Projekt leteckého systému "Vyuga"
Projekt leteckého systému (AKS) „Vyuga“ byl vyvinut moskevskou společností „Lin Industrial“, spolupracující s pomocí Skolkovo Foundation, na žádost nejmenovaného zákazníka. Cílem projektu bylo vypracovat vzhled opakovaně použitelného dvoustupňového systému určeného k vynášení lidí a různých nákladů na oběžnou dráhu. Vzhledem k omezené nosnosti systému je přitom za hlavní úkol považována realizace různých vědeckých studií apod. Kromě toho vojenské použití systému pro účely průzkumu nebo jako nosič s vysokou přesností zbraně.
V navržené podobě má systém Blizzard řadu charakteristických výhod. Je zajištěna plná znovupoužitelnost všech komponent systému, využití stávajícího nosného letadla, možnost vynášení nákladu na oběžné dráhy v širokém rozsahu sklonů a také ekologická bezpečnost. Použití nosného letadla navíc umožňuje provádět starty užitečného zatížení z různých oblastí planety, včetně vzletu z území země zákazníka.
Projekt AKS "Vyuga" zahrnuje použití komplexu sestávajícího ze tří hlavních složek. Hlavním prvkem, který zajišťuje provozuschopnost zbytku, je nosný letoun se sadou lafet pro přepravu zbytku techniky. Navrhuje se také použití prvního stupně s raketovými motory, který má na starosti urychlení tzv. orbitální stupeň. Posledně jmenované je zařízení schopné létat v atmosféře i mimo ni. Všechny prvky komplexu Blizzard by měly mít možnost vrátit se na základnu.
Podle vývojářské organizace začalo vytvoření ACS "Vyuga" studiem dostupných schopností a určením parametrů požadovaného zařízení. Užitečné zatížení komplexu tak bylo stanoveno na úrovni 450 kg, které jsou uvedeny na nízké blízkozemní zatížení. Je třeba poznamenat, že technologické družice typu „Photon“ mají podobné parametry nosnosti. Dále, s přihlédnutím k výpočtům pro různé prvky komplexu, byl určen rozsah potenciálních nosičů systému.
Bylo rozhodnuto opustit vojenské transportní letouny An-124 Ruslan a An-225 Mriya z důvodu nadměrných charakteristik užitečného zatížení. Nosič raket Tu-160 se nevešel z důvodu malého počtu stávajících vozidel tohoto typu. V důsledku toho byly uvažovány pouze letouny M-55X Geofizika, MiG-31 a Il-76. Další výpočty ukázaly, že Geofizika a MiG-31 nelze použít jako urychlovací letoun pro letecký systém. Tato letadla se vyznačují vysokým praktickým stropem, ale mají nedostatečnou nosnost. S jejich použitím nesměla nosnost Blizzardu přesáhnout 50-60 kg, což neodpovídalo původním výpočtům.
Jediným vhodným nosičem systému tak byl vojenský transportní letoun Il-76. V tomto případě však ne všechny konstrukční prvky umožnily použít techniku bez jakýchkoli úprav. Výpočty ukázaly, že pro přepravu a vypuštění horního stupně a orbitálního stupně je potřeba letoun posílit a nainstalovat nějaké nové vybavení. Taková vylepšení umožnila maximálně využít stávající výhody v podobě vysoké nosnosti a také kompenzovat stávající ztrátu nadmořské výšky ve srovnání s jinými potenciálními nosiči.
Projekt Vyuga ve své současné podobě počítá s modernizací letounu Il-76 pomocí některých nových jednotek. Ve střední části nákladového prostoru letadla je navrženo namontovat speciální nosný nosník, který přerozděluje hmotnost raketových systémů na výkonové prvky letadla. Tento výrobek je prolamovaná konstrukce o délce 12,9 m, šířce 3,3 m a výšce 2,7 m s vyčnívajícími prvky v horní části, které přesahují trup. Původně bylo navrženo, aby byla farma vyrobena z uhlíkových vláken, ale později byl z důvodů pevnosti projekt změněn. Nyní by se měl produkt skládat z titanových prvků o průměru 85 mm. V tomto případě je hmotnost krovu 6,2 t. Určité odlehčení konstrukce je možné snížením tloušťky detailů spodní části krovu.
Po instalaci příhradového nosníku na letadlo se na horní ploše jeho trupu objeví několik uzlů pro připojení k prvnímu stupni raketového systému. S jejich pomocí se navrhuje propojit nosné letadlo s dalšími prvky komplexu. Lafety musí mít řídicí systémy, které umožní raketové systémy v požadovaný okamžik shodit.
