Viime vuosina ilmailu- ja avaruusalalla toimivien yksityisten yritysten kehitys on herättänyt erityistä kiinnostusta asiantuntijoiden ja suuren yleisön keskuudessa. Useat tämänkaltaiset ulkomaiset organisaatiot ovat jo esittäneet useita eri malleja eri luokista, joilla on erilaiset ominaisuudet. Samanlaisia järjestöjä toimii myös maassamme. Tähän mennessä on esitetty joitakin uusia kehityksiä tällä alalla. Niinpä Lin Industrial -yhtiö esitteli Vyuga -ilmailujärjestelmän projektin.
Vyuga -ilmailujärjestelmän (AKS) projektin on kehittänyt Moskovan Lin Industrial, yhteistyössä Skolkovon säätiön kanssa, nimettömän asiakkaan pyynnöstä. Hankkeen tavoitteena oli selvittää uudelleenkäytettävän kaksivaiheisen järjestelmän ulkonäkö, joka on suunniteltu ihmisten ja erilaisten lastien kiertämiseen. Samaan aikaan järjestelmän rajoitetun kantokyvyn vuoksi päätehtävänä pidetään erilaisten tieteellisten tutkimusten toteuttamista jne. Lisäksi järjestelmän sotilaallista käyttöä tiedusteluun tai korkean tarkkuuden aseiden kuljettajaan ei ole suljettu pois.
Ehdotetussa muodossa "Blizzard" -järjestelmällä on useita ominaisia etuja. Se tarjoaa järjestelmän kaikkien komponenttien täyden uudelleenkäytettävyyden, olemassa olevan kantolentokoneen käytön, mahdollisuuden asettaa kuorman kiertoradalle monenlaisilla kaltevuusalueilla sekä ympäristöturvallisuuden. Lisäksi lentotukialuksen käyttö mahdollistaa hyötykuormien käynnistämisen planeetan eri alueilta, mukaan lukien ne, jotka lähtevät asiakasmaan alueelta.
Yleiskuva AKS "Blizzardista" ennen nousua
Vyuga AKS -hankkeessa käytetään kompleksia, joka koostuu kolmesta pääkomponentista. Pääelementti, joka varmistaa muun suorituskyvyn, on kantolentokone, jossa on kiinnityssarja muiden laitteiden kuljettamiseen. Ensimmäistä vaihetta ehdotetaan myös käytettäväksi rakettimoottoreiden kanssa, mikä on vastuussa ns. kiertoradan vaihe. Jälkimmäinen on laite, joka pystyy lentämään sekä ilmakehässä että sen ulkopuolella. Kaikkien "Blizzard" -kompleksin elementtien on voitava palata tukikohtaan.
Organisaation kehittäjän mukaan Vyuga AKS: n luominen alkoi käytettävissä olevien ominaisuuksien tutkimuksella ja tarvittavien laitteiden parametrien määrittämisellä. Niinpä kompleksin hyötykuorma määritettiin 450 kg: n tasolle, joka laskettiin alhaiselle maankuormalle. On huomattava, että "Photon" -tyyppisillä satelliiteilla on samanlaiset kantavuusparametrit. Lisäksi, ottaen huomioon kompleksin eri osien laskelmat, määritettiin järjestelmän mahdollisten kantajien alue.
Päätettiin luopua sotilaskuljetuskoneista An-124 "Ruslan" ja An-225 "Mriya" liiallisen kantokyvyn vuoksi. Tu-160-ohjuskannatin ei sopinut, koska olemassa olevia tämän tyyppisiä ajoneuvoja on vähän. Tämän seurauksena tarkasteltiin vain M-55X Geofizika-, MiG-31- ja Il-76-lentokoneita. Lisälaskelmat osoittivat, että Geofizikaa ja MiG-31: tä ei voida käyttää ilma-avaruusjärjestelmän tehostelentokoneena. Näillä lentokoneilla on korkea käytännöllinen katto, mutta niiden hyötykuorma on riittämätön. Niiden avulla "Blizzardin" hyötykuorma ei voinut ylittää 50-60 kg, mikä ei vastannut alkuperäisiä laskelmia.
