En els darrers anys, el desenvolupament d'empreses privades que operen a la indústria aeroespacial ha atret un interès particular d'especialistes i del públic en general. Algunes organitzacions estrangeres d’aquest tipus ja han presentat diversos dissenys diferents de diferents classes amb característiques diferents. Organitzacions similars també operen al nostre país. Fins ara s’han presentat algunes novetats en aquesta àrea. Així, la companyia Lin Industrial va presentar un projecte del sistema aeroespacial Vyuga.
El projecte del sistema aeroespacial Vyuga (AKS) va ser desenvolupat per l’empresa de Moscou Lin Industrial, treballant amb l’assistència de la Fundació Skolkovo, a petició d’un client sense nom. L’objectiu del projecte era esbrinar l’aparició d’un sistema reutilitzable de dues etapes dissenyat per posar en òrbita persones i diverses càrregues. Al mateix temps, a causa de la limitada capacitat de càrrega del sistema, la implementació de diversos estudis científics, etc. es considera la tasca principal. A més, no s'exclou l'ús militar del sistema amb l'objectiu de realitzar reconeixements o com a portador d'armes d'alta precisió.
En el formulari proposat, el sistema "Blizzard" té una sèrie d'avantatges característics. Proporciona la reutilització total de tots els components del sistema, l'ús de l'avió portador existent, la possibilitat de col·locar la càrrega en òrbites en una àmplia gamma d'inclinacions, així com la seguretat ambiental. A més, l’ús d’un avió portador permet llançar càrregues útils des de diverses regions del planeta, incloses les que s’enlairen del territori del país client.
Vista general de l'AKS "Blizzard" abans de l'enlairament
El projecte Vyuga AKS implica l’ús d’un complex format per tres components principals. L’element principal que garanteix el rendiment de la resta és l’avió portador amb un conjunt de muntures per transportar la resta d’equips. També es proposa utilitzar la primera etapa amb motors coets, que és responsable de l’acceleració dels anomenats. etapa orbital. Aquest últim és un aparell capaç de volar tant a l'atmosfera com més enllà. Tots els elements del complex "Blizzard" han de poder tornar a la base.
Segons l'organització-desenvolupador, la creació del Vyuga AKS va començar amb l'estudi de les capacitats disponibles i la determinació dels paràmetres dels equips necessaris. Per tant, la càrrega útil del complex es va determinar al nivell de 450 kg, portada a una baixa càrrega propera a la terra. S'observa que els satèl·lits tecnològics del tipus "Fotó" tenen paràmetres de capacitat de càrrega similars. A més, tenint en compte els càlculs de diversos elements del complex, es va determinar l'abast dels portadors potencials del sistema.
Es va decidir abandonar l'avió de transport militar An-124 "Ruslan" i An-225 "Mriya" a causa de la capacitat de càrrega excessiva. El porta-míssils Tu-160 no s’adaptava a causa del poc nombre de vehicles d’aquest tipus existents. Com a resultat, només es van considerar els avions M-55X Geofizika, MiG-31 i Il-76. Altres càlculs van demostrar que Geofizika i MiG-31 no es poden utilitzar com a avió de reforç per al sistema aeroespacial. Aquests avions tenen un sostre pràctic elevat, però tenen una càrrega útil insuficient. Amb el seu ús, la càrrega útil del "Blizzard" no va poder superar els 50-60 kg, cosa que no es corresponia amb els càlculs originals.
Esquema de muntatge
Així, l'únic transportista adequat per al sistema era l'avió de transport militar Il-76. Tanmateix, fins i tot en aquest cas, no totes les característiques del disseny van permetre utilitzar la tècnica sense cap modificació. Els càlculs han demostrat que per al transport i llançament de les fases de reforç i orbitals, l’avió necessita reforç estructural i la instal·lació d’alguns equips nous. Aquestes modificacions van permetre aprofitar plenament els avantatges existents en forma d’elevada capacitat de càrrega, així com compensar la pèrdua d’altitud existent en comparació amb altres portadors potencials.
