú obežnú dráhu s minimálnymi potrebnými nákladmi. Pri príprave na úlohu musí byť v nákladnom priestore orbitálneho stupňa nainštalované požadované užitočné zaťaženie. Toto zariadenie sa potom umiestni na prvý stupeň a kompletný systém sa namontuje na úchytky pomocného lietadla. Po naplnení nádrží oboch stupňov petrolejom a tekutým kyslíkom môže Vyuga AKS začať pracovať.
Prvá etapa prevádzky systému vyžaduje správnu činnosť posádky nosného lietadla. IL-76 s prvkami „Blizzard“na trupe by mal stúpať do nadmorskej výšky 10 km a s požadovaným kurzom ísť do štartovacej oblasti raketového systému. Ďalej sa navrhuje odpojenie, po ktorom by sa prvý stupeň mal vzdialiť od nosiča a zapnúť udržiavací kvapalinový motor. Dopravné lietadlo zase dostane príležitosť vrátiť sa na svoje letisko. Ďalší let sa vykonáva po etapách nezávisle a pomocou našich vlastných riadiacich systémov.
Prvý stupeň má dodávku paliva potrebného na prevádzku motora po dobu 185 s. Počas tejto doby sa orbitálny stupeň zrýchľuje so stúpaním do danej nadmorskej výšky. Pomocou prvej etapy by sa mal Vyuga AKS zdvihnúť do nadmorskej výšky 96 km a priviesť orbitálny stupeň na požadovanú trajektóriu. Po vyčerpaní paliva orbitálny stupeň vypadne. Orbitálna fáza sa naďalej pohybuje po danej trajektórii, pričom prvá musí ísť do plánovania a absolvovať kurz na miesto pristátia. Pri znižovaní a spomaľovaní rýchlosti musí prvý stupeň nakoniec pristáť s existujúcim podvozkom pomocou metódy „lietadlo“. Po pristátí môže pódium prejsť potrebnou údržbou, ktorá umožňuje jeho opätovné použitie.
Celkový pohľad na orbitálne štádium
Po oddelení by mal orbitálny stupeň zahŕňať vlastný motor a vykonať výjazd na danú obežnú dráhu. Pri plnom užitočnom zaťažení je možné nechať motor pracovať 334 sekúnd so stúpaním na obežnú dráhu s nadmorskou výškou 200 km. Po vstupe na obežnú dráhu s požadovanými parametrami môže užitočné zaťaženie vo forme vedeckého zariadenia alebo iného zariadenia začať svoju prácu. Po dokončení zadaných úloh sa orbitálna fáza môže vrátiť na Zem.
Na deorbitáciu sa navrhuje použiť brzdný impulz, ktorý prenáša orbitálny stupeň na trajektóriu pristátia. S pomocou tepelnej ochrany a efektívneho trupu sa pódium bez rizík dostane do hustých vrstiev atmosféry a vystúpi do pristávacej plochy. V danej výške sa navrhuje otvoriť padák, ktorý je zodpovedný za mäkké pristátie zariadenia. Pristátie „podobné lietadlu“nie je k dispozícii z technických a prevádzkových dôvodov. Po pristátí môžu technici začať pracovať s užitočným zaťažením. Okrem toho sa plánuje vykonať údržbu orbitálneho stupňa s následnou prípravou na nový let.
Podobný algoritmus na používanie Vyuga AKS je navrhnutý na vedecké použitie. Okrem toho sa zvažuje možnosť použitia takejto technológie v záujme ozbrojených síl. V tomto prípade môže letecký a kozmický systém namiesto orbitálneho stupňa dostať bojové vybavenie s požadovanými vlastnosťami. Presné parametre tejto verzie komplexu však ešte neboli stanovené. V súčasnosti sa zvažuje iba možnosť vytvorenia bojovej verzie „Blizzardu“a určujú sa možné oblasti jeho aplikácie.
Bojová verzia Vyuga AKS môže byť nosičom úderného systému alebo prostriedkom na zachytenie nepriateľských vesmírnych lodí. V druhom prípade je možné dosiahnuť vysokú účinnosť bojovej práce poskytnutú možnosťou pomerne jednoduchého nasadenia bojovej techniky na obežnú dráhu s rôznymi parametrami. Realizácia takýchto myšlienok však môže byť spojená s určitými ťažkosťami. V prvom rade musia byť ťažkosti spojené s obmedzeniami hmotnosti užitočného zaťaženia. Dokonca aj úplná výmena orbitálneho stupňa špeciálnym bojovým systémom neumožní vytvoriť výrobok s hmotnosťou viac ako niekoľko ton.