Kokoonpanokaavio
Siten ainoa järjestelmälle sopiva kantaja oli sotilaskuljetuskone Il-76. Tässäkään tapauksessa kaikki suunnitteluominaisuudet eivät kuitenkaan mahdollistaneet tekniikan käyttämistä ilman muutoksia. Laskelmat ovat osoittaneet, että tehostus- ja kiertoradan kuljettamiseen ja käynnistämiseen lentokone tarvitsee rakenteellista vahvistusta ja joidenkin uusien laitteiden asentamista. Tällaiset muutokset mahdollistivat nykyisten etujen täysimääräisen hyödyntämisen korkean kantokyvyn muodossa ja kompensoivat nykyisen korkeuden menetyksen verrattuna muihin mahdollisiin kuljettajiin.
"Blizzard" -projekti nykyisessä muodossaan mahdollistaa Il-76-koneen nykyaikaistamisen käyttämällä joitakin uusia yksiköitä. Lentokoneen tavaratilan keskiosaan ehdotetaan asennettavaksi erityinen tukiristikko, joka jakaa ohjusjärjestelmien painon uudelleen lentokoneen tehoelementteihin. Tämä tuote on avoin rakenne, jonka pituus on 12,9 m, leveys 3,3 m ja korkeus 2,7 m ja jonka yläosassa on ulkonevia elementtejä, jotka ulottuvat rungon ulkopuolelle. Aluksi ristikon ehdotettiin olevan hiilikuituvahvisteista muovia, mutta myöhemmin hanketta muutettiin lujuussyistä. Tuotteen tulee nyt koostua titaanielementeistä, joiden halkaisija on 85 mm. Tässä tapauksessa ristikon massa on 6,2 tonnia. Rakenteen yksinkertaistaminen on mahdollista vähentämällä ristikon alaosan osien paksuutta.
Kun ristikko on asennettu lentokoneeseen, sen rungon yläpinnalle ilmestyy useita solmuja, jotka kiinnitetään rakettijärjestelmän ensimmäiseen vaiheeseen. Heidän avullaan ehdotetaan kantolentokoneen yhdistämistä kompleksin muihin elementteihin. Kiinnikkeillä on oltava ohjausjärjestelmät, jotka mahdollistavat ohjusjärjestelmien vapauttamisen vaaditulla hetkellä.
Lin Industrialin suunnittelijat muodostivat alustavan suunnittelutyön ja tietokonemallinnuksen avulla tehdyn tutkimuksen tulosten perusteella AKS "Vyuga" ensimmäisen vaiheen yleisilmeen. Tämän tuotteen pitäisi olla suhteellisen suuri rakettivoimainen lentokone, joka on suunniteltu nopeuttamaan kiertorataa vaiheen erottamisen jälkeen tehostelentokoneesta. Tällaiset sovellusmenetelmät ovat johtaneet tarpeeseen kehittää joitakin suunnitteluominaisuuksia. Erityisesti oli välttämätöntä kehittää siipi ja vakaaja, jotka on suunniteltu vetämään ohjusjärjestelmä kantokoneesta erottamisen jälkeen.
Ristikon muotoilu ehdotetaan asennettavaksi tehostelentokoneeseen
Ensimmäisessä vaiheessa ehdotetaan melko yksinkertaista suunnittelua. Kaikki tämän tekniikan pääyksiköt on asennettava pitkänomaiseen ristikkoon, joka on rakenteen perusta. Ristikon päälle ehdotetaan polttoaineen ja hapettimen säiliöiden asentamista, joiden taakse moottori on sijoitettava. Tässä tapauksessa takasäiliön, toisin kuin edessä, on oltava monimutkaisempi, mikä on välttämätöntä kiertoradan oikean sijoittamisen kannalta. Ristikon alaosassa on tasojen kiinnitykset. Odotettujen mekaanisten ja lämpörasitusten vuoksi ensimmäisen vaiheen pitäisi saada lämpösuoja alemmalta rungolta.