Na základě výsledků předprojektových prací a výzkumu pomocí počítačového modelování vytvořili designéři Lin Industrial celkový vzhled prvního stupně ACS Blizzard. Tímto produktem by mělo být poměrně velké letadlo s raketovým motorem, určené k urychlení orbitálního stupně po oddělení od pomocného letounu. Takové způsoby aplikace vedly k potřebě studovat některé konstrukční prvky. Zejména bylo nutné vyvinout křídlo a stabilizátor určený k odklonění raketového systému od nosného letounu po oddělení.
Je navržena poměrně jednoduchá konstrukce první etapy. Všechny hlavní jednotky této techniky musí být namontovány na podlouhlém vazníku, který je základem konstrukce. V horní části farmy je navrženo namontovat nádrže na palivo a okysličovadlo, za které by měl být umístěn motor. Zadní nádrž musí mít v tomto případě na rozdíl od přední složitější tvar nutný pro správné umístění orbitálního stupně. Na spodní části vazníku jsou umístěny úchyty pro roviny. Vzhledem k očekávanému mechanickému a tepelnému zatížení musí první stupeň dostat tepelnou ochranu spodní části trupu.
K letu v atmosféře ihned po oddělení od nosiče a během přiblížení na přistání musí první stupeň Blizzardu použít sadu různých letadel. Ve střední části trupu se navrhuje namontovat dolnoplošník. Byl vyvinut také dvoukýlový ocas s relativně malými stabilizátory. Uvnitř draku letadla je navrženo namontovat podvozek nezbytný pro návrat prvního stupně na požadované letiště.
K dnešnímu dni se údajně vytvořil vzhled jednoho z hlavních prvků prvního stupně, nádrže s oxidantem. Na tento výrobek byly kladeny vysoké požadavky na pevnost, objem, těsnost a další parametry až po potřebu maximální produkce plněné kapaliny. S přihlédnutím k těmto požadavkům a vlastnostem kapalného kyslíku byla určena celková konstrukce nádrže. Válcový boční povrch nádrže by měl být vyroben z uhlíkových vláken s epoxidovým pojivem a také by měl být opatřen vnitřním povlakem ve formě filmu PMF-352. Ten je nezbytný pro snížení negativního dopadu nízkoteplotního okysličovadla na kompozitní díly. Rámy a dna vlepené do kompozitního dílu jsou navrženy ze slitiny hliníku a hořčíku. Uvnitř nádrže by měly být instalovány přepážky, klapky, potrubí a další potřebné díly.
Celkový pohled na první etapu
V ocasní části prvního stupně se navrhuje namontovat jednokomorový raketový motor na kapalné palivo s požadovanými charakteristikami. Elektrárna, využívající petrolej a kapalný kyslík, musí vykazovat rychlost výstupu plynů na úrovni 3,4 km/s, čímž dosáhne požadovaných parametrů tahu. Odhadovaná rychlost prvního stupně je cca 4720 m/s.
Při celkové délce 17,45 m by měl mít první stupeň AKS „Vyuga“ suchou hmotnost 3,94 t, plnou startovní hmotnost 30,4 t. Přitom většina startovní hmotnosti připadá na palivo: 7050 kg paliva a 19210 kg okysličovadla.
Na zadní část trupu prvního stupně se navrhuje připevnit tzv. orbitální stupeň určený k přepravě užitečného nákladu a jeho umístění na požadovanou dráhu/oběžnou dráhu. Charakteristické rysy provozu takového zařízení vedly k vytvoření neobvyklého typu jeviště. Orbitální stupeň „Vyuga“ by měl mít aerodynamický tvar vnějších jednotek draku s ogivní horní částí kapotáže hlavy a ocasní částí blízkou oválu. Dno s tepelně stínícím povlakem by mělo mít mírně zakřivený tvar.
V horní části těla orbitálního stupně je navrženo umístění padákového oddílu, oddílu ovládacího zařízení, za nímž by měl být velký objem pro umístění užitečného zatížení. Pod těmito oddíly jsou místa pro montáž kulových a válcových nádrží na součásti paliva. Ocasní část těla je umístěna pod motorem. V horní části trupu mohou být instalovány poklopové dveře určené k montáži užitečného zatížení do těla stupně a také k jeho vysunutí při provádění různých úkolů. Zejména lze takový poklop použít k rozmístění solárních panelů při použití zařízení v orbitální konfiguraci.
V současné podobě projekt Vyuga zahrnuje výstavbu orbitálního stupně o délce 5505 mm, šířce 2604 mm a výšce 1,5 m. Suchá hmotnost orbitálního stupně je 950 kg. Užitečná nosnost - 450 kg. Spolu se zásobou paliva a okysličovadla by měla aparatura vážit 4,8 t. Na petrolej přitom podle propočtů připadá 914 kg, na okysličovadlo 2486 kg. Rychlost produktu by měla dosáhnout 4183 m/s.
