En los últimos años, el desarrollo de empresas privadas que operan en la industria aeroespacial ha atraído un interés particular de especialistas y del público en general. Varias organizaciones extranjeras de este tipo ya han presentado varios diseños diferentes de diferentes clases con diferentes características. En nuestro país también operan organizaciones similares. Hasta la fecha, se han presentado algunas novedades en esta área. Así, la empresa Lin Industrial presentó un proyecto del sistema aeroespacial Vyuga.
El proyecto del sistema aeroespacial Vyuga (AKS) fue desarrollado por la empresa de Moscú Lin Industrial, trabajando con la asistencia de la Fundación Skolkovo, a petición de un cliente no identificado. El objetivo del proyecto era desarrollar la apariencia de un sistema reutilizable de dos etapas diseñado para poner personas y diversas cargas en órbita. Al mismo tiempo, debido a la limitada capacidad de carga del sistema, la implementación de diversos estudios científicos, etc. se considera como la tarea principal. Además, no se excluye el uso militar del sistema para realizar reconocimientos o como portador de armas de alta precisión.
En la forma propuesta, el sistema "Blizzard" tiene una serie de ventajas características. Proporciona una reutilización completa de todos los componentes del sistema, el uso del avión de transporte existente, la posibilidad de colocar la carga en órbitas en una amplia gama de inclinaciones, así como seguridad ambiental. Además, el uso de un avión de transporte permite lanzar cargas útiles desde varias regiones del planeta, incluidas las que despegan del territorio del país cliente.
Vista general del AKS "Blizzard" antes del despegue
El proyecto Vyuga AKS implica el uso de un complejo que consta de tres componentes principales. El principal elemento que asegura el rendimiento del resto es el avión portaaviones con un juego de soportes para transportar el resto del equipo. También se propone utilizar la primera etapa con motores de cohetes, que es responsable de la aceleración de los llamados. etapa orbital. Este último es un aparato capaz de volar tanto en la atmósfera como más allá. Todos los elementos del complejo "Blizzard" deben poder regresar a la base.
Según la organización-desarrolladora, la creación del Vyuga AKS comenzó con el estudio de las capacidades disponibles y la determinación de los parámetros del equipo requerido. Entonces, la carga útil del complejo se determinó al nivel de 450 kg, llevada a una carga cercana a la tierra baja. Se observa que los satélites tecnológicos del tipo "Fotón" tienen parámetros similares de capacidad de carga. Además, teniendo en cuenta los cálculos para varios elementos del complejo, se determinó el rango de portadores potenciales del sistema.
Se decidió abandonar los aviones de transporte militar An-124 "Ruslan" y An-225 "Mriya" debido a su excesiva capacidad de carga. El porta misiles Tu-160 no encajaba debido a la pequeña cantidad de vehículos existentes de este tipo. Como resultado, solo se consideraron los aviones M-55X Geofizika, MiG-31 e Il-76. Cálculos adicionales mostraron que Geofizika y MiG-31 no se pueden utilizar como avión de refuerzo para el sistema aeroespacial. Estos aviones tienen un techo práctico alto, pero tienen una carga útil insuficiente. Con su uso, la carga útil de la "Blizzard" no podía exceder los 50-60 kg, lo que no se correspondía con los cálculos originales.
Esquema de montaje
Por lo tanto, el único portaaviones adecuado para el sistema fue el avión de transporte militar Il-76. Sin embargo, incluso en este caso, no todas las características de diseño permitieron utilizar la técnica sin modificaciones. Los cálculos han demostrado que para el transporte y lanzamiento de las etapas propulsora y orbital, la aeronave necesita refuerzo estructural y la instalación de algunos equipos nuevos. Tales modificaciones permitieron aprovechar plenamente las ventajas existentes en forma de alta capacidad de carga, así como compensar la pérdida de altitud existente en comparación con otros portadores potenciales.