Lentämiseen ilmakehässä heti kantajasta irrotuksen jälkeen ja laskeutumisen aikana "Blizzardin" ensimmäisessä vaiheessa on käytettävä joukkoa erilaisia lentokoneita. Ehdotetaan matalan siiven asentamista rungon keskiosaan. Lisäksi on kehitetty kaksivälinen häntäyksikkö, jossa on suhteellisen pienet vakaajat. On ehdotettu laskutelineen asentamista lentokoneen runkoon, mikä on välttämätöntä ensimmäisen vaiheen palauttamiseksi vaaditulle lentokentälle.
Tähän mennessä on raportoitu, että ensimmäisen vaiheen yhden pääelementin, hapettesäiliön, muoto on muodostunut. Tälle tuotteelle asetettiin korkeita vaatimuksia lujuuden, tilavuuden, tiiviyden ja muiden parametrien suhteen täytetyn nesteen maksimaalisen tuotannon tarpeeseen asti. Nämä vaatimukset ja nestemäisen hapen ominaisuudet huomioon ottaen säiliön yleinen rakenne määritettiin. Säiliön lieriömäisen sivupinnan tulee olla hiilikuitua epoksisidosaineella ja myös sisäpinnoite PMF-352-kalvon muodossa. Jälkimmäinen on tarpeen matalan lämpötilan hapettimen negatiivisten vaikutusten vähentämiseksi komposiittiosiin. Komposiittiosaan liimatut kehykset ja pohjat ehdotetaan valmistettavaksi alumiini-magnesiumseoksesta. Ohjauslevyt, putkistot ja muut tarvittavat osat tulee asentaa säiliön sisään.
Yleiskuva ensimmäisestä vaiheesta
Ensimmäisen vaiheen takaosaan ehdotetaan asennettavaksi yksikammioinen nestemäistä polttoainetta käyttävä rakettimoottori, jolla on vaaditut ominaisuudet. Kerosiinia ja nestemäistä happea käyttävän voimalaitoksen pitäisi näyttää kaasun ulosvirtausnopeus 3,4 km / s, mikä mahdollistaa vaadittujen työntöparametrien saavuttamisen. Ensimmäisen vaiheen suunnittelunopeus on noin 4720 m / s.
Kun kokonaispituus on 17,45 m, Vyuga AKS: n ensimmäisen vaiheen kuivapainon tulisi olla 3,94 tonnia ja kokonaispainon 30,4 tonnia. Suurin osa lähtöpainosta on polttoainetta: 7050 kg polttoainetta ja 19210 kg hapetinta.
Ensimmäisen vaiheen perärungolle ehdotetaan ns. kiertorata, joka on suunniteltu kuljettamaan hyötykuorma ja käynnistämään se vaaditulle liikeradalle / kiertoradalle. Tällaisten laitteiden toiminnan ominaispiirteet johtivat epätavallisen lavatyypin muodostumiseen. "Blizzardin" kiertoradalla tulisi olla virtaviivainen muoto lentokoneen rungon ulkoisista yksiköistä siten, että nenän yläreunan yläosa on kaareva ja hännän lohko on lähellä soikeaa. Pohjan, jossa on lämpösuojapinnoite, tulisi olla hieman kaareva.
Kiertoradan rungon yläosaan ehdotetaan laskuvarjoosastoa, ohjauslaiteosastoa, jonka takana on oltava suuri tilavuus kuorman vastaanottamiseksi. Näiden osastojen alla on paikat pallomaisten ja lieriömäisten polttoainesäiliöiden säiliöiden asentamiseen. Rungon häntäosa sijoitetaan moottorin alle. Rungon yläosaan voidaan asentaa luukun läpät, jotka on suunniteltu hyötykuorman asentamiseen lavan koteloon sekä sen poistamiseen ulkopuolelta, kun suoritetaan erilaisia töitä. Tällaista luukkua voidaan käyttää erityisesti aurinkopaneelien käyttöönottoon käytettäessä avaruusalusta kiertoradalla.