Principy použití leteckého systému Vyuga vypadají celkem jednoduše a umožňují umístit náklad na požadovanou trajektorii nebo na nízkou referenční dráhu s minimálními nutnými náklady. V rámci přípravy na úkol musí být v nákladovém prostoru orbitálního stupně instalován požadovaný náklad. Poté se toto zařízení umístí na první stupeň a celý systém se instaluje na lafety pomocného letounu. Po naplnění nádrží obou stupňů petrolejem a kapalným kyslíkem může Vyuga ACS začít pracovat.
První fáze provozu systému vyžaduje správnou činnost posádky nosného letadla. Il-76 s prvky „Vyuga“ na trupu se musí zvednout do výšky 10 km a jít do odpalovací oblasti raketového systému s požadovaným kurzem. Dále se navrhuje provést odpojení, po kterém by se měl první stupeň vzdálit od nosiče a zapnout hnací kapalinový motor. Nosný letoun zase dostane příležitost vrátit se na své letiště. Další let je prováděn po etapách samostatně a pomocí vlastních řídicích systémů.
První stupeň má zásobu paliva potřebnou k chodu motoru na 185 s. Během této doby se orbitální stupeň zrychluje se stoupáním do předem stanovené výšky. S pomocí prvního stupně AKS "Vyuga" by se měl vznést do výšky 96 km a uvést orbitální stupeň na požadovanou trajektorii. Po vyčerpání paliva se orbitální stupeň resetuje. Orbitální stupeň pokračuje v pohybu po dané trajektorii, zatímco první by měl přejít do klouzání a zamířit k místu přistání. Snižování a zpomalování, první stupeň musí nakonec přistát s použitím stávajícího podvozku, metodou „letadlo“. Po přistání může pódium projít nezbytnou údržbou, která umožňuje jeho opětovné použití.
Celkový pohled na orbitální fázi
Orbitální stupeň po oddělení musí zapnout vlastní motor a provést výstup na danou oběžnou dráhu. Při plném užitečném zatížení je možné provozovat motor po dobu 334 sekund s výstupem na oběžnou dráhu s výškou 200 km. Po vstupu na oběžnou dráhu s potřebnými parametry může začít svou práci užitečná zátěž v podobě vědeckého vybavení nebo jiného vybavení. Po splnění zadaných úkolů se může orbitální stupeň vrátit na Zemi.
Pro sestup z oběžné dráhy se navrhuje použít brzdný impuls, který přenese orbitální stupeň na přistávací dráhu. Pomocí tepelné ochrany a proudnicového tvaru trupu se stupeň bez rizik dostává do hustých vrstev atmosféry a dostává se na přistávací plochu. V dané výšce se navrhuje otevřít padák zodpovědný za měkké přistání zařízení. Přistání „jako letadlo“ není z technických a provozních důvodů zajištěno. Po přistání mohou specialisté začít pracovat s nákladem. Kromě toho se plánuje provedení údržby orbitálního stupně s následnou přípravou na nový let.
Podobný algoritmus pro použití ACS "Vyuga" je navržen pro použití pro vědecké účely. Navíc se zvažuje možnost využití takového vybavení v zájmu ozbrojených sil. V tomto případě místo orbitálního stupně může letecký systém přijímat bojové vybavení s požadovanými vlastnostmi. Přesné parametry této verze komplexu však ještě nebyly stanoveny. V tuto chvíli se zvažuje pouze možnost vytvoření bojové verze „Vyuga“ a zjišťují se možné oblasti jejího použití.
Bojová verze AKS "Vyuga" může být nosičem úderného systému nebo prostředkem k zachycení nepřátelských kosmických lodí. V druhém případě lze dosáhnout vysoké efektivity bojové práce, kterou poskytuje možnost poměrně jednoduchého vypuštění bojové techniky na oběžnou dráhu s různými parametry. Realizace takových nápadů však může být spojena s určitými obtížemi. Nejprve by měly být potíže spojeny s omezením hmotnosti užitečného zatížení. Ani kompletní nahrazení orbitálního stupně speciálním bojovým systémem neumožní vytvořit produkt vážící více než pár tun.
Orbitální stupeň, ventrální pohled, dno není zobrazeno. Trup je označen bílou barvou, palivové nádrže jsou modré, motor je červený, padákový prostor je oranžově, nákladový prostor je šedý
Navrhovaná architektura leteckého systému umožňuje získat některé výhody oproti jiným komplexům podobného účelu. Hlavními výhodami projektu Blizzard, které mohou přinést významný pozitivní ekonomický efekt, je použití stávajícího nosného letadla (nicméně vyžadujícího výrazná vylepšení), jakož i návratových raketových stupňů. Možnost vícenásobného použití prvního a orbitálního stupně klade specifické požadavky na jejich konstrukci, především na vlastnosti motorů, ale může vést k výraznému snížení nákladů na jednotlivé starty.
Druhou charakteristickou výhodou projektu je chybějící „vazba“ na stávající kosmodromy. Ve skutečnosti se každé letiště schopné přijímat transportní letouny Il-76 a disponující určitou sadou vybavení pro práci s raketovými systémy může ve skutečnosti stát odpalovací rampou pro Vyuga AKS. Díky tomu lze náklad vynést na oběžnou dráhu téměř odkudkoli na planetě. Díky tomu je poměrně snadné vynést náklad na oběžnou dráhu s požadovaným sklonem.
Podle zpráv je v současné době projekt leteckého systému Vyuga od společnosti Lin Industrial ve fázi předběžných studií. Obecné rysy projektu byly stanoveny, ale technická dokumentace ještě nebyla vypracována. Existují důkazy, že předběžná verze projektu Blizzard nezískala souhlas zákazníka, který inicioval jeho vývoj, a v důsledku toho zůstala bez financování. Podle vývojáře vyžaduje první etapa výzkumných prací finanční prostředky ve výši 3,2 milionu rublů. Další práce si vyžádají nové investice. Zároveň zatím nejsou upřesněny odhady časových a finančních nákladů na dokončení projektu.
Je třeba poznamenat, že projekt AKS "Vyuga" není prvním takovým domácím vývojem své třídy. Práce v tomto směru u nás začaly již v šedesátých letech minulého století a provádělo je několik organizací v čele s OKB-155. Smyslem projektu Spirála bylo vytvořit komplex schopný využívat nadzvukový urychlovací letoun, horní stupeň atd. orbitální letadlo k vynesení nákladu na oběžnou dráhu. Hotový komplex "Spiral" by mohl být použit pro různé účely, především v armádě.
Od konce šedesátých do poloviny sedmdesátých let bylo postaveno několik prototypů pokročilé technologie, které byly použity v různých testech. Zejména kosmická loď řady BOR uskutečnila několik suborbitálních a orbitálních letů. Pro testy v atmosféře byl použit letoun MiG-105.11. Po dokončení testů byly práce na projektu Spirála přerušeny. Zákazník považoval nový projekt Energia-Buran za perspektivnější. Některé prototypy postavené v rámci programu Spirála se později staly muzejními exponáty.
Od začátku osmdesátých let NPO Molniya rozvíjí projekt „Multi-Purpose Aerospace System“ (MAKS). Do tohoto systému bylo navrženo zařadit nosný letoun An-225 a orbitální letoun s přídavnou palivovou nádrží. V závislosti na konfiguraci by komplex MAKS mohl dopravit na oběžnou dráhu 7 nebo 18 tun užitečného zatížení. Uvažovalo se jak o automatické nákladní, tak o pilotované verzi systému.
Kvůli problémům z počátku devadesátých let byly práce na projektu MAKS ukončeny. Teprve v roce 2012 se objevily zprávy o možném obnovení prací a vytvoření moderní verze areálu. Kromě toho byla zmíněna možnost finalizace stávajícího projektu pomocí dalších nosných letadel atd. Pokud je známo, v průběhu obnoveného projektu MAKS nebylo v posledních letech dosaženo žádných zvláštních úspěchů.
Soukromá raketová a kosmická společnost Lin Industrial v současnosti vytváří novou verzi perspektivního leteckého komplexu schopného řešit různé problémy vědeckého i jiného charakteru. K dnešnímu dni byl zpracován celkový vzhled systému a byly stanoveny jeho hlavní vlastnosti, vlastnosti atd. Práce se ale zatím nemohou posunout kvůli nedostatku financí. Zda developerská společnost najde investora a zda se jí podaří dovést zajímavý projekt do praktické realizace, ukáže čas. Pokud se projektu AKS „Vyuga“ podaří dosáhnout alespoň testů s vypuštěním orbitálního stupně do vesmíru, bude to velký úspěch pro celý tuzemský vesmírný průmysl, veřejný i soukromý. K takovému úspěchu je však ještě daleko: projekt potřebuje ještě dlouhé pokračování ve vývoji.
Podle stránek materiálů:
https://spacelin.ru/
http://tvzvezda.ru/
http://vpk.name/
https://rg.ru/
http://testpilot.ru/
Stránka AKS "Vyuga" na webu vývojáře:
https://spacelin.ru/proekty/aerokosmicheskaya-sistema-vyuga/
- Ryabov Kirill
- "Lin Industrial" / Spacelin.ru
informace