El proyecto "Blizzard" en su forma actual prevé la modernización del avión Il-76 con el uso de algunas unidades nuevas. En la parte central del compartimento de carga de la aeronave, se propone montar una armadura de soporte especial que redistribuye el peso de los sistemas de misiles a los elementos de potencia de la aeronave. Este producto es una estructura calada con una longitud de 12,9 m, una anchura de 3,3 my una altura de 2,7 m con elementos salientes en la parte superior que se extienden más allá del fuselaje. Inicialmente, se propuso que el truss estuviera hecho de plástico reforzado con fibra de carbono, pero luego, por razones de resistencia, se cambió el proyecto. El producto ahora debería consistir en elementos de titanio con un diámetro de 85 mm. En este caso, la masa de la celosía es de 6, 2. toneladas Es posible cierta simplificación de la estructura al reducir el espesor de las partes de la parte inferior de la celosía.
Después de instalar la armadura en la aeronave, aparecen varios nodos en la superficie superior de su fuselaje para acoplarse con la primera etapa del sistema de cohetes. Con su ayuda, se propone conectar el avión de transporte con otros elementos del complejo. Las monturas deben tener sistemas de control que permitan el lanzamiento de sistemas de misiles en el momento requerido.
Sobre la base de los resultados del trabajo de diseño preliminar y la investigación con el uso de modelado por computadora, los diseñadores de "Lin Industrial" formaron la apariencia general de la primera etapa de la AKS "Vyuga". Este producto debería ser un avión propulsado por cohetes relativamente grande diseñado para acelerar una etapa orbital después de la separación del avión propulsor. Tales métodos de aplicación han llevado a la necesidad de desarrollar algunas de las características del diseño. En particular, fue necesario desarrollar un ala y un estabilizador diseñados para retraer el sistema de misiles del avión de transporte después de la separación.
Diseño de truss propuesto para su instalación en un avión propulsor
Se propone un diseño bastante simple de la primera etapa. Todas las unidades principales de esta técnica deben montarse en una armadura alargada, que es la base de la estructura. En la parte superior de la armadura, se propone montar los tanques de combustible y oxidante, detrás de los cuales se debe colocar el motor. En este caso, el tanque trasero, a diferencia del delantero, debe tener una forma más compleja, necesaria para la correcta colocación de la etapa orbital. En la parte inferior de la armadura, se proporcionan fijaciones para los planos. Debido a las tensiones mecánicas y térmicas esperadas, la primera etapa debería recibir protección térmica del fuselaje inferior.
Para volar en la atmósfera inmediatamente después de la separación del portaaviones y durante el aterrizaje, la primera etapa de "Blizzard" debe utilizar un conjunto de aviones diferentes. Se propone montar un ala baja en la parte central del fuselaje. También se ha desarrollado una unidad de cola de dos aletas con estabilizadores comparativamente pequeños. Se propone montar un tren de aterrizaje dentro del fuselaje, que es necesario para devolver la primera etapa al aeródromo requerido.
Por ahora, se informa que se ha formado la forma de uno de los elementos principales de la primera etapa, el tanque oxidante. Se impusieron altos requisitos a este producto en términos de resistencia, volumen, estanqueidad y otros parámetros, hasta la necesidad de una producción máxima del líquido lleno. Teniendo en cuenta estos requisitos y las características del oxígeno líquido, se determinó el diseño general del tanque. La superficie lateral cilíndrica del tanque debe estar hecha de fibra de carbono con un aglutinante epoxi, y también debe recibir un revestimiento interno en forma de película PMF-352. Esto último es necesario para reducir el impacto negativo de un oxidante a baja temperatura en las piezas compuestas. Se propone que los marcos y los fondos pegados en la pieza compuesta estén hechos de una aleación de aluminio y magnesio. Deben instalarse deflectores, tuberías y otras piezas necesarias dentro del tanque.
