Орыс кеңістігі: «Тәж» жобасы және Макеев ҒЗК басқа әзірлемелері

Мазмұны:

Орыс кеңістігі: «Тәж» жобасы және Макеев ҒЗК басқа әзірлемелері
Орыс кеңістігі: «Тәж» жобасы және Макеев ҒЗК басқа әзірлемелері

Бейне: Орыс кеңістігі: «Тәж» жобасы және Макеев ҒЗК басқа әзірлемелері

Бейне: Орыс кеңістігі: «Тәж» жобасы және Макеев ҒЗК басқа әзірлемелері
Бейне: ПУТЬ К НЕЗАЛЕЖНОСТI. 1 серия. МИХАИЛ ПОДОЛЯК: Экспансия России, следующий - Казахстан. 2024, Наурыз
Anonim
Кескін
Кескін

Технологиялар біртіндеп дамиды, қарапайымнан күрделіге дейін, тас пышақтан болатқа дейін - содан кейін ғана бағдарламаланған фрезерлік станокқа дейін дамиды деп есептеледі. Алайда, ғарыштық зымыранның тағдыры оңай емес болып шықты. Қарапайым, сенімді бір сатылы зымырандарды құру ұзақ уақыт бойы дизайнерлер үшін қол жетімсіз болып қалды. Материалисттер де, қозғалтқыш инженерлер де ұсына алмайтын шешімдер қажет болды. Осы уақытқа дейін зымыран тасығыштар көп сатылы және бір реттік болып қала береді: керемет күрделі және қымбат жүйе бірнеше минут бойы пайдаланылады, содан кейін ол лақтырылады

«Елестетіп көріңізші, әр ұшу алдында сіз жаңа ұшақ жинайтын боласыз: фюзеляжды қанаттарға қосар едіңіз, электр кабельдерін жүргізесіз, қозғалтқыштарды орнатасыз, ал қонғаннан кейін оны полигонға жібересіз … Сіз алысқа ұша алмайсыз. бұл », - деді бізге Мемлекеттік зымыран орталығының әзірлеушілері. Макеева. «Бірақ біз орбитаға жүк жіберген сайын дәл осылай жасаймыз. Әрине, әркім құрастыруды қажет етпейтін, бірақ ғарыш айлағына келіп, жанармай құятын және ұшырылатын сенімді бір сатылы «машинаның» болғанын қалайды. Содан кейін ол қайтадан оралады және қайтадан басталады - «…

Жарты жолда

Жалпы алғанда, зымыран техникасы алғашқы жобалардан бір кезеңмен өтуге тырысты. Циолковскийдің алғашқы эскиздерінде дәл осындай құрылымдар пайда болады. Ол бұл идеядан кейін ғана бас тартты, ХХ ғасырдың басындағы технологиялар бұл қарапайым және талғампаз шешімді жүзеге асыруға мүмкіндік бермейтінін түсінді. Бір сатылы тасымалдаушыларға қызығушылық 1960 жылдары қайтадан пайда болды және мұндай жобалар мұхиттың екі жағында да өңделді. 1970-ші жылдарға дейін Америка Құрама Штаттары ғарышкерлерді Айға жеткізетін Сатурн V зымыран тасығышының үшінші сатысы S-IVB-ге негізделген SASSTO, Phoenix бір сатылы зымырандармен және S-IVB негізінде бірнеше шешімдермен жұмыс жасады.

Кескін
Кескін

«Мұндай нұсқа көтергіштігімен ерекшеленбейді, қозғалтқыштар бұл үшін жеткіліксіз болды, бірақ бәрібір бұл орбитаға ұшуға қабілетті бір саты болар еді», - деп жалғастырады инженерлер. «Әрине, экономикалық тұрғыдан бұл мүлдем негізсіз болар еді». Композиттер мен олармен жұмыс істеу технологиялары соңғы онжылдықтарда ғана пайда болды, бұл тасымалдаушыны бір сатылы етуге мүмкіндік береді, сонымен қатар оны қайта пайдалануға болады. Мұндай «ғылымды қажет ететін» зымыранның бағасы дәстүрлі конструкцияға қарағанда жоғары болады, бірақ ол көптеген ұшырылымдарға «таралады», осылайша ұшыру бағасы әдеттегі деңгейден әлдеқайда төмен болады.