Orbitálny stupeň, pohľad zdola, spodok nie je zobrazený. Biely je trup, modrý je palivová nádrž, červený je motor, oranžový je padací priestor, sivý je priestor užitočného zaťaženia
Navrhovaná architektúra leteckého systému umožňuje získať určité výhody oproti iným komplexom podobného účelu. Hlavnými výhodami projektu Vyuga, ktoré môžu poskytnúť významný pozitívny ekonomický efekt, je použitie existujúceho nosného lietadla (napriek tomu však potrebuje znateľné úpravy), ako aj návratných raketových stupňov. Možnosť viacnásobného použitia prvého a obežného stupňa kladie špecifické požiadavky na ich konštrukciu, predovšetkým na vlastnosti motorov, ale môže viesť k citeľnému zníženiu nákladov na jednotlivé štarty.
Druhou charakteristickou výhodou projektu je absencia „väzby“na existujúce vesmírne prístavy. Odpaľovacou rampou pre Vyuga AKS môže byť v skutočnosti akékoľvek letisko, ktoré môže prijímať dopravné lietadlá Il-76 a ktoré má určitú sadu zariadení na prácu s raketovými systémami. Vďaka tomu je možné vynesenie užitočného zaťaženia na obežnú dráhu vykonať takmer odkiaľkoľvek na planéte. Vďaka tomu je zaistené relatívne jednoduché vypustenie užitočného zaťaženia na obežnú dráhu s požadovaným sklonom.
Podľa dostupných údajov v súčasnej dobe zostáva projekt leteckého systému Vyuga od spoločnosti Lin Industrial v štádiu predbežných štúdií. Všeobecné vlastnosti projektu boli stanovené, ale technická dokumentácia ešte nebola vyvinutá. Existujú informácie, podľa ktorých predbežná verzia projektu Vyuga nedostala súhlas zákazníka, ktorý inicioval jeho vývoj, a v dôsledku toho zostal bez financovania. Podľa odhadov vývojára si prvá etapa výskumných prác vyžaduje financovanie vo výške 3,2 milióna rubľov. Ďalšia práca si vyžiada nové investície. Zároveň odhady času a finančných nákladov potrebných na dokončenie projektu ešte neboli objasnené.
Treba poznamenať, že projekt Vyuga AKS nie je prvým takým domácim vývojom vo svojej triede. Práce v tomto smere u nás začali už v šesťdesiatych rokoch minulého storočia a vykonalo ich niekoľko organizácií na čele s OKB-155. Cieľom projektu Spiral bolo vytvoriť komplex schopný používať hypersonické posilňovacie lietadlo, posilňovací blok atď. obiehajúce lietadlo na vypustenie užitočného zaťaženia na obežnú dráhu. Hotový komplex „Špirála“by mohol byť použitý na rôzne účely, predovšetkým v armáde.
Schéma používania leteckého systému Vyuga
Od konca šesťdesiatych do polovice sedemdesiatych rokov bolo postavených niekoľko prototypov sľubnej technológie, ktoré boli použité v rôznych testoch. Najmä vozidlá radu BOR vykonali niekoľko suborbitálnych a orbitálnych letov. Na testy v atmosfére bolo použité lietadlo MiG-105.11. Po dokončení testov boli práce na projekte Spiral ukončené. Nový projekt Energia-Buran považoval zákazník za sľubnejší. Niektoré prototypy postavené v rámci programu Spiral sa neskôr stali múzejnými exponátmi.
NPO Molniya od začiatku osemdesiatych rokov vyvíja projekt viacúčelového leteckého systému (MAKS). Do tohto systému bolo navrhnuté zahrnúť nosné lietadlo An-225 a orbitálne lietadlo s prídavnou palivovou nádržou. V závislosti od konfigurácie by komplex MAKS mohol na obežnú dráhu dopraviť 7 alebo 18 ton užitočného zaťaženia. Uvažovalo sa o automatickom náklade aj o verziách s posádkou.
Pre problémy začiatku deväťdesiatych rokov boli práce na projekte MAKS ukončené. Až v roku 2012 sa objavili správy o možnom obnovení práce a vytvorení modernej verzie komplexu. Okrem toho bola spomenutá možnosť dokončenia existujúceho projektu pomocou iných nosných lietadiel atď. Pokiaľ je známe, od tej doby sa v priebehu obnoveného projektu MAKS nedosiahol žiadny konkrétny pokrok.
Súkromná raketová a vesmírna spoločnosť „Lin Industrial“v súčasnosti vytvára novú verziu sľubného leteckého a kozmického komplexu schopného riešiť rôzne problémy vedeckého a iného charakteru. Teraz je už celkový vzhľad systému vypracovaný a boli určené jeho hlavné vlastnosti, vlastnosti atď. Práce však zatiaľ nemohli pokračovať v dôsledku nedostatku financií. Čas ukáže, či si developerská spoločnosť nájde investora a či bude schopná priniesť zaujímavý projekt do praktickej implementácie. Ak sa projektu AKS „Vyuga“podarí dosiahnuť aspoň testy s vypustením orbitálneho stupňa do vesmíru, bude to veľký úspech pre celý domáci vesmírny priemysel, verejný aj súkromný. K takémuto úspechu má však stále ďaleko: projekt stále potrebuje dlhé pokračovanie vývoja.