Vista general de la primera etapa
Se propone montar un motor cohete propulsor líquido de una sola cámara con las características requeridas en la sección de cola de la primera etapa. La planta de energía, que utiliza queroseno y oxígeno líquido, debe mostrar la velocidad de salida del gas a un nivel de 3,4 km / s, lo que permitirá alcanzar los parámetros de empuje requeridos. La velocidad de diseño de la primera etapa es de aproximadamente 4720 m / s.
Con una longitud total de 17,45 m, la primera etapa del Vyuga AKS debe tener un peso seco de 3,94 toneladas y un peso de lanzamiento total de 30,4 toneladas. La mayor parte del peso inicial es combustible: 7050 kg de combustible y 19,210 kg de oxidante..
Al fuselaje de popa de la primera etapa, se propone adjuntar el llamado. una etapa orbital diseñada para transportar la carga útil y lanzarla a la trayectoria / órbita requerida. Los rasgos característicos del funcionamiento de dicho equipo llevaron a la formación de un tipo de escenario inusual. La etapa orbital del "Blizzard" debe tener una forma aerodinámica de las unidades externas del fuselaje con la parte superior ojival del carenado de nariz y la sección del bloque de cola cerca del óvalo. La parte inferior con una capa protectora contra el calor debe tener una forma ligeramente curva.
En la parte superior del casco de la etapa orbital, se propone colocar un compartimento de paracaídas, un compartimento de equipos de control, detrás del cual debe haber un gran volumen para acomodar la carga útil. Los lugares para montar tanques esféricos y cilíndricos para componentes de combustible se proporcionan debajo de estos compartimentos. La sección de cola del casco se coloca debajo del motor. En la parte superior del fuselaje se pueden instalar aletas de escotilla, diseñadas para montar la carga útil en la carcasa del escenario, así como para retirarla al exterior cuando se realizan diversos trabajos. En particular, dicha trampilla se puede utilizar para desplegar paneles solares cuando se utiliza la nave espacial en una configuración orbital.
Descripción de la primera etapa
En su forma actual, el proyecto Vyuga consiste en la construcción de una etapa orbital de 5505 mm de largo, 2604 mm de ancho y 1,5 m de altura La masa seca de la etapa orbital es de 950 kg. Carga útil - 450 kg. Junto con el suministro de combustible y oxidante, el aparato debe pesar 4,8 toneladas. Al mismo tiempo, según los cálculos, la proporción de queroseno es de 914 kg y el oxidante es de 2486 kg. La velocidad del producto debe ser de hasta 4183 m / s.
Los principios del uso del sistema aeroespacial Vyuga parecen bastante simples y permiten colocar la carga útil en la trayectoria requerida o en una órbita de referencia baja con los costos mínimos necesarios. En preparación para la tarea, la carga útil requerida debe instalarse en la bodega de carga de la etapa orbital. A continuación, este aparato se coloca en la primera etapa y el sistema completo se monta en los soportes del avión propulsor. Después de llenar los tanques de ambas etapas con queroseno y oxígeno líquido, el Vyuga AKS puede comenzar a funcionar.
La primera etapa del funcionamiento del sistema requiere el correcto funcionamiento de la tripulación del avión portaaviones. El IL-76 con elementos de "Blizzard" en el fuselaje debe elevarse a una altitud de 10 km y con el rumbo deseado ir a la zona de lanzamiento del sistema de misiles. Además, se propone desacoplar, después de lo cual la primera etapa debe alejarse del portador y encender el motor de líquido sustentador. El avión de transporte, a su vez, tiene la oportunidad de regresar a su aeródromo. El vuelo adicional se realiza en etapas de forma independiente y utilizando nuestros propios sistemas de control.