El projecte "Blizzard" en la seva forma actual preveu la modernització de l'avió Il-76 amb l'ús d'algunes noves unitats. A la part central del compartiment de càrrega de l'avió, es proposa muntar una armadura especial de suport que redistribueixi el pes dels sistemes de míssils als elements de potència de l'avió. Aquest producte és una estructura calada amb una longitud de 12,9 m, una amplada de 3,3 mi una alçada de 2,7 m amb elements sortints a la part superior que s’estenen més enllà del fuselatge. Inicialment, es va proposar que l’encavallada fos de plàstic reforçat amb fibra de carboni, però més tard, per raons de resistència, es va canviar el projecte. El producte ara hauria d’estar format per elements de titani amb un diàmetre de 85 mm. En aquest cas, la massa de l’encavallada és de 6, 2 tones. És possible simplificar l’estructura reduint el gruix de les parts de la part inferior de l’encavallada.
Després d’instal·lar l’encavallada a l’avió, apareixen diversos nodes a la superfície superior del seu fuselatge per acoblar-se amb la primera etapa del sistema de coets. Amb la seva ajuda, es proposa connectar l’avió portador amb altres elements del complex. Els muntatges han de tenir sistemes de control que permetin alliberar sistemes de míssils en el moment requerit.
Basant-se en els resultats de treballs preliminars de disseny i investigació amb l'ús de modelatge per ordinador, els dissenyadors de "Lin Industrial" van formar l'aparença general de la primera etapa de l'AKS "Vyuga". Aquest producte hauria de ser un avió de coet relativament gran dissenyat per accelerar una etapa orbital després de la separació de l'avió de reforç. Aquests mètodes d'aplicació han conduït a la necessitat de treballar algunes de les característiques del disseny. En particular, era necessari desenvolupar una ala i un estabilitzador dissenyats per retirar el sistema de míssils de l'avió portador després de la separació.
Disseny de truss proposat per a la instal·lació en un avió de reforç
Es proposa un disseny bastant senzill de la primera etapa. Totes les unitats principals d’aquesta tècnica s’han de muntar sobre una encavallada allargada, que és la base de l’estructura. A la part superior de l'armada, es proposa muntar els dipòsits de combustible i oxidants, darrere dels quals s'hauria de col·locar el motor. En aquest cas, el tanc posterior, a diferència del frontal, ha de tenir una forma més complexa, que és necessària per a la correcta col·locació de l’etapa orbital. A la part inferior de l'armada, es proporcionen subjeccions per als plans. A causa de les tensions mecàniques i tèrmiques esperades, la primera etapa hauria de rebre protecció tèrmica del fuselatge inferior.
Per al vol a l'atmosfera immediatament després de la separació del transportista i durant l'aterratge, la primera etapa del "Blizzard" ha d'utilitzar un conjunt de plans diferents. Es proposa muntar una ala baixa a la part central del fuselatge. També s'ha desenvolupat una unitat de cua de dues aletes amb estabilitzadors relativament petits. Es proposa muntar un tren d’aterratge dins de la cèl·lula, que és necessari per tornar la primera etapa al camp d’aviació requerit.
A hores d’ara, s’ha informat que s’ha format la forma d’un dels elements principals de la primera etapa, el tanc oxidant. Es van imposar requisits elevats a aquest producte en termes de resistència, volum, estanquitat i altres paràmetres, fins a la necessitat de la màxima producció del líquid ple. Tenint en compte aquests requisits i les característiques de l’oxigen líquid, es va determinar el disseny general del tanc. La superfície lateral cilíndrica del tanc ha de ser de fibra de carboni amb un aglutinant epoxi i també ha de rebre un revestiment interior en forma de pel·lícula PMF-352. Això últim és necessari per reduir l’impacte negatiu d’un oxidant a baixa temperatura sobre les peces compostes. Es proposa que els marcs i els fons enganxats a la part composta siguin fets d'aliatge d'alumini-magnesi. Cal instal·lar deflectors, canonades i altres parts necessàries dins del tanc.
