Соңғы жылдары аэроғарыш өнеркәсібінде жұмыс істейтін жеке компаниялардың дамуы мамандар мен жалпы жұртшылықтың ерекше қызығушылығын туғызды. Бірқатар шетелдік ұйымдар осыған дейін әр түрлі сипаттамалары бар әр түрлі сыныптардың әр түрлі дизайнын ұсынды. Мұндай ұйымдар біздің елде де жұмыс істейді. Бүгінгі таңда осы саладағы кейбір жаңа әзірлемелер ұсынылды. Осылайша, Lin Industrial компаниясы Vyuga аэроғарыштық жүйесінің жобасын ұсынды.
Вюга аэроғарыштық жүйесі (АКС) жобасын аты аталмаған клиенттің өтініші бойынша Мәскеудің Lin Industrial компаниясы Сколково қорының көмегімен жұмыс жасады. Жобаның мақсаты-адамдар мен әр түрлі жүктерді орбитаға шығаруға арналған екі сатылы қайта пайдалануға болатын жүйенің пайда болуын анықтау. Сонымен қатар, жүйенің өткізу қабілеттілігінің шектеулігіне байланысты әр түрлі ғылыми зерттеулерді жүзеге асыру және т.б. негізгі міндет ретінде қарастырылады. Сонымен қатар, жүйені барлау мақсатында немесе дәлдігі жоғары қаруды тасымалдаушы ретінде әскери қолдану да алынып тасталмайды.
Ұсынылған формада «Боран» жүйесі бірқатар тән артықшылықтарға ие. Ол жүйенің барлық компоненттерінің толық қайта пайдаланылуын, қолданыстағы әуе кемелерін пайдалануды, жүктемені бейімділіктің кең диапазонында орбитаға орналастыру мүмкіндігін, сондай -ақ экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, әуе кемелерін пайдалану планетаның әр түрлі аймақтарынан, оның ішінде тапсырыс беруші елдің аумағынан ұшып кететіндерге де пайдалы жүктемелерді жіберуге мүмкіндік береді.
Ұшу алдындағы «Боран» АКС жалпы көрінісі
Vyuga AKS жобасы үш негізгі компоненттен тұратын кешенді пайдалануды көздейді. Қалғандарының жұмысын қамтамасыз ететін негізгі элемент - бұл жабдықтың қалған бөлігін тасымалдауға арналған қондырғы жиынтығы бар әуе кемесі. Сондай-ақ, бірінші кезеңді зымыран қозғалтқыштарымен пайдалану ұсынылады, ол деп аталатын үдетуге жауап береді. орбиталық кезең. Соңғысы - атмосферада да, одан тыс жерлерде де ұшуға қабілетті аппарат. «Blizzard» кешенінің барлық элементтері базаға қайта оралуы керек.
Ұйым-әзірлеушінің айтуынша, Vyuga AKS құру қолда бар мүмкіндіктерді зерттеуден және қажетті жабдықтың параметрлерін анықтаудан басталды. Осылайша, кешеннің пайдалы жүктемесі жерге жақын жүктемеге дейін жеткізілген 450 кг деңгейінде анықталды. «Фотон» типті технологиялық спутниктердің өткізу қабілеттілігінің ұқсас параметрлері бар екендігі айтылады. Әрі қарай, кешеннің әр түрлі элементтері бойынша есептеулерді ескере отырып, жүйенің потенциалды тасымалдаушыларының диапазоны анықталды.
Ан-124 «Руслан» және Ан-225 «Мрия» әскери-көлік ұшақтарынан жоғары жүк көтергіштігіне байланысты бас тарту туралы шешім қабылданды. Ту-160 зымыран тасығышы осы типтегі автокөліктердің аз болуына байланысты сәйкес келмеді. Нәтижесінде тек М-55Х Геофизика, МиГ-31 және Ил-76 ұшақтары қарастырылды. Қосымша есептеулер көрсеткендей, Geofizika мен МиГ-31 аэроғарыштық жүйе үшін күшейткіш ұшақ ретінде қолданыла алмайды. Бұл ұшақтардың практикалық төбесі жоғары, бірақ жүктемесі жеткіліксіз. Оларды қолдану кезінде «Боранның» пайдалы жүктемесі 50-60 кг-нан аспауы мүмкін, бұл бастапқы есептеулерге сәйкес келмеді.
Құрастыру схемасы
Осылайша, жүйе үшін жалғыз қолайлы тасымалдаушы Ил-76 әскери көлік ұшағы болды. Алайда, бұл жағдайда да, барлық дизайн ерекшеліктері техниканы ешқандай өзгертусіз қолдануға мүмкіндік бермеді. Есептеулер көрсеткендей, үдеткіш пен орбитальды сатыларды тасымалдау және ұшыру үшін әуе кемесі құрылымдық арматураға және кейбір жаңа жабдықты орнатуға мұқтаж. Мұндай модификация жоғары өткізу қабілеттілігі түріндегі бар артықшылықтарды толық жүзеге асыруға, сондай -ақ басқа потенциалды тасымалдаушылармен салыстырғанда биіктікте болған жоғалтуды өтеуге мүмкіндік берді.
«Боран» жобасы қазіргі күйінде Ил-76 ұшағын кейбір жаңа қондырғыларды қолдана отырып жаңартуды қарастырады. Әуе кемесінің жүк бөлімінің орталық бөлігінде зымыран жүйелерінің салмағын ұшақтың күш элементтеріне қайта бөлетін арнайы тіреуіш ферманы орнату ұсынылады. Бұл өнім ұзындығы 12,9 м, ені 3,3 м және биіктігі 2,7 м болатын ашық құрылым, жоғарғы бөлігінде элементтері фюзеляждан асып кетеді. Бастапқыда ферманы көміртекті талшықты күшейтілген пластиктен жасау ұсынылды, бірақ кейінірек беріктікке байланысты жоба өзгерді. Өнім енді диаметрі 85 мм титан элементтерінен тұруы керек. Бұл жағдайда ферманың массасы 6, 2 тоннаны құрайды. Құрылымды кейбір жеңілдету ферманың төменгі бөлігінің бөліктерінің қалыңдығын азайту арқылы мүмкін болады.
Ұшаққа ферма орнатқаннан кейін оның фюзеляжының жоғарғы бетінде ракеталық жүйенің бірінші сатысына қондыру үшін бірнеше түйіндер пайда болады. Олардың көмегімен тасымалдаушы ұшақтарды кешеннің басқа элементтерімен қосу ұсынылады. Бекіткіштерде зымырандық жүйелерді қажетті сәтте шығаруға мүмкіндік беретін басқару жүйелері болуы керек.
Алдын ала жобалау жұмыстары мен компьютерлік модельдеуді қолдана отырып жүргізілген зерттеулердің нәтижелері бойынша «Lin Industrial» дизайнерлері АКС «Вюга» бірінші кезеңінің жалпы келбетін қалыптастырды. Бұл өнім күшейткіш ұшақтан бөлінгеннен кейін орбиталық кезеңді жеделдетуге арналған салыстырмалы түрде үлкен зымыранмен жұмыс істейтін ұшақ болуы керек. Қолданудың мұндай әдістері дизайнның кейбір ерекшеліктерін пысықтау қажеттілігіне әкелді. Атап айтқанда, бөлінгеннен кейін зымыран жүйесін тасымалдаушы ұшақтардан алып тастауға арналған қанат пен тұрақтандырғышты жасау қажет болды.
Күшейткіш ұшаққа орнатуға ұсынылған фермалық конструкция
Бірінші кезеңнің өте қарапайым дизайны ұсынылады. Бұл техниканың барлық негізгі агрегаттары құрылымның негізі болып табылатын ұзартылған фермаға орнатылуы керек. Ферма үстінде қозғалтқышты орналастыру керек жанармай мен тотықтырғыш цистерналарды орнату ұсынылады. Бұл жағдайда артқы цистерна, алдыңғыдан айырмашылығы, орбиталық сатының дұрыс орналасуы үшін қажет күрделі пішінге ие болуы керек. Ферма төменгі бөлігінде ұшақтарға бекіту бекітілген. Күтілетін механикалық және жылулық кернеулерге байланысты бірінші саты төменгі фюзеляждан жылу қорғанысын алуы тиіс.
Тасымалдаушыдан бөлінгеннен кейін бірден және қону кезінде атмосферада ұшу үшін «Боранның» бірінші кезеңінде әр түрлі ұшақтар жиынтығы қолданылуы тиіс. Фюзеляждың орталық бөлігінде төмен қанатты бекіту ұсынылады. Салыстырмалы түрде кішкене тұрақтандырғыштары бар екі қанатты құйрық қондырғысы да жасалды. Ұшу қондырғысын қондырғы қондырғысына орналастыру ұсынылады, ол бірінші кезеңді қажетті аэродромға қайтару үшін қажет.
Қазіргі уақытта бірінші кезеңнің негізгі элементтерінің бірі - тотықтырғыш цистернаның пішіні қалыптасты деп хабарланды. Бұл өнімге беріктік, көлем, тығыздық және басқа параметрлер бойынша толтырылған сұйықтықты максималды өндіру қажеттілігіне дейін жоғары талаптар қойылды. Осы талаптар мен сұйық оттегінің сипаттамаларын ескере отырып, резервуардың жалпы конструкциясы анықталды. Резервуардың цилиндрлік бүйір беті эпоксидті байланыстырғышпен көміртекті талшықтан жасалған болуы керек, сонымен қатар PMF-352 пленкасы түріндегі ішкі жабынды алу керек. Соңғысы төмен температуралы тотықтырғыштың композиттік бөлшектерге теріс әсерін азайту үшін қажет. Құрама бөлікке желімделген жақтаулар мен түбін алюминий-магний қорытпасынан жасау ұсынылады. Резервуардың ішіне қалқалар, құбырлар және басқа қажетті бөлшектер орнатылуы керек.
Бірінші кезеңнің жалпы көрінісі
Бірінші кезеңнің құйрық бөлігінде қажетті сипаттамалары бар бір камералы сұйық отынды зымыран қозғалтқышты орнату ұсынылады. Электр қондырғысы керосин мен сұйық оттегіні қолдана отырып, газдың шығу жылдамдығын 3,4 км / с деңгейінде көрсетуі керек, бұл қажетті тарту параметрлеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бірінші кезеңнің жобалық жылдамдығы шамамен 4720 м / с құрайды.
Жалпы ұзындығы 17,45 м, Вюга АКС бірінші кезеңінің құрғақ салмағы 3,94 тонна, ал толық іске қосылу салмағы 30,4 тонна болуы керек. Бастапқы салмақтың көп бөлігі отын: 7050 кг отын мен 19 210 кг тотықтырғыш..
Бірінші кезеңнің артқы фюзеляжына деп аталатындарды бекіту ұсынылады. пайдалы жүктемені тасымалдауға және оны қажетті траекторияға / орбитаға шығаруға арналған орбиталық кезең. Мұндай жабдықтың жұмысының ерекшеліктері кезеңнің ерекше түрінің пайда болуына әкелді. «Қарлы боранның» орбитальды сатысында мұрын жапқыштың жоғарғы жағы огивальді және сопақшаға жақын құйрық блогының бөлімі бар әуе жақтауының сыртқы бірліктерінің реттелген формасы болуы керек. Жылу қорғайтын жабыны бар түбі сәл қисық пішінді болуы керек.
Орбиталық корпустың корпусының жоғарғы бөлігінде парашют бөлімін, басқару аппаратурасы бөлімін орналастыру ұсынылады, оның артында пайдалы жүктемені орналастыру үшін үлкен көлем болуы керек. Бұл бөлімдердің астында отын компоненттеріне арналған сфералық және цилиндрлік цистерналарды орнатуға арналған орындар қарастырылған. Корпустың құйрық бөлігі қозғалтқыштың астына қойылады. Фюзеляждың жоғарғы бөлігінде сахна корпусына пайдалы жүктемені орнатуға, сондай -ақ әр түрлі жұмыстарды орындау кезінде оны сыртқа шығаруға арналған люк қақпақшаларын орнатуға болады. Атап айтқанда, мұндай люкті ғарыш аппаратын орбиталық конфигурацияда пайдалану кезінде күн батареяларын орналастыру үшін пайдалануға болады.
Бірінші кезеңнің сипаттамасы
Вюга жобасы қазіргі күйінде ұзындығы 5505 мм, ені 2604 мм және биіктігі 1,5 м орбиталық сатының құрылысын қамтиды. Орбиталық сатының құрғақ массасы 950 кг. Сыйымдылығы - 450 кг. Жанармай мен тотықтырғышты жеткізумен бірге аппараттың салмағы 4,8 тоннаны құрауы тиіс, сонымен бірге есептеулер бойынша керосиннің үлесі 914 кг, ал тотықтырғыш 2486 кг. Өнімнің жылдамдығы 4183 м / с дейін болуы керек.
Вюга аэроғарыштық жүйесін қолдану принциптері өте қарапайым көрінеді және пайдалы жүктемені қажетті траекторияға немесе минималды қажетті шығындармен төмен тірек орбитаға орналастыруға мүмкіндік береді. Тапсырманы орындауға дайындық кезінде орбитальды сатының жүк қоймасына қажетті пайдалы жүктемені орнату қажет. Содан кейін бұл аппарат бірінші сатыға қойылады, ал толық жүйе күшейткіш ұшақтардың тіректеріне орнатылады. Екі сатыдағы цистерналарды керосин мен сұйық оттегімен толтырғаннан кейін Вюга АКС жұмысқа кірісе алады.
Жүйе жұмысының бірінші кезеңі әуе кемесінің экипажының дұрыс жұмысын талап етеді. Фюзеляжда «Боран» элементтері бар ИЛ-76 10 км биіктікке көтеріліп, қалаған бағытымен зымыран кешенінің ұшыру аймағына баруы керек. Әрі қарай, ажырату ұсынылады, содан кейін бірінші кезең тасымалдаушыдан алыстап, сұйық қозғалтқыштың тірегін қосуы керек. Әуе кемесі, өз кезегінде, өз аэродромына қайту мүмкіндігін алады. Әрі қарай ұшу кезеңдер бойынша дербес және біздің басқару жүйелерін қолдана отырып орындалады.
Бірінші кезеңде қозғалтқышты 185 с жұмыс істеуге қажетті отын қоры бар. Осы уақыт ішінде орбиталық кезең берілген биіктікке көтерілуімен жеделдетіледі. Бірінші кезеңнің көмегімен Вюга АКС 96 км биіктікке көтеріліп, орбиталық сатыны қажетті траекторияға жеткізуі керек. Жанармай таусылғаннан кейін орбиталық саты төмендейді. Орбиталық кезең берілген траектория бойынша қозғалуды жалғастырады, ал бірінші жоспарлауға кіріп, қону алаңына бару керек. Жылдамдықты төмендететін және баяулататын бірінші кезең, ақырында, «ұшақ» әдісін қолдана отырып, қазіргі қондырғымен қонуы керек. Қонғаннан кейін сахна қажетті техникалық қызмет көрсетуден өтуі мүмкін, бұл оны қайтадан пайдалануға мүмкіндік береді.
Орбиталық сатының жалпы көрінісі
Бөлінгеннен кейін орбиталық саты өзінің қозғалтқышын қамтуы керек және берілген орбитаға шығуды орындауы керек. Толық жүктеме кезінде қозғалтқышты 334 секунд ішінде 200 км биіктіктегі орбитаға көтеріле отырып басқаруға болады. Қажетті параметрлері бар орбитаға кіргеннен кейін ғылыми жабдық немесе басқа жабдық түріндегі пайдалы жүктеме өз жұмысын бастауы мүмкін. Берілген тапсырмаларды орындағаннан кейін, орбиталық кезең Жерге қайта оралуы мүмкін.
Деорбитинг үшін орбиталық кезеңді қону траекториясына ауыстыратын тежеу импульсін қолдану ұсынылады. Термиялық қорғаныс пен оңтайлы корпустың көмегімен саты атмосфераның тығыз қабаттарына тәуекелсіз еніп, қону аймағына шығады. Берілген биіктікте аппараттың жұмсақ қонуына жауап беретін парашютті ашу ұсынылады. Техникалық және пайдалану себептері бойынша «ұшақ тәрізді» қону қарастырылмаған. Қонғаннан кейін техниктер пайдалы жүктемені жұмысқа кірісе алады. Бұдан басқа, жаңа ұшуға дайындықпен орбиталық сатыға техникалық қызмет көрсетуді жүргізу жоспарлануда.
Ғылыми қолдану үшін Vyuga AKS -ті қолдануға ұқсас алгоритм ұсынылады. Сонымен қатар, мұндай технологияны қарулы күштердің мүддесіне қолдану мүмкіндігі қарастырылуда. Бұл жағдайда аэроғарыштық жүйе орбиталық сатының орнына қажетті сипаттамалары бар жауынгерлік техниканы ала алады. Алайда, кешеннің бұл нұсқасының нақты параметрлері әлі анықталған жоқ. Қазіргі уақытта тек «Боранның» жауынгерлік нұсқасын құру мүмкіндігі қарастырылуда және оны қолданудың мүмкін бағыттары анықталуда.
Вюга АКС -тың жауынгерлік нұсқасы соққы жүйесінің тасымалдаушысы немесе қарсыластың ғарыш аппаратын ұстау құралы бола алады. Соңғы жағдайда жауынгерлік техниканы әр түрлі параметрлері бар орбитаға жай орналастыру мүмкіндігімен қамтамасыз етілетін жауынгерлік жұмыстың жоғары тиімділігін алуға болады. Алайда, мұндай идеяларды жүзеге асыру кейбір қиындықтармен байланысты болуы мүмкін. Ең алдымен, қиындықтар пайдалы жүктеме массасының шектеулерімен байланысты болуы керек. Тіпті орбиталық кезеңді арнайы жауынгерлік жүйемен толық ауыстыру салмағы бірнеше тоннадан асатын өнім жасауға мүмкіндік бермейді.
Орбиталық саты, төменгі көрініс, төменгісі көрсетілмеген. Ақ - корпус, көк - жанармай бактары, қызыл - қозғалтқыш, апельсин - парашют бөлімі, сұр - пайдалы жүк бөлімі
Ұсынылған аэроғарыштық жүйенің архитектурасы ұқсас мақсаттағы басқа кешендерге қарағанда кейбір артықшылықтарды алуға мүмкіндік береді. Вюга жобасының маңызды оң экономикалық нәтиже бере алатын басты артықшылығы - қолданыстағы тасымалдаушы ұшақтарды пайдалану (соған қарамастан, елеулі модификацияларды қажет етеді), сондай -ақ қайтарылатын зымыран сатылары. Бірінші және орбитальды сатыларды бірнеше рет қолдану мүмкіндігі олардың конструкциясына, ең алдымен қозғалтқыштардың сипаттамаларына нақты талаптар қояды, бірақ жекелеген ұшырулардың құнын айтарлықтай төмендетуге әкелуі мүмкін.
Жобаның екінші тән артықшылығы - қолданыстағы ғарыш айлағына «байланыстың» болмауы. Вюга АКС ұшыру алаңы іс жүзінде Ил-76 көлік ұшағын қабылдауға қабілетті және зымырандық жүйелермен жұмыс жасауға арналған жабдықтардың белгілі бір жиынтығына ие кез келген аэродром болуы мүмкін. Осының арқасында пайдалы жүктемені орбитаға шығаруды планетаның кез келген жерінен жүргізуге болады. Нәтижесінде қажетті бейімділікпен пайдалы жүктемені орбитаға шығарудың салыстырмалы түрде қарапайым мүмкіндігі қамтамасыз етіледі.
Қолда бар мәліметтерге сәйкес, қазіргі уақытта Lin Industrial компаниясының Vyuga аэроғарыштық жүйесінің жобасы алдын ала зерттеу сатысында қалып отыр. Жобаның жалпы ерекшеліктері анықталды, бірақ техникалық құжаттама әзірленбеген. Вюга жобасының алдын -ала нұсқасы оны әзірлеуді бастаған тапсырыс берушінің мақұлдауын алмаған және нәтижесінде қаржыландырусыз қалған ақпарат бар. Әзірлеушінің бағалауы бойынша, зерттеу жұмысының бірінші кезеңі 3,2 миллион рубль көлемінде қаржыландыруды талап етеді. Әрі қарай жұмыс жаңа инвестицияларды қажет етеді. Сонымен қатар, жобаны аяқтауға қажетті уақыт пен қаржылық шығындар туралы есеп әлі нақтыланған жоқ.
Айта кету керек, Vyuga AKS жобасы өз класының мұндай отандық дамуы емес. Біздің елдегі бұл бағыттағы жұмыстар өткен ғасырдың алпысыншы жылдарында басталып, оларды ОКБ-155 басқаратын бірнеше ұйымдар жүргізді. Спираль жобасының мақсаты - гиперзонды үдеткіш ұшақты, күшейткіш блокты және т. орбитаға пайдалы жүктемені шығару үшін ұшатын орбита. Дайын «Спираль» кешенін әр түрлі мақсаттарда, ең алдымен әскерде қолдануға болады.
Вюга аэроғарыштық жүйесін қолдану схемасы
Алпысыншы жылдардың аяғынан жетпісінші жылдардың ортасына дейін перспективалы технологияның бірнеше прототиптері құрастырылды, олар әр түрлі сынақтарда қолданылды. Атап айтқанда, BOR сериялы автокөліктер суборбитальды және орбитальды бірнеше рейстер жасады. Атмосферадағы сынақтар үшін МиГ-105.11 ұшағы қолданылды. Сынақтар аяқталғаннан кейін спираль жобасы бойынша жұмыс тоқтатылды. Тапсырыс беруші жаңа Energia-Buran жобасын перспективалы деп санады. Spiral бағдарламасы аясында салынған кейбір прототиптер кейін мұражай экспонаттарына айналды.
Сексенінші жылдардың басынан Molniya NPO компаниясы көп мақсатты аэроғарыштық жүйе (MAKS) жобасын әзірледі. Бұл жүйеге Ан-225 тасымалдаушы ұшағы мен қосымша жанармай цистернасы бар орбиталық ұшақты қосу ұсынылды. Конфигурацияға байланысты MAKS кешені орбитаға 7 немесе 18 тонна пайдалы жүкті жеткізе алады. Жүйенің автоматты жүктері де, басқарылатын нұсқалары да қарастырылды.
Тоқсаныншы жылдардың басындағы проблемаларға байланысты MAKS жобасы бойынша жұмыс тоқтатылды. Тек 2012 жылы жұмыстың қайта басталуы мүмкін екендігі және кешеннің заманауи нұсқасын құру туралы хабарламалар болды. Сонымен қатар, қолданыстағы жобаны басқа тасымалдаушы ұшақтарды қолдану арқылы аяқтау мүмкіндігі және т.б. айтылды. Белгілі болғандай, содан бері жаңартылған MAKS жобасы барысында ерекше ілгерілеу болған жоқ.
«Lin Industrial» жеке зымырандық -ғарыштық компаниясы қазіргі уақытта ғылыми және басқа сипаттағы әр түрлі мәселелерді шешуге қабілетті перспективалы аэроғарыштық кешеннің жаңа нұсқасын жасауда. Қазіргі уақытта жүйенің жалпы келбеті пысықталды және оның негізгі белгілері, сипаттамалары және т.б. Бірақ қаржыландырудың болмауына байланысты жұмыс әлі де ілгерілей алмады. Уақыт көрсетеді, әзірлеуші компания инвестор табады ма және ол қызықты жобаны іс жүзінде іске асыра алады ма. Егер АКС «Вюга» жобасы ғарышқа орбитальды кезеңнің ұшырылуымен кем дегенде сынақтарға қол жеткізе алса, бұл жалпы отандық ғарыш индустриясы үшін үлкен жетістік болады. Алайда, бұл әлі де мұндай сәттіліктен алыс: жоба әлі де дамудың ұзақ жалғасын қажет етеді.