La primera etapa tiene un suministro de combustible necesario para hacer funcionar el motor durante 185 s. Durante este tiempo, la etapa orbital se acelera con el ascenso a una altitud determinada. Con la ayuda de la primera etapa, el Vyuga AKS debería elevarse a una altitud de 96 km y llevar la etapa orbital a la trayectoria requerida. Después de quedarse sin combustible, la etapa orbital se cae. La etapa orbital continúa moviéndose a lo largo de una trayectoria determinada, mientras que la primera debe entrar en planificación y tomar un rumbo hacia el lugar de aterrizaje. Disminuyendo y desacelerando la velocidad, la primera etapa debe eventualmente aterrizar con el tren de aterrizaje existente, utilizando el método "avión". Después del aterrizaje, el escenario puede someterse al mantenimiento necesario, lo que permite volver a utilizarlo.
Vista general de la etapa orbitaria
Después de la separación, la etapa orbital debe incluir su propio motor y realizar una salida a una órbita determinada. A plena carga útil, es posible operar el motor durante 334 segundos con un ascenso a una órbita con una altitud de 200 km. Después de entrar en órbita con los parámetros requeridos, la carga útil en forma de equipo científico u otro equipo puede comenzar su trabajo. Habiendo completado las tareas asignadas, la etapa orbital puede regresar a la Tierra.
Para la salida de órbita, se propone utilizar un impulso de frenado, que transfiere la etapa orbital a la trayectoria de aterrizaje. Con la ayuda de protección térmica y un casco aerodinámico, el escenario ingresa a las densas capas de la atmósfera sin riesgos y sale a la zona de aterrizaje. A una altura determinada, se propone abrir el paracaídas, que es responsable del aterrizaje suave del aparato. El aterrizaje "similar a un avión" no se proporciona por razones técnicas y operativas. Después del aterrizaje, los técnicos pueden comenzar a trabajar con la carga útil. Además, está previsto realizar el mantenimiento de la etapa orbital con la posterior preparación para un nuevo vuelo.
Se propone un algoritmo similar para usar el Vyuga AKS para uso científico. Además, se está considerando la posibilidad de utilizar dicha tecnología en interés de las fuerzas armadas. En este caso, el sistema aeroespacial, en lugar de una etapa orbital, puede recibir equipos de combate con las características requeridas. Sin embargo, aún no se han determinado los parámetros exactos de esta versión del complejo. Por el momento, solo se está considerando la posibilidad de crear una versión de combate de la "Blizzard" y se están determinando posibles áreas de su aplicación.
La versión de combate del Vyuga AKS puede ser un portador de un sistema de ataque o un medio para interceptar naves espaciales enemigas. En este último caso, se puede obtener una alta eficiencia del trabajo de combate, proporcionada por la posibilidad de un despliegue bastante simple de equipos de combate en órbitas con diferentes parámetros. Sin embargo, la implementación de tales ideas puede estar asociada con algunas dificultades. En primer lugar, las dificultades deben estar asociadas con las limitaciones en la masa de la carga útil. Incluso un reemplazo completo de la etapa orbital con un sistema de combate especial no permitirá crear un producto que pese más de varias toneladas.
Etapa orbital, vista inferior, no se muestra la parte inferior. El blanco es el casco, el azul son los tanques de combustible, el rojo es el motor, el naranja es el compartimento del paracaídas, el gris es el compartimento de carga útil
La arquitectura propuesta del sistema aeroespacial permite obtener algunas ventajas sobre otros complejos de similar finalidad. Las principales ventajas del proyecto Vyuga, que puede tener un efecto económico positivo significativo, son el uso del avión de transporte existente (sin embargo, necesita modificaciones notables), así como las etapas de cohetes retornables. La posibilidad de uso múltiple de las etapas primera y orbital impone requisitos específicos en su diseño, principalmente en las características de los motores, pero puede conducir a una reducción notable en el costo de los lanzamientos individuales.
La segunda ventaja característica del proyecto es la ausencia de un "vínculo" con los puertos espaciales existentes. La plataforma de lanzamiento para el Vyuga AKS puede ser en realidad cualquier aeródromo capaz de recibir aviones de transporte Il-76 y tener un cierto conjunto de equipos para trabajar con sistemas de misiles. Gracias a esto, el lanzamiento de la carga útil a la órbita se puede llevar a cabo desde casi cualquier lugar del planeta. Como resultado, se proporciona un lanzamiento relativamente simple de la carga útil a la órbita con la inclinación requerida.