Kuvaus ensimmäisestä vaiheesta
Nykyisessä muodossaan Vyuga -hanke käsittää 5505 mm: n pituisen, 2604 mm: n leveyden ja 1,5 m: n kiertoradan rakentamisen, ja kiertoradan kuivapaino on 950 kg. Hyötykuorma - 450 kg. Yhdessä polttoaineen ja hapettimen kanssa laitteen tulee painaa 4,8 tonnia ja samalla laskelmien mukaan kerosiinin osuus on 914 kg ja hapetin 2486 kg. Tuotteen nopeuden tulisi olla jopa 4183 m / s.
Vyuga -ilmailujärjestelmän käyttöperiaatteet näyttävät melko yksinkertaisilta ja mahdollistavat hyötykuorman asettamisen vaaditulle liikeradalle tai matalalle vertailuradalle mahdollisimman pienin kustannuksin. Tehtävää valmisteltaessa vaadittu hyötykuorma on asennettava kiertoradan lastiruumaan. Tämä laite asetetaan sitten ensimmäiseen vaiheeseen ja koko järjestelmä asennetaan tehostelentokoneen kiinnikkeisiin. Kun molempien vaiheiden säiliöt on täytetty kerosiinilla ja nestemäisellä hapella, Vyuga AKS voi aloittaa toimintansa.
Järjestelmän toiminnan ensimmäinen vaihe edellyttää lentotukialuksen miehistön oikeaa toimintaa. IL-76, jonka rungossa on "Blizzard" -elementtejä, pitäisi nousta 10 km: n korkeuteen ja halutulla kurssilla mennä ohjusjärjestelmän laukaisualueelle. Lisäksi ehdotetaan irrottamista, minkä jälkeen ensimmäisen vaiheen tulisi siirtyä pois kantolaitteesta ja käynnistää ylläpidettävä neste moottori. Kantolentokone saa vuorostaan mahdollisuuden palata lentokentälle. Jatkolento suoritetaan vaiheittain itsenäisesti ja käyttämällä omia ohjausjärjestelmiämme.
Ensimmäisessä vaiheessa on polttoainetta, jota tarvitaan moottorin käyttämiseen 185 sekunnin ajan. Tänä aikana kiertorataa kiihdytetään nousemalla tiettyyn korkeuteen. Ensimmäisen vaiheen avulla Vyuga AKS: n pitäisi nousta 96 km: n korkeuteen ja tuoda kiertorata vaaditulle liikeradalle. Polttoaineen loppumisen jälkeen kiertorata poistuu. Kiertoradan vaihe liikkuu edelleen tiettyä liikerataa pitkin, kun taas ensimmäisen on aloitettava suunnittelu ja otettava kurssi laskeutumispaikalle. Nopeutta laskettaessa ja hidasnettaessa ensimmäisen vaiheen on lopulta laskeuduttava olemassa olevalla laskutelineellä käyttäen "lentokone" -menetelmää. Laskeutumisen jälkeen lavalle voidaan tehdä tarvittavat huoltotoimenpiteet, mikä mahdollistaa sen käytön uudelleen.
Yleiskuva kiertoradasta
Erottamisen jälkeen kiertoradan vaiheeseen tulisi sisällyttää oma moottori ja suorittaa poistuminen tietylle kiertoradalle. Täydellä hyötykuormalla moottoria on mahdollista käyttää 334 sekuntia nousemalla kiertoradalle, jonka korkeus on 200 km. Kun olet saapunut kiertoradalle vaadituilla parametreilla, hyötykuorma tieteellisten laitteiden tai muiden laitteiden muodossa voi aloittaa työnsä. Suoritettuaan määrätyt tehtävät kiertorata voi palata Maalle.
