In de afgelopen jaren heeft de ontwikkeling van particuliere bedrijven die actief zijn in de lucht- en ruimtevaartindustrie bijzondere aandacht getrokken van specialisten en het grote publiek. Een aantal buitenlandse organisaties van dit type heeft al verschillende ontwerpen van verschillende klassen met verschillende kenmerken gepresenteerd. Ook in ons land zijn soortgelijke organisaties actief. Tot op heden zijn er enkele nieuwe ontwikkelingen op dit gebied gepresenteerd. Zo presenteerde het bedrijf Lin Industrial een project van het Vyuga-lucht- en ruimtevaartsysteem.
Het project van het Vyuga-lucht- en ruimtevaartsysteem (AKS) is ontwikkeld door het Moskouse bedrijf Lin Industrial, in samenwerking met de Skolkovo Foundation, op verzoek van een niet nader genoemde klant. Het doel van het project was om het uiterlijk uit te werken van een herbruikbaar tweetraps systeem dat is ontworpen om mensen en verschillende ladingen in een baan om de aarde te brengen. Tegelijkertijd wordt, vanwege de beperkte draagkracht van het systeem, het uitvoeren van verschillende wetenschappelijke studies, enz. als de hoofdtaak beschouwd. Daarnaast is militair gebruik van het systeem voor het uitvoeren van verkenningen of als drager van precisiewapens niet uitgesloten.
In de voorgestelde vorm heeft het "Blizzard"-systeem een aantal kenmerkende voordelen. Het biedt volledige herbruikbaarheid van alle componenten van het systeem, het gebruik van het bestaande vliegdekschip, de mogelijkheid om de lading in banen in een breed scala van hellingen te plaatsen, evenals milieuveiligheid. Bovendien maakt het gebruik van een draagvliegtuig het mogelijk om ladingen te lanceren vanuit verschillende regio's van de planeet, inclusief die welke opstijgen vanaf het grondgebied van het land van de klant.
Algemeen beeld van de AKS "Blizzard" voor het opstijgen
Het Vyuga AKS-project omvat het gebruik van een complex dat bestaat uit drie hoofdcomponenten. Het belangrijkste element dat de prestaties van de rest garandeert, is het draagvliegtuig met een set steunen voor het transporteren van de rest van de apparatuur. Er wordt ook voorgesteld om de eerste trap te gebruiken met raketmotoren, die verantwoordelijk is voor de versnelling van de zogenaamde. orbitaal stadium. Dit laatste is een apparaat dat zowel in de atmosfeer als daarbuiten kan vliegen. Alle elementen van het "Blizzard"-complex moeten kunnen terugkeren naar de basis.
Volgens de organisatie-ontwikkelaar begon de oprichting van de Vyuga AKS met het bestuderen van de beschikbare mogelijkheden en het bepalen van de parameters van de benodigde apparatuur. Dus het laadvermogen van het complex werd bepaald op het niveau van 450 kg, tot een lage bijna-aardebelasting gebracht. Opgemerkt wordt dat technologische satellieten van het type "Photon" vergelijkbare parameters van draagvermogen hebben. Verder werd, rekening houdend met berekeningen voor verschillende elementen van het complex, het bereik van potentiële dragers van het systeem bepaald.
Er werd besloten om de militaire transportvliegtuigen An-124 "Ruslan" en An-225 "Mriya" te verlaten vanwege een te groot draagvermogen. De Tu-160 raketdrager paste niet vanwege het kleine aantal bestaande voertuigen van dit type. Als gevolg hiervan werden alleen de M-55X Geofizika, MiG-31 en Il-76 vliegtuigen overwogen. Nadere berekeningen toonden aan dat Geofizika en MiG-31 niet kunnen worden gebruikt als boostervliegtuig voor het ruimtevaartsysteem. Deze vliegtuigen hebben een hoog praktisch plafond, maar hebben onvoldoende laadvermogen. Met hun gebruik kon het laadvermogen van de "Blizzard" niet groter zijn dan 50-60 kg, wat niet overeenkwam met de oorspronkelijke berekeningen.
Montageschema:
De enige geschikte drager voor het systeem was dus het militaire transportvliegtuig Il-76. Maar zelfs in dit geval maakten niet alle ontwerpkenmerken het mogelijk om de techniek zonder enige aanpassingen te gebruiken. Berekeningen hebben aangetoond dat het vliegtuig voor het transport en de lancering van de booster- en orbitale fasen structurele versterking en de installatie van wat nieuwe apparatuur nodig heeft. Dergelijke aanpassingen maakten het mogelijk om de bestaande voordelen in de vorm van een hoog draagvermogen volledig te realiseren en om het bestaande hoogteverlies in vergelijking met andere potentiële dragers te compenseren.