Según los datos disponibles, actualmente el proyecto del sistema aeroespacial Vyuga de la empresa Lin Industrial permanece en la etapa de estudios preliminares. Se han determinado las características generales del proyecto, pero aún no se ha desarrollado la documentación técnica. Existe información según la cual la versión preliminar del proyecto Vyuga no recibió la aprobación del cliente que inició su desarrollo y, como resultado, quedó sin financiación. Según las estimaciones del desarrollador, la primera etapa del trabajo de investigación requiere una financiación por un monto de 3,2 millones de rublos. El trabajo futuro requerirá nuevas inversiones. Al mismo tiempo, aún no se han aclarado las estimaciones del tiempo y los costos financieros necesarios para completar el proyecto.
Cabe señalar que el proyecto Vyuga AKS no es el primer desarrollo nacional de este tipo de su clase. El trabajo en esta dirección en nuestro país se inició en los años sesenta del siglo pasado y fue realizado por varias organizaciones encabezadas por OKB-155. El objetivo del proyecto Spiral era crear un complejo capaz de utilizar un avión propulsor hipersónico, un bloque propulsor, etc. aeronave en órbita para poner en órbita una carga útil. El complejo listo para usar "Espiral" podría usarse para varios propósitos, principalmente en el ejército.
El esquema de uso del sistema aeroespacial Vyuga.
Desde finales de los sesenta hasta mediados de los setenta, se construyeron varios prototipos de tecnología prometedora, que se utilizaron en diversas pruebas. En particular, los vehículos de la serie BOR realizaron varios vuelos suborbitales y orbitales. Para las pruebas en la atmósfera, se utilizó un avión MiG-105.11. Una vez finalizadas las pruebas, se terminó el trabajo en el proyecto Spiral. El cliente consideró más prometedor el nuevo proyecto Energia-Buran. Algunos prototipos construidos como parte del programa Spiral luego se convirtieron en exhibiciones de museo.
Desde principios de los años ochenta, NPO Molniya ha estado desarrollando el proyecto Sistema Aeroespacial Multipropósito (MAKS). Se propuso incluir un avión de transporte An-225 y un avión orbital con un tanque de combustible adicional en este sistema. Dependiendo de la configuración, el complejo MAKS podría entregar 7 o 18 toneladas de carga útil en órbita. Se consideraron tanto las versiones automáticas de carga como las tripuladas del sistema.
Debido a los problemas de principios de los noventa, se terminó el trabajo en el proyecto MAKS. Solo en 2012, hubo informes de una posible reanudación del trabajo y la creación de una versión moderna del complejo. Además, se mencionó la posibilidad de finalizar el proyecto existente utilizando otros aviones de transporte, etc. Por lo que se sabe, desde entonces no se ha realizado ningún progreso particular en el curso del proyecto renovado MAKS.
La empresa privada de cohetes y espacio "Lin Industrial" está creando actualmente una nueva versión de un complejo aeroespacial prometedor capaz de resolver varios problemas de naturaleza científica y de otro tipo. A estas alturas, se ha elaborado el aspecto general del sistema y se han determinado sus principales características, características, etc. Sin embargo, el trabajo aún no ha podido avanzar más debido a la falta de financiación. El tiempo dirá si la empresa desarrolladora encontrará un inversor y si podrá llevar un proyecto interesante a la implementación práctica. Si el proyecto AKS "Vyuga" logra alcanzar al menos las pruebas con el lanzamiento de una etapa orbital al espacio, será un gran éxito para toda la industria espacial nacional, tanto pública como privada. Sin embargo, todavía está lejos de lograr tal éxito: el proyecto aún necesita una larga continuación de desarrollo.
