בשנים האחרונות פיתוח חברות פרטיות הפועלות בתעשייה האווירית משך עניין מיוחד של מומחים וציבור הרחב. מספר ארגונים זרים מסוג זה כבר הציגו מספר עיצובים שונים של מעמדות שונים בעלי מאפיינים שונים. ארגונים דומים פועלים גם במדינה שלנו. עד כה הוצגו כמה התפתחויות חדשות בתחום זה. כך הציגה חברת לין תעשייתית פרויקט של מערכת החלל Vyuga.
הפרויקט של מערכת החלל Vyuga (AKS) פותח על ידי חברת Lin Industrial במוסקבה, העובדת בסיוע קרן Skolkovo, לבקשת לקוח ללא שם. מטרת הפרויקט הייתה לעצב את המראה של מערכת דו-שלבית רב פעמית שנועדה להכניס אנשים ומטענים שונים למסלול. יחד עם זאת, בשל כושר הנשיאה המוגבל של המערכת, יישום של מחקרים מדעיים שונים וכו 'נחשב כמשימה העיקרית. בנוסף, השימוש הצבאי במערכת לצורך ביצוע סיור או כנשא נשק דיוק גבוה אינו נכלל.
בטופס המוצע, למערכת "סופת השלגים" מספר יתרונות אופייניים. הוא מספק שימוש חוזר מלא של כל מרכיבי המערכת, השימוש במטוס המוביל הקיים, האפשרות להטיל את העומס במסלולים במגוון רחב של נטיות, כמו גם בטיחות סביבתית. בנוסף, השימוש במטוס נושאת מאפשר לשגר מטענים מאזורים שונים בכדור הארץ, כולל אלה הממריאים משטח מדינת הלקוחות.
מבט כללי על "סופת השלגים" של AKS לפני ההמראה
פרויקט Vyuga AKS כולל שימוש במתחם המורכב משלושה מרכיבים עיקריים. המרכיב העיקרי המבטיח את ביצועי השאר הוא מטוס נושאת בעל סט התושבים להובלת שאר הציוד. כמו כן, מוצע להשתמש בשלב הראשון עם מנועי רקטות, האחראי להאצת מה שמכונה. שלב מסלול. האחרון הוא מכשיר המסוגל לעוף הן באטמוספרה והן מעבר לה. כל האלמנטים של מתחם "סופת השלגים" חייבים להיות מסוגלים לחזור לבסיס.
לדברי הארגון-מפתח, יצירת ה- Vyuga AKS החלה עם לימוד היכולות הזמינות וקביעת הפרמטרים של הציוד הנדרש. אז, המטען של המתחם נקבע ברמה של 450 ק"ג, שהובא לעומס נמוך לפני הקרקע. יש לציין שללוויינים טכנולוגיים מסוג "פוטון" יש פרמטרים דומים של כושר נשיאה. בהמשך, בהתחשב בחישובים עבור אלמנטים שונים של המתחם, נקבע טווח הנשאים הפוטנציאליים של המערכת.
הוחלט לנטוש את מטוס ההובלה הצבאי An-124 "רוסלן" ו- An-225 "מריה" בשל כושר נשיאה מוגזם. נושאת הטילים Tu-160 לא התאימה בגלל מספר הרכבים הקיים מסוג זה. כתוצאה מכך נלקחו בחשבון רק מטוסי ה- M-55X Geofizika, MiG-31 ו- Il-76. חישובים נוספים הראו כי לא ניתן להשתמש ב- Geofizika ו- MiG-31 כמטוס מאיץ למערכת החלל. למטוסים אלה יש תקרה מעשית גבוהה, אך יש להם מטען לא מספיק.עם השימוש בהם, המטען של "סופת השלגים" לא יעלה על 50-60 ק"ג, מה שלא תואם את החישובים המקוריים.
תוכנית הרכבה
לפיכך, המוביל היחיד המתאים למערכת היה מטוס ההובלה הצבאי Il-76. עם זאת, גם במקרה זה, לא כל תכונות העיצוב אפשרו להשתמש בטכניקה ללא כל שינוי. חישובים הראו כי לצורך הובלה והשקת שלבי ההגברה והמסלול, המטוס זקוק לחיזוק מבני והתקנת ציוד חדש. שינויים כאלה איפשרו לממש באופן מלא את היתרונות הקיימים בצורה של כושר נשיאה גבוה, כמו גם לפצות על אובדן הגובה הקיים בהשוואה לנשאים פוטנציאליים אחרים.