Бұл қазіргі кезде әзірлеушілердің басты мақсаты - бұқаралық ақпарат құралдарын қайта пайдалану. Space Shuttle және Energia-Buran жүйелері ішінара қайта пайдалануға болатын. Бірінші кезеңді бірнеше рет қолдану SpaceX Falcon 9 зымырандары үшін сынақтан өткізілуде. SpaceX қазірдің өзінде бірнеше сәтті қонды, ал наурыз айының соңында олар қайтадан ғарышқа ұшқан кезеңдердің бірін ұшыруға тырысады. «Біздің ойымызша, бұл тәсіл тек қайта пайдалануға болатын бұқаралық ақпарат құралдарын құру идеясының беделін түсіруі мүмкін», - дейді Макеевтің конструкторлық бюросы. «Сіз әр рейстен кейін мұндай зымыранды сұрыптап алуыңыз керек, қосылымдар мен жаңа бір реттік компоненттерді орнатыңыз … және біз басталған жерге оралдық».

Кескін
Кескін

Толық пайдалануға болатын бұқаралық ақпарат құралдары әзірге тек жоба түрінде - американдық Blue Origin компаниясының Жаңа Шепарды қоспағанда. Әзірге басқарылатын капсуласы бар зымыран тек ғарыштық туристердің суборбитальды ұшуына арналған, бірақ бұл жағдайда табылған шешімдердің көпшілігі аса маңызды орбиталық тасымалдаушы үшін оңай масштабталуы мүмкін. Компания өкілдері BE-3 және BE-4 қуатты қозғалтқыштары әзірленіп жатқан мұндай опцияны жасау жоспарларын жасырмайды. «Әр суборбиталды ұшу кезінде біз орбитаға жақындап келеміз», - деп сендірді Blue Origin. Бірақ олардың болашағы зор New Glenn тасымалдаушысы да толықтай қайта қолданылмайды: тек жаңа Shepard сынақтан өткен конструкциясы негізінде жасалған бірінші блокты ғана қайта пайдалану керек.

Материалдық қарсылық

Толық қайта пайдалануға болатын және бір сатылы зымырандарға қажетті CFRP материалдары 1990 жылдан бастап аэроғарыштық технологияда қолданыла бастады. Сол жылдары McDonnell Douglas инженерлері Delta Clipper (DC-X) жобасын тез жүзеге асыра бастады, және бүгін олар дайын және ұшатын көміртекті талшық тасушымен мақтана алады. Өкінішке орай, Lockheed Martin-дің қысымымен DC-X-те жұмыс тоқтатылды, технологиялар NASA-ға берілді, онда олар оларды сәтсіз VentureStar жобасы үшін қолдануға тырысты, содан кейін осы тақырыппен айналысатын көптеген инженерлер Blue Origin-ге жұмысқа кетті, ал компанияның өзін Боинг қабылдады.

Сол 1990 жылдары ресейлік ҒТР Макеев бұл тапсырмаға қызығушылық танытты. Содан бері KORONA жобасы («ғарыштық зымыран, [ғарыштық] көліктердің бір сатылы тасымалдаушысы») елеулі эволюцияны бастан өткерді, ал аралық нұсқалар дизайн мен макеттің қалай қарапайым және мінсіз болғанын көрсетеді. Бірте -бірте әзірлеушілер қанаттар немесе сыртқы жанармай цистерналары сияқты күрделі элементтерден бас тартып, негізгі корпустың материалы көміртекті талшық болуы керек деген түсінікке келді. Сыртқы түрімен бірге салмағы да, көтергіштігі де өзгерді. «Ең жақсы заманауи материалдарды қолдана отырып, салмағы 60-70 тоннадан аспайтын бір сатылы зымыран құрастыру мүмкін емес, ал оның жүктемесі өте аз болады»,-дейді әзірлеушілердің бірі. - Бірақ бастапқы масса өскен сайын құрылымның (белгілі бір шекке дейін) үлесі азаяды және оны пайдалану барған сайын тиімдірек болады. Орбиталық зымыран үшін бұл оптимум шамамен 160-170 тоннаны құрайды, осы масштабтан бастап оны қолдануға болады ».