Deorboitumista varten ehdotetaan jarrutusimpulssin käyttöä, joka siirtää kiertoradan laskeutumisradalle. Lämpösuojan ja virtaviivaisen rungon avulla lava astuu ilmakehän tiheisiin kerroksiin ilman riskejä ja poistuu laskeutumisalueelle. Tietyllä korkeudella ehdotetaan laskuvarjoa, joka on vastuussa laitteen pehmeästä laskeutumisesta. Laskeutumista "lentokoneen kaltaiseksi" ei tarjota teknisistä ja toiminnallisista syistä. Laskeutumisen jälkeen teknikot voivat aloittaa työskentelyn hyötykuormalla. Lisäksi suunnitteilla on kiertoradan ylläpito ja valmistautuminen seuraavaan lentoon.
Samanlaista algoritmia Vyuga AKS: n käyttöön ehdotetaan tieteelliseen käyttöön. Lisäksi harkitaan mahdollisuutta käyttää tällaista tekniikkaa asevoimien hyväksi. Tässä tapauksessa ilmailu- ja avaruusjärjestelmä voi kiertorata -aseman sijasta vastaanottaa taisteluvälineitä, joilla on vaaditut ominaisuudet. Tämän kompleksin version tarkkoja parametreja ei kuitenkaan ole vielä määritetty. Tällä hetkellä harkitaan vain mahdollisuutta luoda taisteluversio "Blizzardista" ja määritellään sen mahdollisia käyttöalueita.
Vyuga AKS: n taisteluversio voi olla iskujärjestelmän kantaja tai keino pysäyttää vihollisen avaruusalus. Jälkimmäisessä tapauksessa voidaan saavuttaa korkea taistelutyön tehokkuus, mikä johtuu mahdollisuudesta sijoittaa taisteluvälineitä melko yksinkertaisesti eri parametrien kiertoratoille. Tällaisten ideoiden toteuttamiseen voi kuitenkin liittyä joitain vaikeuksia. Ensinnäkin vaikeudet on liitettävä hyötykuorman massarajoituksiin. Jopa kiertoradan vaiheen täydellinen korvaaminen erityisellä taistelujärjestelmällä ei mahdollista luoda yli useita tonneja painavaa tuotetta.
Kiertoradan vaihe, alhaalta, pohja ei esitetty. Valkoinen on runko, sininen on polttoainesäiliö, punainen on moottori, oranssi on laskuvarjoosasto, harmaa on hyötykuorma
Ilmailu- ja avaruusjärjestelmän ehdotettu arkkitehtuuri mahdollistaa tiettyjen etujen saamisen muihin samankaltaisia tarkoituksia koskeviin komplekseihin verrattuna. Vyuga -hankkeen tärkeimmät edut, jotka voivat antaa merkittävän positiivisen taloudellisen vaikutuksen, ovat olemassa olevan kantolentokoneen käyttö (joka kuitenkin vaatii huomattavia muutoksia) sekä palautettavat rakettivaiheet. Mahdollisuus käyttää ensimmäistä ja kiertorataa useita vaiheita asettaa erityisiä vaatimuksia niiden suunnittelulle, ensisijaisesti moottoreiden ominaisuuksille, mutta voi johtaa huomattavaan yksittäisten laukaisujen kustannusten alenemiseen.
Hankkeen toinen ominainen etu on "siteen" puuttuminen olemassa oleviin avaruusportteihin. Vyuga AKS: n laukaisualusta voi itse asiassa olla mikä tahansa lentokenttä, joka kykenee vastaanottamaan Il-76-kuljetuskoneita ja jolla on tietty joukko laitteita ohjusjärjestelmien kanssa työskentelemiseen. Tämän ansiosta hyötykuorma voidaan laukaista kiertoradalle melkein mistä tahansa planeetalta. Seurauksena on, että hyötykuorma käynnistetään suhteellisen yksinkertaisesti kiertoradalle vaaditulla kaltevuudella.