פרויקט "סופת השלגים" במתכונתו הנוכחית מספק את המודרניזציה של מטוסי ה- Il-76 בעזרת כמה יחידות חדשות. בחלק המרכזי של תא המטען של המטוס, מוצע להתקין מסבך תמיכה מיוחד המחלק את משקל מערכות הטילים מחדש לגורמי הכוח של המטוס. מוצר זה הינו מבנה פתוח באורך של 12.9 מ ', רוחב של 3.3 מ' וגובה של 2.7 מ 'עם אלמנטים בולטים בחלק העליון המשתרעים מעבר לגוף המטוס. בתחילה הוצע המסבך עשוי פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן, אך מאוחר יותר, מסיבות חוזק, השתנה הפרויקט. המוצר אמור להיות מורכב ממרכיבי טיטניום בקוטר של 85 מ"מ. במקרה זה, מסה של מסבך הוא 6, 2 טון. כמה פישוט של המבנה אפשרי על ידי הפחתת עובי החלקים של החלק התחתון של המסבך.
לאחר התקנת המסבך על המטוס, מספר צמתים מופיעים על פני השטח העליון של גוף המטוס שלו לעגון עם השלב הראשון של מערכת הרקטות. בעזרתם מוצע לחבר את מטוס המוביל עם אלמנטים אחרים של המתחם. לתושבים חייבות להיות מערכות בקרה המאפשרות שחרור מערכות טילים ברגע הנדרש.
בהתבסס על תוצאות עבודות תכנון ומחקר ראשוניות עם שימוש במודלים ממוחשבים, מעצבי "לין תעשייתית" יצרו את המראה הכללי של השלב הראשון של ה- AKS "ויוגה". מוצר זה צריך להיות מטוס גדול יחסית המופעל על ידי רקטות שנועד להאיץ שלב מסלול לאחר הפרדה ממטוס ההגברה. שיטות יישום כאלה הובילו לצורך בעריכת חלק מתכונות העיצוב. במיוחד היה צורך בפיתוח כנף ומייצב שנועדו לסגת את מערכת הטילים ממטוס המוביל לאחר ההפרדה.
עיצוב מסבך מוצע להתקנה על מטוס מאיץ
מוצע עיצוב פשוט למדי של השלב הראשון. כל היחידות העיקריות של טכניקה זו חייבות להיות מותקנות על מסבך מוארך, שהוא הבסיס למבנה. בחלקו העליון של מסבך, מוצע להתקין את מיכלי הדלק והמחמצן, שמאחוריהם יש למקם את המנוע. במקרה זה, הטנק האחורי, בניגוד לקדמי, חייב להיות בעל צורה מורכבת יותר, הדרושה למיקום נכון של שלב המסלול. בחלק התחתון של מסבך מסופקים הידוק למטוסים. בשל הלחץ המכני והתרמי הצפוי, השלב הראשון אמור לקבל הגנה תרמית מהגוף התחתון.
לטיסה באטמוספירה מיד לאחר ההפרדה מהמוביל ובמהלך הנחיתה, השלב הראשון של "סופת השלגים" חייב להשתמש במערך מטוסים שונים. מוצע להעלות כנף נמוכה בחלק המרכזי של גוף המטוס. פותחה גם יחידת זנב דו-סנפיר עם מייצבים קטנים יחסית. מוצע להתקין ציוד נחיתה בתוך מסגרת המטוס, הדרוש להחזרת השלב הראשון לשדה התעופה הנדרש.
בשלב זה דווח כי נוצרה צורתו של אחד המרכיבים העיקריים של השלב הראשון, מיכל החמצון.דרישות גבוהות הוטלו על מוצר זה מבחינת חוזק, נפח, אטימות ופרמטרים אחרים, עד לצורך בייצור מקסימלי של הנוזל הממולא. בהתחשב בדרישות אלו ובמאפייני החמצן הנוזלי, נקבע העיצוב הכללי של המיכל. משטח הצד הגלילי של המיכל צריך להיות עשוי מסיבי פחמן עם קלסר אפוקסי, וגם לקבל ציפוי פנימי בצורת סרט PMF-352. זה הכרחי כדי להפחית את ההשפעה השלילית של מחמצן בטמפרטורה נמוכה על חלקים מרוכבים. מסגרות ותחתונים המודבקים בחלק המורכב מוצעים להיות עשויים מסגסוגת אלומיניום-מגנזיום. יש להתקין בלוקים, צינורות וחלקים נחוצים אחרים בתוך המיכל.