KORONA жобасының соңғы нұсқасында ұшыру массасы одан да жоғары және 300 тоннаға жақындайды. Осындай үлкен бір сатылы зымыран сутегі мен оттегімен жұмыс істейтін жоғары тиімді сұйық отынды реактивті қозғалтқышты қолдануды талап етеді. Бөлек сатылардағы қозғалтқыштардан айырмашылығы, мұндай сұйық отынды зымыран қозғалтқышы әр түрлі жағдайда және әр түрлі биіктікте, оның ішінде атмосферадан тыс ұшу мен ұшуды басқаруға қабілетті болуы керек. «Laval саптамасы бар кәдімгі сұйық отынмен жұмыс істейтін қозғалтқыш белгілі бір биіктік диапазонында ғана тиімді,-деп түсіндіреді Макеевка дизайнерлері,-сондықтан біз сына-әуе зымыран қозғалтқышын қолдану қажеттілігіне келдік». Мұндай қозғалтқыштардағы газ ағыны «борттағы» қысымға бейімделеді және олар жер бетінде де, стратосферада да жоғары тиімділікті сақтайды.

Кескін
Кескін

Әзірге әлемде мұндай жұмыс істейтін қозғалтқыш жоқ, дегенмен олар біздің елде де, АҚШ -та да қарастырылған. 1960 жылдары Rocketdyne инженерлері мұндай қозғалтқыштарды стендте сынап көрді, бірақ олар зымырандарға орнатуға келмеді. CROWN модульдік нұсқамен жабдықталуы керек, онда сына-ауа саптамасы әлі прототипі жоқ және сынақтан өтпеген жалғыз элемент болып табылады. Ресейде композициялық бөлшектерді өндірудің барлық технологиялары бар - олар әзірленді және сәтті қолданылуда, мысалы, Бүкілресейлік авиациялық материалдар институтында (VIAM) және «Композит» ААҚ -да.

Тігінен сәйкес келу

Атмосферада ұшу кезінде CORONA-ның көміртекті талшықты арматураланған пластикалық құрылымы VIAM Бурандарға арналған жылу қорғайтын плиткамен қапталады және содан бері айтарлықтай жақсарды.«Біздің зымырандағы негізгі жылу жүктемесі оның« мұрнына »шоғырланған, онда жоғары температуралы термиялық қорғаныс элементтері қолданылады, - деп түсіндіреді дизайнерлер. - Бұл жағдайда ракетаның кеңейетін жақтары үлкенірек диаметрге ие және ауа ағынының өткір бұрышында болады. Оларға жылу жүктемесі аз, бұл жеңіл материалдарды қолдануға мүмкіндік береді. Нәтижесінде біз 1,5 тоннадан астам үнемдедік. Жоғары температуралы бөліктің массасы термиялық қорғаныстың жалпы массасының 6% -ынан аспайды. Салыстыру үшін, бұл Шаттлдың 20% -дан астамын құрайды ».

Кескін
Кескін

Ақпарат құралдарының тегіс конструкциясы сансыз сынақтар мен қателіктердің нәтижесі. Әзірлеушілердің айтуы бойынша, егер сіз бір реттік мүмкін болатын бір сатылы тасымалдаушының негізгі сипаттамаларын алсаңыз, олардың 16000-ға жуық комбинациясын қарастыруға тура келеді. Олардың жүздегені жобамен жұмыс жасау кезінде дизайнерлер тарапынан жоғары бағаланды. «Біз Буран немесе ғарыш кемесіндегідей қанаттардан бас тартуды шештік», - дейді олар. - Жалпы, атмосфераның жоғарғы қабатында олар тек ғарыш аппараттарына кедергі жасайды. Мұндай кемелер атмосфераға гиперсонды жылдамдықпен «темірден» артық болмайды, тек дыбыстан жоғары жылдамдықта олар көлденең ұшуға ауысады және қанаттардың аэродинамикасына дұрыс сүйене алады ».

Оксимметриялық конустың пішіні термиялық қорғауды жеңілдетуге мүмкіндік береді, сонымен қатар өте жоғары жылдамдықпен жүру кезінде жақсы аэродинамикаға ие. Атмосфераның жоғарғы қабаттарында қазірдің өзінде зымыран лифт алады, бұл оған мұнда тежеуге ғана емес, сонымен қатар маневр жасауға мүмкіндік береді. Бұл өз кезегінде қону алаңына қарай жоғары биіктікте қажетті маневр жасауға мүмкіндік береді, ал болашақ ұшу кезінде тежеуді аяқтау, бағытты түзету және артқа қарай бұру ғана қалады, әлсіз маневрлік қозғалтқыштарды қолдана отырып.