Het "Blizzard"-project in zijn huidige vorm voorziet in de modernisering van het Il-76-vliegtuig met het gebruik van enkele nieuwe eenheden. In het centrale deel van het vrachtcompartiment van het vliegtuig wordt voorgesteld een speciale steunbalk te monteren die het gewicht van de raketsystemen herverdeelt over de aandrijfelementen van het vliegtuig. Dit product is een opengewerkte constructie met een lengte van 12,9 m, een breedte van 3,3 m en een hoogte van 2,7 m met uitstekende elementen in het bovenste deel die verder reiken dan de romp. Aanvankelijk werd voorgesteld om de truss te maken van met koolstofvezel versterkte kunststof, maar later, om redenen van sterkte, werd het project gewijzigd. Het product moet nu bestaan uit titanium elementen met een diameter van 85 mm. In dit geval is de massa van de truss 6, 2 ton. Enige vereenvoudiging van de constructie is mogelijk door de dikte van de delen van het onderste deel van de truss te verminderen.
Nadat de truss op het vliegtuig is geïnstalleerd, verschijnen er verschillende knooppunten op het bovenoppervlak van de romp om te koppelen aan de eerste trap van het raketsysteem. Met hun hulp wordt voorgesteld om het draagvliegtuig te verbinden met andere elementen van het complex. Mounts moeten controlesystemen hebben waarmee raketsystemen op het vereiste moment kunnen worden losgelaten.
Op basis van de resultaten van voorlopig ontwerpwerk en onderzoek met behulp van computermodellering, vormden de ontwerpers van "Lin Industrial" het algemene uiterlijk van de eerste fase van de AKS "Vyuga". Dit product zou een relatief groot raketaangedreven vliegtuig moeten zijn, ontworpen om een orbitale fase te versnellen na scheiding van het boostervliegtuig. Dergelijke toepassingsmethoden hebben geleid tot de noodzaak om enkele ontwerpkenmerken uit te werken. In het bijzonder was het nodig om een vleugel en een stabilisator te ontwikkelen om het raketsysteem na scheiding van het draagvliegtuig terug te trekken.
Truss-ontwerp voorgesteld voor installatie op een boostervliegtuig
Een vrij eenvoudig ontwerp van de eerste fase wordt voorgesteld. Alle hoofdeenheden van deze techniek moeten op een langwerpige truss worden gemonteerd, die de basis van de constructie vormt. Op de top van de truss wordt voorgesteld om de brandstof- en oxidatietanks te monteren, waarachter de motor moet worden geplaatst. In dit geval moet de achterste tank, in tegenstelling tot de voorste, een complexere vorm hebben, wat nodig is voor de juiste plaatsing van de orbitale fase. Op het onderste deel van de truss zijn bevestigingen voor de vlakken aangebracht. Vanwege de verwachte mechanische en thermische spanningen, moet de eerste trap thermische bescherming krijgen van de onderste romp.
Voor een vlucht in de atmosfeer onmiddellijk na de scheiding van het vliegdekschip en tijdens de landing, moet de eerste fase van de "Blizzard" een reeks verschillende vliegtuigen gebruiken. Voorgesteld wordt om een lage vleugel in het centrale deel van de romp te monteren. Er is ook een staartstuk met twee vinnen met relatief kleine stabilisatoren ontwikkeld. Er wordt voorgesteld om een landingsgestel in het casco te monteren, wat nodig is om de eerste trap terug te brengen naar het vereiste vliegveld.
Inmiddels is gemeld dat de vorm van een van de belangrijkste elementen van de eerste fase, de oxidatietank, is gevormd. Aan dit product werden hoge eisen gesteld op het gebied van sterkte, volume, dichtheid en andere parameters, tot aan de behoefte aan maximale productie van de gevulde vloeistof. Rekening houdend met deze vereisten en de kenmerken van vloeibare zuurstof, werd het algemene ontwerp van de tank bepaald. Het cilindrische zijoppervlak van de tank moet zijn gemaakt van koolstofvezel met een epoxybindmiddel en moet ook een binnencoating krijgen in de vorm van een PMF-352-film. Dit laatste is nodig om de negatieve impact van een oxidatiemiddel bij lage temperatuur op composietonderdelen te verminderen. Frames en bodems die in het composietdeel zijn gelijmd, worden voorgesteld om te worden gemaakt van een aluminium-magnesiumlegering. Baffles, pijpleidingen en andere noodzakelijke onderdelen moeten in de tank worden geïnstalleerd.