Saatavilla olevien tietojen mukaan Lin Industrial -yhtiön Vyuga -ilmailujärjestelmän projekti on tällä hetkellä alustavien tutkimusten vaiheessa. Hankkeen yleiset piirteet on määritetty, mutta teknistä dokumentaatiota ei ole vielä kehitetty. On olemassa tietoja, joiden mukaan Vyuga -hankkeen alustava versio ei saanut kehityksen aloittaneen asiakkaan hyväksyntää ja jäi näin ollen ilman rahoitusta. Kehittäjän arvioiden mukaan tutkimustyön ensimmäinen vaihe vaatii rahoitusta 3,2 miljoonaa ruplaa. Jatkotyö vaatii uusia investointeja. Samaan aikaan arvioita hankkeen loppuunsaattamiseen tarvittavasta ajasta ja rahoituskustannuksista ei ole vielä selvitetty.
On huomattava, että Vyuga AKS -hanke ei ole luokkansa ensimmäinen tällainen kotimainen kehitys. Työ tähän suuntaan maassamme alkoi jo viime vuosisadan 60-luvulla, ja sen suorittivat useat OKB-155: n johtamat organisaatiot. Spiral -projektin tavoitteena oli luoda kompleksi, joka kykenee käyttämään hypersonic -tehostelentokoneita, tehostinlohkoa jne. lentokoneen kierto kiertämällä hyötykuorma kiertoradalle. Valmista kompleksia "Spiral" voitaisiin käyttää eri tarkoituksiin, pääasiassa armeijassa.
Vyuga -ilmailujärjestelmän käyttökaavio
60-luvun lopulta 1970-luvun puoliväliin rakennettiin useita lupaavan tekniikan prototyyppejä, joita käytettiin eri testeissä. Erityisesti BOR -sarjan ajoneuvot tekivät useita ala- ja kiertoratoja. Ilmakehän testeissä käytettiin MiG-105.11-konetta. Testien päätyttyä Spiral -projektin työ lopetettiin. Asiakas piti uutta Energia-Buran-projektia lupaavampana. Jotkut prototyypit, jotka on rakennettu osana spiraaliohjelmaa, tulivat myöhemmin museonäyttelyiksi.
Kahdeksankymmentäluvun alusta lähtien NPO Molniya on kehittänyt MAKS (Multipurpose Aerospace System) -hanketta. Ehdotettiin, että tähän järjestelmään sisällytetään An-225-kantolentokone ja kiertoratalentokone, jossa on ylimääräinen polttoainesäiliö. Kokoonpanosta riippuen MAKS -kompleksi voi toimittaa 7 tai 18 tonnia hyötykuormaa kiertoradalle. Sekä automaattinen rahti että miehitetty versio järjestelmästä otettiin huomioon.
MAKS -projektin työ lopetettiin 1990 -luvun alun ongelmien vuoksi. Vasta vuonna 2012 raportoitiin mahdollisesta työn jatkamisesta ja kompleksin modernin version luomisesta. Lisäksi mainittiin mahdollisuus viimeistellä olemassa oleva hanke käyttämällä muita lentotukialuksia jne. Sikäli kuin tiedetään, uudistetun MAKS -hankkeen aikana ei ole tapahtunut erityistä edistystä sen jälkeen.
Yksityinen raketti- ja avaruusyhtiö "Lin Industrial" luo parhaillaan uutta versiota lupaavasta ilmailukompleksista, joka kykenee ratkaisemaan erilaisia tieteellisiä ja muita ongelmia. Tähän mennessä järjestelmän yleinen ulkonäkö on laadittu ja sen pääpiirteet, ominaisuudet jne. On määritetty. Työ ei kuitenkaan ole vielä edennyt rahoituksen puutteen vuoksi. Aika näyttää, löytääkö kehittäjäyritys sijoittajan ja pystyykö se tuomaan mielenkiintoisen projektin käytännön toteutukseen. Jos AKS "Vyuga" -projekti onnistuu saavuttamaan ainakin testit käynnistämällä kiertoradan avaruuteen, se on suuri menestys koko kotimaiselle avaruusalalle, sekä julkiselle että yksityiselle. Se on kuitenkin vielä kaukana tällaisesta menestyksestä: hanke vaatii vielä pitkää kehitystä.