מבט כללי על השלב הראשון
מוצע להתקין מנוע טילים חד-חדרי חד-תאיים בעל המאפיינים הנדרשים בחלק הזנב של השלב הראשון. תחנת הכוח, המשתמשת בנפט וחמצן נוזלי, צריכה להציג את מהירות יציאת הגז ברמה של 3.4 קמ ש, מה שיאפשר השגת פרמטרי הדחיפה הנדרשים. מהירות התכנון של השלב הראשון היא כ- 4720 מ / ש.
באורך כולל של 17.45 מ ', השלב הראשון של ה- Vyuga AKS צריך להיות בעל משקל יבש של 3.94 טון, ומשקל שיגור מלא של 30.4 טון. רוב המשקל ההתחלתי הוא דלק: 7050 ק"ג דלק ו -19,210 ק"ג חמצון.
לגוף המטוס האחורי של השלב הראשון, מוצע לצרף את מה שנקרא. שלב מסלול שנועד להעביר את המטען ולהשיקו למסלול / מסלול הנדרש. המאפיינים האופייניים להפעלת ציוד כזה הובילו להיווצרות של במה יוצאת דופן. שלב המסלול של "סופת השלגים" צריך להיות בעל צורה יעילה של היחידות החיצוניות של מסגרת המטוס כאשר החלק העליון של האגוויל של האף מחליק והקטע של בלוק הזנב קרוב לאליפסה. החלק התחתון עם ציפוי המגן על חום צריך להיות בעל צורה מעוקלת מעט.
בחלק העליון של גוף הבמה המסלול, מוצע להציב תא מצנח, תא ציוד בקרה, שמאחוריו חייב להיות נפח גדול בכדי להכיל את המטען. מתחת לתאים אלה ניתנים מקומות להתקנת טנקים כדוריים וגליליים עבור רכיבי דלק. קטע הזנב של גוף הגוף ממוקם מתחת למנוע. בחלקו העליון של גוף המטוס ניתן להתקין דשי פתח, המיועדים להתקנת המטען בבית הבמה, כמו גם להסרתו בחוץ בעת ביצוע עבודות שונות. בפרט, ניתן להשתמש בצוהר כזה לפריסת פאנלים סולאריים בעת שימוש בחללית בתצורת מסלול.
תיאור השלב הראשון
במתכונתו הנוכחית, פרויקט ויוגה כולל בניית שלב מסלול באורך 5505 מ"מ, רוחב 2604 מ"מ וגובהו 1.5 מ '. המסה היבשה של שלב המסלול היא 950 ק"ג. מטען - 450 ק"ג. יחד עם אספקת הדלק והחמצון, המכשיר אמור לשקול 4.8 טון. יחד עם זאת, על פי החישובים, חלקו של נפט הוא 914 ק"ג, והחמצון הוא 2486 ק"ג. מהירות המוצר צריכה להיות עד 4183 מ / ש.
עקרונות השימוש במערכת החלל Vyuga נראים די פשוטים ומאפשרים להטיל את המטען על המסלול הנדרש או למסלול התייחסות נמוך עם העלויות המינימליות הדרושות. לקראת המשימה, יש להתקין את המטען הנדרש בתא המטען של שלב המסלול. מכשיר זה מוצב לאחר מכן על השלב הראשון, והמערכת השלמה מותקנת על תושבי מטוס ההגברה. לאחר מילוי המיכלים של שני השלבים בנפט וחמצן נוזלי, ה- Vyuga AKS יכול להתחיל לעבוד.
השלב הראשון של פעולת המערכת דורש הפעלה נכונה של צוות מטוסי המוביל. IL-76 עם אלמנטים של "סופת שלגים" על גוף המטוס אמור להתנשא לגובה של 10 ק"מ ועם המסלול הרצוי ללכת לאזור השיגור של מערכת הטילים.יתר על כן, מוצע לבטל את ההתקשרות, ולאחר מכן השלב הראשון צריך להתרחק מהמוביל ולהפעיל את מנוע הנוזל המתמיד. מטוס המוביל, בתורו, מקבל את ההזדמנות לחזור לשדה התעופה שלו. טיסה נוספת מתבצעת בשלבים באופן עצמאי ובשימוש במערכות הבקרה שלנו.