Algemeen beeld van de eerste etappe
Voorgesteld wordt om een eenkamer-raketmotor met vloeibare stuwstof met de vereiste eigenschappen in het staartgedeelte van de eerste trap te monteren. De krachtcentrale, die kerosine en vloeibare zuurstof gebruikt, moet de uitstroomsnelheid van het gas op het niveau van 3,4 km / s laten zien, waardoor de vereiste stuwkrachtparameters kunnen worden bereikt. De ontwerpsnelheid van de eerste trap is ongeveer 4720 m/s.
Met een totale lengte van 17,45 m zou de eerste trap van de Vyuga AKS een droog gewicht van 3,94 ton moeten hebben en een volledig lanceringsgewicht van 30,4 ton. Het grootste deel van het startgewicht is brandstof: 7050 kg brandstof en 19.210 kg oxidatiemiddel.
Aan de achterste romp van de eerste trap wordt voorgesteld om de zogenaamde te bevestigen. een orbitaal platform ontworpen om de lading te transporteren en te lanceren in het vereiste traject / baan. De karakteristieke kenmerken van de werking van dergelijke apparatuur leidden tot de vorming van een ongewoon type podium. De orbitale fase van de "Blizzard" moet een gestroomlijnde vorm hebben van de externe eenheden van het casco met het ogivale bovenste deel van de neusstroomlijnkap en het gedeelte van het staartblok bijna ovaal. De bodem met een hittewerende coating moet een licht gebogen vorm hebben.
In het bovenste deel van de orbitale platformromp wordt voorgesteld om een parachutecompartiment te plaatsen, een compartiment voor controleapparatuur, waarachter een groot volume moet zijn om de nuttige lading op te nemen. Onder deze compartimenten zijn plaatsen voorzien voor het monteren van bolvormige en cilindrische tanks voor brandstofcomponenten. Het staartgedeelte van de romp is onder de motor geplaatst. In het bovenste deel van de romp kunnen luikkleppen worden geïnstalleerd, ontworpen om de lading in de podiumbehuizing te monteren en om deze naar buiten te verwijderen bij het uitvoeren van verschillende werkzaamheden. Een dergelijk luik kan met name worden gebruikt om zonnepanelen te plaatsen wanneer het ruimtevaartuig in een orbitale configuratie wordt gebruikt.
Beschrijving van de eerste fase
In zijn huidige vorm omvat het Vyuga-project de constructie van een orbitaal platform van 5505 mm lang, 2604 mm breed en 1,5 m hoog. De droge massa van het orbitale platform is 950 kg. Laadvermogen - 450 kg. Samen met de toevoer van brandstof en oxidatiemiddel zou het apparaat 4,8 ton moeten wegen. Tegelijkertijd is volgens berekeningen het aandeel kerosine 914 kg en het oxidatiemiddel 2486 kg. De snelheid van het product mag maximaal 4183 m/s zijn.
De principes van het gebruik van het Vyuga-luchtvaartsysteem zien er vrij eenvoudig uit en maken het mogelijk om de lading op het vereiste traject of in een lage referentiebaan te plaatsen met de minimaal noodzakelijke kosten. Ter voorbereiding op de taak moet de vereiste nuttige lading in het laadruim van de orbitale fase worden geïnstalleerd. Dit apparaat wordt vervolgens op de eerste trap geplaatst en het complete systeem wordt op de steunen van het boostervliegtuig gemonteerd. Na het vullen van de tanks van beide trappen met kerosine en vloeibare zuurstof kan de Vyuga AKS aan de slag.
De eerste fase van de werking van het systeem vereist de juiste werking van de bemanning van het vervoerdervliegtuig. IL-76 met elementen van "Blizzard" op de romp moet stijgen tot een hoogte van 10 km en met de gewenste koers naar het lanceergebied van het raketsysteem gaan. Verder wordt voorgesteld om te ontkoppelen, waarna de eerste trap van de drager moet worden verwijderd en de ondersteunende vloeistofmotor moet worden ingeschakeld. Het vliegdekschip krijgt op zijn beurt de kans om terug te keren naar zijn vliegveld. Verdere vlucht wordt uitgevoerd in fasen zelfstandig en met behulp van onze eigen controlesystemen.