Vista general de la primera etapa
Es proposa muntar un motor coet de combustible líquid d’una sola cambra amb les característiques requerides a la secció de cua de la primera etapa. La central, que utilitza querosè i oxigen líquid, hauria de mostrar la velocitat de sortida de gas al nivell de 3,4 km / s, cosa que permetrà assolir els paràmetres d’empenta requerits. La velocitat de disseny de la primera etapa és d’uns 4720 m / s.
Amb una longitud total de 17,45 m, la primera etapa del Vyuga AKS hauria de tenir un pes sec de 3,94 tones i un pes total de llançament de 30,4 tones. La major part del pes inicial és combustible: 7050 kg de combustible i 19.210 kg d’oxidant.
Al fuselatge de popa de la primera etapa, es proposa fixar l'anomenat. una etapa orbital dissenyada per transportar la càrrega útil i llançar-la a la trajectòria / òrbita necessària. Els trets característics del funcionament d’aquests equips van conduir a la formació d’un tipus d’escenari inusual. L'etapa orbital del "Blizzard" hauria de tenir una forma racionalitzada de les unitats externes de la cèl·lula amb la part ogival del carenat del nas i la secció del bloc de cua propera a l'oval. El fons amb un revestiment de protecció tèrmica ha de tenir una forma lleugerament corbada.
A la part superior del casc de l’etapa orbital, es proposa col·locar un compartiment de paracaigudes, un compartiment de l’equip de control, darrere del qual ha d’haver un gran volum per acomodar la càrrega útil. Sota aquests compartiments es proporcionen llocs per muntar tancs esfèrics i cilíndrics per a components de combustible. La secció de la cua del casc es col·loca sota el motor. A la part superior del fuselatge es poden instal·lar solapes de portella, dissenyades per muntar la càrrega útil a la carcassa de l'escenari, així com per treure-la a l'exterior quan es realitzen diversos treballs. En particular, aquesta escotilla es pot utilitzar per desplegar plaques solars quan s’utilitza la nau espacial en una configuració orbital.
Descripció de la primera etapa
En la seva forma actual, el projecte Vyuga implica la construcció d’un escenari orbital de 5505 mm de llarg, 2604 mm d’amplada i 1,5 m d’alçada. La massa seca de l’etapa orbital és de 950 kg. Càrrega útil: 450 kg. Juntament amb el subministrament de combustible i oxidant, l’aparell hauria de pesar 4,8 tones. Al mateix temps, segons els càlculs, la quota de querosè és de 914 kg i l’oxidant de 2486 kg. La velocitat del producte ha de ser de fins a 4.183 m / s.
Els principis d’ús del sistema aeroespacial Vyuga semblen bastant senzills i permeten col·locar la càrrega útil en la trajectòria requerida o en una òrbita de referència baixa amb els costos mínims necessaris. Per preparar la tasca, la càrrega útil necessària s’ha d’instal·lar a la bodega de càrrega de l’etapa orbital. A continuació, aquest aparell es col·loca a la primera etapa i el sistema complet es munta a les muntures de l'avió de reforç. Després d’omplir els dipòsits de les dues etapes amb querosè i oxigen líquid, el Vyuga AKS pot començar a funcionar.
La primera etapa de l'operació del sistema requereix el correcte funcionament de la tripulació de l'avió portador. L'IL-76 amb elements de "Blizzard" al fuselatge hauria d'elevar-se a una altitud de 10 km i amb el rumb desitjat anar a la zona de llançament del sistema de míssils. A més, es proposa separar, després de la qual cosa la primera etapa s’ha d’allunyar de la portadora i encendre el motor líquid del sostenidor. L'avió portador, al seu torn, té l'oportunitat de tornar al seu camp d'aviació. El vol posterior es realitza en etapes de forma independent i mitjançant els nostres propis sistemes de control.
La primera etapa té un subministrament de combustible necessari per fer funcionar el motor durant 185 s. Durant aquest temps, l’etapa orbital s’accelera amb l’ascens a una altitud determinada. Amb l’ajut de la primera etapa, el Vyuga AKS hauria d’elevar-se a una altitud de 96 km i portar l’etapa orbital a la trajectòria requerida. Després de quedar-se sense combustible, l’etapa orbital es deixa caure. L'etapa orbital continua movent-se al llarg d'una trajectòria determinada, mentre que la primera ha d'anar a la planificació i anar cap al lloc d'aterratge. Disminuint i desaccelerant la velocitat, la primera etapa ha d’arribar finalment a l’aterratge amb el tren d’aterratge existent, mitjançant el mètode “avió”. Després de l’aterratge, l’escenari pot patir el manteniment necessari, cosa que permet tornar-lo a utilitzar.
Vista general de l'etapa orbital
Després de la separació, l’etapa orbital hauria d’incloure el seu propi motor i realitzar una sortida a una òrbita determinada. A plena càrrega útil, és possible fer funcionar el motor durant 334 segons amb una pujada a una òrbita amb una altitud de 200 km. Després d’entrar en òrbita amb els paràmetres requerits, la càrrega útil en forma d’equips científics o altres equips pot començar el seu treball. Un cop completades les tasques assignades, l'etapa orbital pot tornar a la Terra.
Per desorbitar, es proposa utilitzar un impuls de frenada, que transfereixi l’etapa orbital a la trajectòria d’aterratge. Amb l’ajut de protecció tèrmica i un casc aerodinàmic, l’escenari entra a les denses capes de l’atmosfera sense riscos i surt a la zona d’aterratge. A una alçada determinada, es proposa obrir el paracaigudes, que s’encarrega de l’aterratge suau de l’aparell. L'aterratge "avió" no es proporciona per motius tècnics i operatius. Després de l’aterratge, els tècnics poden començar a treballar amb la càrrega útil. A més, està previst realitzar el manteniment de l’etapa orbital amb la preparació posterior per a un nou vol.
Es proposa un algorisme similar per utilitzar Vyuga AKS per a ús científic. A més, s'està plantejant la possibilitat d'utilitzar aquesta tecnologia en interès de les forces armades. En aquest cas, el sistema aeroespacial, en lloc d’una etapa orbital, pot rebre equips de combat amb les característiques requerides. Tot i això, els paràmetres exactes d’aquesta versió del complex encara no s’han determinat. De moment, només s'està plantejant la possibilitat de crear una versió de combat del "Blizzard" i s'estan determinant les possibles àrees de la seva aplicació.
La versió de combat del Vyuga AKS pot ser un portador d’un sistema d’atac o un mitjà d’intercepció de naus espacials enemigues. En aquest últim cas, es pot obtenir una alta eficiència del treball de combat, proporcionada per la possibilitat d’un desplegament bastant simple d’equips de combat en òrbites amb paràmetres diferents. No obstant això, la implementació d'aquestes idees pot associar-se a algunes dificultats. En primer lloc, les dificultats s’han d’associar a les limitacions de la massa de la càrrega útil. Fins i tot una substitució completa de l’etapa orbital per un sistema de combat especial no permetrà crear un producte que pesi més de diverses tones.
Etapa orbital, vista inferior, inferior no mostrada. El blanc és el casc, el blau els dipòsits de combustible, el vermell és el motor, el taronja és el compartiment del paracaigudes, el gris és el compartiment de la càrrega útil
La proposta d’arquitectura del sistema aeroespacial permet obtenir alguns avantatges respecte d’altres complexos amb un propòsit similar. Els principals avantatges del projecte Vyuga, que poden donar un efecte econòmic positiu significatiu, són l’ús de l’avió portador existent (no obstant això, que necessita modificacions notables), així com les etapes de coets retornables. La possibilitat d’un ús múltiple de les primeres etapes orbitals imposa requisits específics al seu disseny, principalment a les característiques dels motors, però pot comportar una reducció notable del cost dels llançaments individuals.
El segon avantatge característic del projecte és l'absència d'un "llaç" als ports espacials existents. La plataforma de llançament del Vyuga AKS pot ser en realitat qualsevol camp d’aviació capaç de rebre avions de transport Il-76 i disposar d’un determinat equip per treballar amb sistemes de míssils. Gràcies a això, el llançament de la càrrega útil en òrbita es pot dur a terme des de gairebé qualsevol lloc del planeta. Com a resultat, es proporciona un llançament relativament senzill de la càrrega útil en òrbita amb la inclinació requerida.
Segons les dades disponibles, actualment el projecte del sistema aeroespacial Vyuga de la companyia Lin Industrial es manté en fase d’estudis preliminars. S'han determinat les característiques generals del projecte, però la documentació tècnica encara no s'ha desenvolupat. Hi ha informació segons la qual la versió preliminar del projecte Vyuga no va rebre l’aprovació del client que va iniciar el seu desenvolupament i, en conseqüència, es va quedar sense finançament. Segons les estimacions del desenvolupador, la primera etapa del treball de recerca requereix un finançament de 3,2 milions de rubles. Un treball posterior requerirà noves inversions. Alhora, encara no s’han aclarit les estimacions del temps i els costos financers necessaris per completar el projecte.
Cal tenir en compte que el projecte Vyuga AKS no és el primer desenvolupament domèstic de la seva classe. El treball en aquesta direcció al nostre país va començar als anys seixanta del segle passat i va ser dut a terme per diverses organitzacions dirigides per OKB-155. L’objectiu del projecte Spiral era crear un complex capaç d’utilitzar un avió de reforç hipersònic, un bloc de reforç, etc. avions en òrbita per llançar una càrrega útil en òrbita. El complex "Espiral" ja es pot utilitzar per a diversos propòsits, principalment en l'exèrcit.
L’esquema d’utilitzar el sistema aeroespacial Vyuga
Des de finals dels anys seixanta fins a mitjans dels setanta, es van construir diversos prototips de tecnologia prometedora, que es van utilitzar en diverses proves. En particular, els vehicles de la sèrie BOR van fer diversos vols suborbitals i orbitals. Per a proves a l'atmosfera, es va utilitzar un avió MiG-105.11. Després de completar les proves, es va acabar el treball del projecte Spiral. El client va considerar més prometedor el nou projecte Energia-Buran. Alguns prototips construïts com a part del programa Spiral es van convertir posteriorment en exposicions de museus.
Des de principis dels anys vuitanta, NPO Molniya desenvolupa el projecte del sistema aeroespacial polivalent (MAKS). Es va proposar incloure un avió portador An-225 i un avió orbital amb un dipòsit de combustible addicional en aquest sistema. Segons la configuració, el complex MAKS podria subministrar 7 o 18 tones de càrrega útil en òrbita. Es van considerar tant la càrrega automàtica com les versions tripulades del sistema.
A causa dels problemes de principis dels anys noranta, es va acabar la feina al projecte MAKS. Només el 2012 es van informar d’una possible represa dels treballs i de la creació d’una versió moderna del complex. A més, es va esmentar la possibilitat de finalitzar el projecte existent mitjançant altres avions portadors, etc. Pel que se sap, no s'ha avançat especialment en el transcurs del renovat projecte MAKS des de llavors.
La companyia privada de coets i espacials "Lin Industrial" està creant actualment una nova versió d'un prometedor complex aeroespacial capaç de resoldre diversos problemes de naturalesa científica i d'altres. A hores d’ara ja s’ha treballat l’aspecte general del sistema i s’han determinat les seves principals característiques, característiques, etc. Tot i això, els treballs encara no han pogut avançar encara més per manca de finançament. El temps dirà si l’empresa desenvolupadora trobarà un inversor i si podrà portar a la pràctica un projecte interessant. Si el projecte AKS "Vyuga" aconsegueix assolir almenys proves amb el llançament d'una etapa orbital a l'espai, serà un gran èxit per a tota la indústria espacial nacional, tant pública com privada. Tot i això, encara està lluny d’aquest èxit: el projecte encara necessita una llarga continuació del desenvolupament.