בשלב הראשון יש אספקת דלק הנדרשת להפעלת המנוע במשך 185 שניות. במהלך תקופה זו, שלב המסלול מואץ בעלייה לגובה נתון. בעזרת השלב הראשון, ה- Vyuga AKS אמור להתנשא לגובה של 96 ק"מ ולהביא את שלב המסלול למסלול הנדרש. לאחר שנגמר הדלק, השלב המסלול יורד. שלב המסלול ממשיך לנוע לאורך מסלול נתון, בעוד הראשון חייב להיכנס לתכנון ולקחת קורס לאתר הנחיתה. הורדת המהירות והאטה, השלב הראשון חייב בסופו של דבר לנחות עם ציוד הנחיתה הקיים, בשיטת "מטוס". לאחר הנחיתה, הבמה יכולה לעבור את התחזוקה הדרושה, המאפשרת להשתמש בה שוב.
מבט כללי על שלב המסלול
לאחר ההפרדה, שלב המסלול צריך לכלול מנוע משלו ולבצע יציאה למסלול נתון. בעומס מלא ניתן להפעיל את המנוע במשך 334 שניות בעלייה למסלול בגובה של 200 ק מ. לאחר כניסה למסלול עם הפרמטרים הנדרשים, המטען בצורה של ציוד מדעי או ציוד אחר יכול להתחיל בעבודתו. לאחר השלמת המשימות שהוקצו, שלב המסלול יכול לחזור לכדור הארץ.
לצורך גירוי, מוצע להשתמש בדחף בלימה, המעביר את שלב המסלול למסלול הנחיתה. בעזרת הגנה תרמית וגוף גוף יעיל, הבמה נכנסת לשכבות הצפופות של האטמוספירה ללא סיכונים ויוצאת לאזור הנחיתה. בגובה נתון מוצע לפתוח את המצנח, האחראי לנחיתה הרכה של המכשיר. הנחיתה "דמוית מטוס" אינה ניתנת מסיבות טכניות ותפעוליות. לאחר הנחיתה, טכנאים יכולים להתחיל לעבוד עם המטען. בנוסף, מתוכנן לבצע תחזוקה של שלב המסלול עם הכנה נוספת לטיסה חדשה.
אלגוריתם דומה לשימוש ב- Vyuga AKS מוצע לשימוש מדעי. בנוסף, נשקלת האפשרות להשתמש בטכנולוגיה כזו לטובת הכוחות המזוינים. במקרה זה, מערכת החלל, במקום שלב מסלול, יכולה לקבל ציוד קרבי בעל המאפיינים הנדרשים. עם זאת, הפרמטרים המדויקים של גרסה זו של המתחם טרם נקבעו. כרגע נבחנת רק האפשרות ליצור גרסה קרבית של "סופת השלגים" ונקבעים תחומי יישום אפשריים שלה.
גרסת הלחימה של ה- Vyuga AKS יכולה להיות נשאת מערכת שביתה או אמצעי ליירוט חלליות אויב. במקרה האחרון ניתן להשיג יעילות גבוהה של עבודת לחימה, המסופקת על ידי אפשרות לפריסה פשוטה למדי של ציוד קרבי למסלולים עם פרמטרים שונים. עם זאת, יישום של רעיונות כאלה יכול להיות קשור לקשיים מסוימים. קודם כל, הקשיים חייבים להיות קשורים למגבלות על עומס המטען. אפילו החלפה מלאה של שלב המסלול במערכת לחימה מיוחדת לא תאפשר ליצור מוצר במשקל של יותר מכמה טונות.
שלב מסלול, מבט תחתון, תחתון לא מוצג. לבן הוא גוף הגוף, כחול הוא מיכלי הדלק, אדום הוא המנוע, כתום הוא תא המצנח, אפור הוא תא המטען
הארכיטקטורה המוצעת של מערכת החלל מאפשרת להשיג כמה יתרונות על פני מתחמים אחרים בעלי מטרה דומה.היתרונות העיקריים של פרויקט Vyuga, שיכול לתת השפעה כלכלית חיובית משמעותית, הם השימוש בכלי הטיס הקיימים (בכל זאת, זקוקים לשינויים ניכרים), כמו גם שלבי רקטות הניתנים להחזרה. האפשרות לשימוש מרובה בשלבים הראשונים והמסלולים מטילה דרישות ספציפיות על עיצובם, בעיקר על מאפייני המנועים, אך יכולה להוביל לירידה ניכרת בעלות ההשקות הבודדות.
היתרון האופייני השני של הפרויקט הוא היעדר "עניבה" לנמלי החלל הקיימים. משטח השיגור של ה- Vyuga AKS יכול למעשה להיות כל שדה תעופה המסוגל לקבל מטוסי תובלה Il-76 ובעלי מערכת ציוד מסוימת לעבודה עם מערכות טילים. הודות לכך ניתן להשיק את המטען למסלול כמעט מכל מקום על פני כדור הארץ. כתוצאה מכך, ניתנת השקה פשוטה יחסית של המטען למסלול עם הנטייה הנדרשת.
על פי הנתונים הקיימים, כרגע הפרויקט של מערכת החלל Vyuga מחברת לין תעשייתית נשאר בשלב של מחקרים מקדימים. המאפיינים הכלליים של הפרויקט נקבעו, אך התיעוד הטכני טרם פותח. יש מידע לפיו הגרסה המקדימה של פרויקט Vyuga לא קיבלה את אישור הלקוח שיזם את פיתוחו, וכתוצאה מכך נותרה ללא מימון. על פי הערכות היזם, השלב הראשון של עבודת המחקר דורש מימון בהיקף של 3.2 מיליון רובל. עבודה נוספת תדרוש השקעות חדשות. יחד עם זאת, טרם הובהרו אומדני הזמן והעלויות הכספיות הנדרשות להשלמת הפרויקט.
יצוין כי פרויקט Vyuga AKS אינו הפיתוח הביתי הראשון מסוגו. העבודה בכיוון זה בארצנו החלה עוד בשנות השישים של המאה הקודמת והתבצעה על ידי מספר ארגונים בראשות OKB-155. מטרתו של פרויקט ספירלה הייתה ליצור מתחם המסוגל להשתמש במטוס מגביר היפר -סוני, בלוק הגבהה וכו '. מטוסים המקיפים שיגור מטען למסלול. המתחם המוכן "ספירלה" יכול לשמש למטרות שונות, בעיקר בצבא.
תכנית השימוש במערכת החלל Vyuga
מסוף שנות השישים לאמצע שנות השבעים נבנו כמה אבות טיפוס של טכנולוגיה מבטיחה, ששימשו במבחנים שונים. בפרט, כלי הרכב מסדרת BOR ביצעו מספר טיסות תת -אורביטליות ומסלולים. לבדיקות באטמוספירה נעשה שימוש במטוס MiG-105.11. לאחר סיום הבדיקות הופסקה העבודה על פרויקט ספירלה. הלקוח ראה בפרויקט החדש של אנרג'יה-בוראן מבטיח יותר. כמה אבות טיפוס שנבנו כחלק מתוכנית ספירלה הפכו מאוחר יותר לתערוכות מוזיאוניות.
מאז תחילת שנות השמונים, NPO Molniya מפתחת את פרויקט מערכת Multipurpose Aerospace System (MAKS). הוצע לכלול במערכת זו מטוס נושאת מסוג An-225 ומטוס מסלולי עם מיכל דלק נוסף. בהתאם לתצורה, מתחם MAKS יכול לספק 7 או 18 טון מטען למסלול. מטען אוטומטי וגרסאות מאוישות של המערכת נחשבו.
בשל בעיות תחילת שנות התשעים הופסקה העבודה על פרויקט MAKS. רק בשנת 2012 התקבלו דיווחים על חידוש עבודה אפשרי ויצירת גרסה מודרנית של המתחם. בנוסף, הוזכרה האפשרות לסיים את הפרויקט הקיים באמצעות מטוסים נושאים אחרים וכו '. ככל הידוע, לא חלה התקדמות מיוחדת במהלך פרויקט ה- MAKS המחודש מאז.
חברת הרקטות והחלל הפרטית "לין תעשייה" יוצרת בימים אלה גרסה חדשה של מתחם חלל מבטיח המסוגל לפתור בעיות שונות בעלות אופי מדעי ואחר. עד כה, המראה הכללי של המערכת הוכשר והמאפיינים העיקריים שלה, המאפיינים וכו 'נקבעו. עם זאת, העבודות עדיין לא הצליחו להתקדם הלאה בשל מחסור במימון. הזמן יגיד האם חברת המפתחים תמצא משקיע והאם תוכל להביא פרויקט מעניין ליישום מעשי. אם הפרויקט AKS "Vyuga" יצליח להגיע לפחות למבחנים עם השקת שלב מסלול לחלל, הוא יזכה להצלחה גדולה עבור כל תעשיית החלל הביתית, הציבורית והפרטית כאחד. עם זאת, הוא עדיין רחוק מהצלחה כזו: הפרויקט עדיין זקוק להמשך פיתוח ארוך.