De eerste trap heeft een voorraad brandstof die nodig is om de motor 185 s te laten werken. Gedurende deze tijd wordt de orbitale fase versneld met opstijging naar een bepaalde hoogte. Met behulp van de eerste etappe moet de Vyuga AKS naar een hoogte van 96 km stijgen en de orbitale etappe naar het vereiste traject brengen. Nadat de brandstof opraakt, valt de orbitale fase. De orbitale fase blijft langs een bepaald traject bewegen, terwijl de eerste in de planning moet gaan en een koers naar de landingsplaats moet volgen. Door de snelheid te verlagen en te vertragen, moet de eerste trap uiteindelijk landen met het bestaande landingsgestel, met behulp van de "vliegtuig"-methode. Na de landing kan het podium het nodige onderhoud ondergaan, waardoor het opnieuw gebruikt kan worden.
Algemeen beeld van de orbitale fase
Na scheiding moet de orbitale fase zijn eigen motor bevatten en een uitgang naar een bepaalde baan uitvoeren. Bij vollast is het mogelijk om de motor 334 seconden te laten draaien met een opstijging naar een baan met een hoogte van 200 km. Na het binnengaan van een baan met de vereiste parameters, kan de lading in de vorm van wetenschappelijke apparatuur of andere apparatuur zijn werk beginnen. Nadat de toegewezen taken zijn voltooid, kan de orbitale fase terugkeren naar de aarde.
Voor het deorbiteren wordt voorgesteld om een remimpuls te gebruiken, die de orbitale fase overbrengt naar het landingstraject. Met behulp van thermische bescherming en een gestroomlijnde romp betreedt het podium zonder risico de dichte lagen van de atmosfeer en verlaat het de landingsplaats. Op een bepaalde hoogte wordt voorgesteld om de parachute te openen, die verantwoordelijk is voor de zachte landing van het apparaat. Landing "vliegtuigachtig" is om technische en operationele redenen niet voorzien. Na de landing kunnen technici aan de slag met de payload. Daarnaast is het de bedoeling om onderhoud aan de orbitale fase uit te voeren met daaropvolgende voorbereiding voor een nieuwe vlucht.
Een soortgelijk algoritme voor het gebruik van de Vyuga AKS wordt voorgesteld voor wetenschappelijk gebruik. Daarnaast wordt gekeken naar de mogelijkheid om dergelijke technologie in te zetten in het belang van de krijgsmacht. In dit geval kan het ruimtevaartsysteem, in plaats van een orbitale fase, gevechtsuitrusting met de vereiste kenmerken ontvangen. De exacte parameters van deze versie van het complex zijn echter nog niet bepaald. Op dit moment wordt alleen de mogelijkheid overwogen om een gevechtsversie van de "Blizzard" te maken en worden mogelijke toepassingsgebieden bepaald.
De gevechtsversie van de Vyuga AKS kan een drager zijn van een aanvalssysteem of een middel om vijandelijke ruimtevaartuigen te onderscheppen. In het laatste geval kan een hoge efficiëntie van gevechtswerk worden verkregen, door de mogelijkheid van een vrij eenvoudige inzet van gevechtsuitrusting in banen met verschillende parameters. De implementatie van dergelijke ideeën kan echter met enkele moeilijkheden gepaard gaan. Allereerst moeten de moeilijkheden worden geassocieerd met de beperkingen van de massa van de nuttige lading. Zelfs een volledige vervanging van de orbitale fase door een speciaal gevechtssysteem zal het niet mogelijk maken om een product te maken dat meer dan enkele tonnen weegt.
Orbitaal podium, onderaanzicht, bodem niet getoond. Wit is de romp, blauw is de brandstoftanks, rood is de motor, oranje is het parachutecompartiment, grijs is het laadcompartiment
De voorgestelde architectuur van het ruimtevaartsysteem maakt het mogelijk om enkele voordelen te behalen ten opzichte van andere complexen met een vergelijkbaar doel. De belangrijkste voordelen van het Vyuga-project, dat een aanzienlijk positief economisch effect kan hebben, zijn het gebruik van het bestaande vliegdekschip (desalniettemin moeten er merkbare wijzigingen worden aangebracht), evenals herbruikbare rakettrappen. De mogelijkheid van meervoudig gebruik van de eerste en orbitale trappen stelt specifieke eisen aan hun ontwerp, vooral aan de kenmerken van de motoren, maar kan leiden tot een merkbare verlaging van de kosten van individuele lanceringen.
Het tweede kenmerkende voordeel van het project is de afwezigheid van een "band" met de bestaande ruimtehavens. Het lanceerplatform voor de Vyuga AKS kan eigenlijk elk vliegveld zijn dat in staat is om Il-76 transportvliegtuigen te ontvangen en een bepaalde uitrusting heeft voor het werken met raketsystemen. Hierdoor kan de lancering van de lading in een baan om de aarde worden uitgevoerd vanaf bijna overal op de planeet. Als resultaat wordt een relatief eenvoudige lancering van de lading in een baan om de aarde met de vereiste hellingshoek verschaft.
Volgens de beschikbare gegevens bevindt het project van het Vyuga-lucht- en ruimtevaartsysteem van het bedrijf Lin Industrial zich momenteel in de fase van voorbereidende studies. De algemene kenmerken van het project zijn vastgesteld, maar de technische documentatie is nog niet ontwikkeld. Er is informatie volgens welke de voorlopige versie van het Vyuga-project niet de goedkeuring kreeg van de klant die de ontwikkeling ervan startte en als gevolg daarvan geen financiering kreeg. Volgens schattingen van de ontwikkelaar vereist de eerste fase van het onderzoekswerk een bedrag van 3,2 miljoen roebel. Verdere werkzaamheden zullen nieuwe investeringen vergen. Tegelijkertijd zijn er nog geen inschattingen gemaakt van de tijd en financiële kosten die nodig zijn om het project te voltooien.
Opgemerkt moet worden dat het Vyuga AKS-project niet de eerste dergelijke binnenlandse ontwikkeling in zijn klasse is. Het werk in deze richting begon in ons land in de jaren zestig van de vorige eeuw en werd uitgevoerd door verschillende organisaties onder leiding van OKB-155. Het doel van het Spiral-project was om een complex te creëren dat in staat is om een hypersonisch boostervliegtuig, een boosterblok, enz. in een baan om de aarde draaiende vliegtuigen om een lading in een baan om de aarde te lanceren. Het kant-en-klare complex "Spiral" kon voor verschillende doeleinden worden gebruikt, voornamelijk in het leger.
Het schema van het gebruik van het Vyuga-lucht- en ruimtevaartsysteem
Van eind jaren zestig tot midden jaren zeventig werden verschillende prototypes van veelbelovende technologie gebouwd, die in verschillende tests werden gebruikt. In het bijzonder maakten de voertuigen van de BOR-serie verschillende suborbitale en orbitale vluchten. Voor tests in de atmosfeer werd een MiG-105.11-vliegtuig gebruikt. Na afronding van de tests werd het werk aan het Spiral-project stopgezet. De klant vond het nieuwe Energia-Buran-project veelbelovender. Sommige prototypes die als onderdeel van het Spiral-programma werden gebouwd, werden later museumexposities.
Sinds het begin van de jaren tachtig ontwikkelt NPO Molniya het project Multipurpose Aerospace System (MAKS). Er werd voorgesteld om een An-225 carrier-vliegtuig en een orbitaal vliegtuig met een extra brandstoftank in dit systeem op te nemen. Afhankelijk van de configuratie kan het MAKS-complex 7 of 18 ton nuttige lading in een baan om de aarde brengen. Zowel automatische vracht- als bemande versies van het systeem werden overwogen.
Door de problemen van begin jaren negentig werden de werkzaamheden aan het MAKS-project stopgezet. Pas in 2012 waren er meldingen van een mogelijke hervatting van de werkzaamheden en de totstandkoming van een moderne versie van het complex. Daarnaast werd de mogelijkheid genoemd om het bestaande project af te ronden met behulp van andere vliegdekschepen, enz. Voor zover bekend is er sindsdien geen bijzondere vooruitgang geboekt in de loop van het vernieuwde MAKS-project.
Het particuliere raket- en ruimtebedrijf "Lin Industrial" creëert momenteel een nieuwe versie van een veelbelovend ruimtevaartcomplex dat verschillende problemen van wetenschappelijke en andere aard kan oplossen. Inmiddels is het algemene uiterlijk van het systeem uitgewerkt en zijn de belangrijkste kenmerken, kenmerken, etc. bepaald. Door een gebrek aan financiële middelen is het werk echter nog niet verder gevorderd. De tijd zal leren of het ontwikkelbedrijf een investeerder zal vinden en of het een interessant project in de praktijk kan brengen. Als het project AKS "Vyuga" erin slaagt om ten minste tests te bereiken met de lancering van een orbitale fase in de ruimte, zal het een groot succes zijn voor de hele binnenlandse ruimtevaartindustrie, zowel publiek als privaat. Het is echter nog lang niet zo'n succes: het project moet nog lang worden doorontwikkeld.