Falcon 9 мен New Shepard екеуін де еске түсіріңіз: бүгінгі күні тік қону кезінде мүмкін емес немесе тіпті ерекше ештеңе жоқ. Сонымен қатар, бұл ұшу -қону жолағын салу мен пайдалану кезінде әлдеқайда аз күшпен өтуге мүмкіндік береді - көлікті тежеу үшін сол Шаттл мен Буран қонған ұшу -қону жолағының ұзындығы бірнеше шақырым болуы керек еді. жылдамдығы сағатына жүздеген шақырым. «CROWN, негізінен, тіпті теңіз платформасынан ұшып, оған қонуы мүмкін», - деп қосты жоба авторларының бірі, «қонудың соңғы дәлдігі шамамен 10 м болады, зымыран тартылатын пневматикалық амортизаторларға түсіріледі.. » Тек диагностика жүргізу, жанармай құю, жаңа пайдалы жүктеме салу - және сіз қайтадан ұшуға бара аласыз.

KORONA әлі де қаржыландырылмаған жағдайда жүзеге асырылуда, сондықтан Макеевтің конструкторлық бюросының әзірлеушілері жобалаудың соңғы кезеңіне ғана жете алды. «Біз бұл кезеңді толығымен және толықтай дерлік, сыртқы қолдаусыз өттік. Біз қолымыздан келгеннің бәрін жасадық, - дейді дизайнерлер. - Біз нені, қайда және қашан өндіру керектігін білеміз. Енді біз практикалық дизайнға, негізгі қондырғыларды өндіруге және дамытуға көшуіміз керек, және бұл үшін ақша қажет, сондықтан қазір бәрі оларға байланысты ».

Кешіктіріп бастау

CFRP зымыраны тек кең ауқымды ұшыруды күтеді; қажетті қолдауды алғаннан кейін дизайнерлер алты жылдан кейін ұшу сынақтарын бастауға дайын, ал жетіден сегіз жылдан кейін - алғашқы зымырандардың эксперименттік жұмысын бастайды. Олар бұл үшін 2 миллиард доллардан аз қаражат қажет деп есептейді - бұл зымыран стандарттары бойынша көп емес. Сонымен қатар, зымыранды жеті жыл қолданғаннан кейін, егер коммерциялық ұшырулар саны қазіргі деңгейде қалса, тіпті 1,5 жыл ішінде - егер ол болжанған қарқынмен өссе, инвестицияның қайтарымын күтуге болады.

Кескін
Кескін

Сонымен қатар, зымыранда маневрлік қозғалтқыштардың, кездесулер мен қондыру қондырғыларының болуы кешенді көп ұшыру схемаларына сенуге мүмкіндік береді. Отынды қону үшін емес, пайдалы жүктемені аяқтау үшін жұмсап, оны 11 тоннадан асатын массаға жеткізуге болады. Содан кейін CROWN екінші «танкермен» қонады, ол өз танктерін қайтаруға қажетті қосымша жанармаймен толтырады. Бірақ тағы да маңыздылығы - бұл қайта пайдалану мүмкіндігі, ол бізді әр ұшыру алдында медианы жинау қажеттілігінен бірінші рет босатады - және әр ұшырудан кейін оны жоғалтады. Тек осындай тәсіл ғана Жер мен орбита арасындағы тұрақты екі жақты қозғалыс ағынының құрылуын қамтамасыз ете алады және сонымен бірге Жерге жақын кеңістікті нақты, белсенді, ауқымды пайдаланудың басталуын қамтамасыз ете алады.

Бұл уақытта CROWN шектеулі күйде қалады, New Shepard бойынша жұмыс жалғасуда. Жапондық ұқсас RVT жобасы да дамуда. Ресейлік әзірлеушілерге серпіліс үшін жеткілікті қолдау болмауы мүмкін. Егер сізде миллиардтаған қаражат болса, бұл әлемдегі ең үлкен және сәнді яхтаға қарағанда әлдеқайда жақсы инвестиция.

Ұсынылған: