El proyecto del sistema aeroespacial "Blizzard".
El proyecto del sistema aeroespacial Vyuga (ACS) fue desarrollado por la empresa de Moscú Lin Industrial, en colaboración con la Fundación Skolkovo, a petición de un cliente no identificado. El objetivo del proyecto era elaborar la forma de un sistema reutilizable de dos etapas diseñado para poner en órbita a personas y diversas cargas. Al mismo tiempo, debido a la capacidad limitada del sistema, la tarea principal es la implementación de diversos estudios científicos, etc. Además, el uso militar del sistema para fines de reconocimiento o como portador de alta precisión. armas.
En la forma propuesta del sistema "Blizzard" tiene una serie de ventajas características. Proporciona la reutilización total de todos los componentes del sistema, el uso de un portaaviones existente, la capacidad de enviar la carga a las órbitas en una amplia gama de inclinaciones, así como la seguridad ambiental. Además, el uso de un portaaviones le permite lanzar cargas útiles desde varias regiones del planeta, incluido el despegue desde el territorio del país cliente.
El proyecto AKS "Blizzard" implica el uso de un complejo que consta de tres componentes principales. El elemento principal que garantiza el rendimiento del resto es un avión de transporte con un conjunto de sujetadores para transportar el equipo restante. También se propone utilizar la primera etapa con motores de cohetes, que es responsable de la aceleración de los llamados. Pisadas orbitales. Este último es un aparato capaz de volar tanto en la atmósfera como más allá. Todos los elementos del complejo Blizzard deben poder volver a la base.
Según la organización de desarrollo, la creación del VKS "Vyuga" comenzó con un estudio de las posibilidades existentes y la determinación de los parámetros del equipo requerido. Por lo tanto, la carga útil del complejo se determinó a nivel de 450 kg, llevada a una carga de tierra baja. Se observa que parámetros similares de capacidad de carga tienen satélites tecnológicos como "Fotón". Además, teniendo en cuenta los cálculos para los diversos elementos del complejo, se determinó el rango de portadores potenciales del sistema.
Los aviones de transporte militar An-124 “Ruslan” y An-225 “Mriya” se decidieron a abandonar debido a las características de carga excesiva. El misil Tu-160 no encajaba debido a la pequeña cantidad de máquinas existentes de este tipo. Como resultado, solo se consideraron los aviones M-55X "Geofísica", MiG-31 e IL-76. Cálculos adicionales mostraron que Geophysics y MiG-31 no se pueden usar como aeronaves de chispa del sistema aeroespacial. Estos aviones tienen un alto techo práctico, pero tienen carga útil insuficiente. Cuando se usaron, la carga útil de Blizzard no pudo exceder de 50-60 kg, que no correspondía a los cálculos iniciales.
Por lo tanto, el avión de transporte militar IL-76 fue el único portador adecuado del sistema. Sin embargo, en este caso, no todas las características de diseño permiten el uso del equipo sin modificaciones. Los cálculos mostraron que para el transporte y el lanzamiento de las etapas orbital y de aceleración, la aeronave necesita fortalecer la estructura e instalar algunos equipos nuevos. Estas mejoras permitieron aprovechar al máximo las ventajas existentes en forma de alta carga útil, y también compensar la pérdida de altitud existente en comparación con otros posibles transportistas.
El proyecto "Blizzard" en su forma actual contempla la modernización del IL-76 utilizando algunas unidades nuevas. En la parte central del compartimiento de carga de la aeronave, se propone montar una granja de apoyo especial, redistribuyendo el peso de los sistemas de cohetes a los elementos de potencia de la aeronave. Este producto es un diseño de calado con una longitud de 12,9 m, un ancho de 3,3 m y una altura de 2,7 m con elementos sobresalientes en la parte superior, que se muestra fuera del fuselaje. Inicialmente, se propuso que la granja estuviera hecha de fibra de carbono, pero más tarde, por razones de fortaleza, se cambió el proyecto. Ahora el producto debe consistir en elementos de titanio con un diámetro de 85 mm. En este caso, el peso del truss es 6,2 t. Tal vez algún alivio de la estructura al reducir el grosor de las partes de la parte inferior del truss.
Después de instalar la granja en el plano en la superficie superior de su fuselaje, hay varios nodos para atracar en la primera etapa del sistema de cohetes. Con su ayuda, se propone asociar el portaaviones con otros elementos del complejo. Las fijaciones deben tener sistemas de control que aseguren la descarga de los sistemas de misiles en el momento requerido.
De acuerdo con los resultados del trabajo de diseño preliminar y la investigación con modelado por computadora, los diseñadores de Lin Industrial crearon la apariencia general de la primera etapa de la ACB de Blizzard. Este producto debe ser un avión relativamente grande con un motor de cohete, diseñado para acelerar la etapa orbital después de la separación de la hélice del avión. Tales métodos de aplicación han llevado a la necesidad de desarrollar algunas de las características de diseño. En particular, fue necesario desarrollar un ala y un estabilizador, diseñado para conducir el sistema de misiles desde el portaaviones después de la separación.
Se propone una construcción bastante simple de la primera etapa. Todas las unidades principales de esta tecnología deben montarse en una armadura alargada, que es la base del diseño. En la parte superior de la granja, se propone montar tanques para combustible y oxidante, detrás de los cuales se debe colocar el motor. En este caso, el tanque trasero, en contraste con el delantero, debe tener una forma más compleja, necesaria para la colocación correcta de la etapa orbital. En la parte inferior de la armadura hay montajes para planos. En vista de las cargas mecánicas y térmicas esperadas, la primera etapa debe recibir protección térmica de la parte inferior del fuselaje.
Para volar en la atmósfera inmediatamente después de la separación del transportista y durante el aterrizaje, el primer paso de la "Ventisca" debe usar un conjunto de aviones diferentes. En la parte central del fuselaje, se propone montar un ala baja. También se desarrolló cola de dos colas con estabilizadores de tamaño relativamente pequeño. Dentro de la estructura del avión, se propone montar el tren de aterrizaje necesario para devolver la primera etapa al aeródromo requerido.
Hasta ahora, se ha informado que se ha formado la aparición de uno de los elementos principales de la primera etapa, el tanque oxidante. Este producto tenía altos requisitos de resistencia, volumen, estanqueidad y otros parámetros, hasta la necesidad de maximizar la producción de fluido lleno. Dados 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. Este último es necesario para reducir los efectos negativos del oxidante a baja temperatura en las piezas compuestas. Se propone que los marcos y fondos pegados a la pieza de material compuesto estén hechos de una aleación de aluminio-magnesio. Dentro del tanque se deben instalar particiones, compuertas, tuberías y otras partes necesarias.
Vista general de la primera etapa.
En la sección de cola de la primera etapa, se propone montar un motor de cohete propulsor líquido de cámara única con las características requeridas. La planta de energía que utiliza queroseno y oxígeno líquido debe mostrar el caudal de gases a nivel de 3,4 km / s, que alcanzará los parámetros de empuje requeridos. Velocidad estimada de la primera etapa: aproximadamente 4720 m / s.
Con una longitud total de 17,45 m, la primera etapa de la "Ventisca" de ACS debe tener un peso seco de 3,94 t, una partida completa - 30,4 t. Al mismo tiempo, la mayor parte del peso inicial cae en el combustible: 7050 kg de combustible y 19210 kg de oxidante.
Al fuselaje trasero de la primera etapa se propone montar el llamado. etapa orbital, diseñada para transportar la carga útil y su salida a la trayectoria / órbita deseada. Los rasgos característicos del funcionamiento de dicha tecnología llevaron a la formación de un tipo de escenario inusual. La etapa orbital de "Ventisca" debe tener una forma aerodinámica de los agregados externos del planeador con una parte superior ojival del carenado de la cabeza y una sección del bloque de la cola cerca del óvalo. El fondo con recubrimiento protector del calor debe tener una forma ligeramente curva.
En la parte superior del cuerpo de la etapa orbital se propone colocar un compartimiento de paracaídas, un compartimiento de equipo de control, detrás del cual debe haber un gran volumen para acomodar la carga útil. Debajo de estos compartimentos se proporciona espacio para la instalación de tanques esféricos y cilíndricos para los componentes de combustible. La parte de la cola del cuerpo se da debajo del motor. En la parte superior del fuselaje se pueden instalar puertas de escotilla, diseñadas para la instalación de la carga útil en el caso del escenario, así como para llevarlo al exterior cuando se realizan diversas obras. En particular, esta compuerta se puede usar para implementar paneles solares cuando se usa el dispositivo en una configuración orbital.
En su forma actual, el proyecto "Blizzard" implica la construcción de una etapa orbital con una longitud de 5505 mm, una anchura de 2604 mm y una altura de 1,5 m. La masa seca de la etapa orbital es 950 kg. Carga útil - 450 kg. Junto con el combustible y el suministro de oxidante, el aparato debe pesar 4,8 t. Al mismo tiempo, el queroseno, según los cálculos, representa 914 kg, para el oxidante - 2486 kg. La velocidad del producto debe alcanzar 4183 m / s.
Los principios de uso del sistema aeroespacial Vyuga parecen bastante simples y le permiten enviar la carga útil a la trayectoria deseada o órbita de referencia baja con los gastos mínimos necesarios. En preparación para la tarea, la carga útil requerida debe instalarse en el compartimiento de carga de la etapa orbital. Luego, este dispositivo se coloca en la primera etapa y todo el sistema se ensambla en el anclaje de la aeronave. Después de llenar los tanques de ambos pasos con queroseno y oxígeno líquido, AKS "Vyuga" puede comenzar a trabajar.
La primera etapa del sistema requiere el funcionamiento adecuado de la tripulación del portaaviones. IL-76 con elementos de "Ventisca" en el fuselaje debería elevarse a una altitud de 10 km y, con el curso necesario, ir al área de lanzamiento del sistema de cohetes. Además, se propone llevar a cabo un desacoplamiento, después del cual la primera etapa debería alejarse del transportador e incluir un motor líquido de crucero. El avión de transporte, a su vez, tiene la oportunidad de regresar a su aeródromo. El vuelo adicional se realiza de forma independiente y utilizando nuestros propios sistemas de control.
La primera etapa tiene una reserva de combustible necesaria para que el motor funcione durante 185 segundos. Durante este tiempo, la aceleración de la etapa orbital con un aumento a una altura predeterminada. Con la ayuda de la primera etapa, el “Blizzard” de ACS debería alcanzar una altitud de 96 km y llevar la etapa orbital a la trayectoria requerida. Después de que se produce el combustible, la etapa orbital se restablece. La etapa orbital continúa moviéndose a lo largo de una trayectoria dada, mientras que la primera debe ir a la planificación y dirigirse a la plataforma de aterrizaje. Disminuyendo y disminuyendo la velocidad, el primer paso debería eventualmente aterrizar utilizando el chasis existente usando el método de "avión". Después del aterrizaje, el escenario puede someterse al mantenimiento necesario, lo que permite volver a utilizarlo.
Vista general de la etapa orbital.
La etapa orbital después de la separación debe incluir su propio motor y llevar a cabo la salida a una órbita determinada. Con la carga útil completa, el motor puede funcionar durante 334 segundos con el ascenso a la órbita en órbita 200 km. Después de ingresar a la órbita con los parámetros requeridos, la carga útil en forma de equipo científico u otro equipo puede comenzar su trabajo. Después de completar las tareas, la etapa orbital puede regresar a la Tierra.
Para desorbitar, se propone utilizar un impulso de frenado que lleve el paso orbital a la trayectoria de aterrizaje. Con la ayuda de protección térmica y una forma de cuerpo aerodinámico, la etapa sin riesgos entra en las capas densas de la atmósfera y entra en el área de aterrizaje. A una altura determinada, se propone abrir el paracaídas, que es responsable del aterrizaje suave del dispositivo. El aterrizaje "en una aeronave" no se proporciona por razones técnicas y operativas. Después del aterrizaje, los especialistas pueden comenzar a trabajar con una carga útil. Además, está previsto llevar a cabo el mantenimiento de la etapa orbital, seguido de la preparación de un nuevo vuelo.
Se propone un algoritmo similar para usar el "Blizzard" de ACS para su uso con fines científicos. Además, se está considerando la posibilidad de utilizar dicho equipo en interés de las fuerzas armadas. En este caso, el sistema aeroespacial, en lugar de la etapa orbital, puede recibir equipo de combate con las características requeridas. Sin embargo, los parámetros exactos de esta versión del complejo aún no se han determinado. Por el momento, solo se está considerando la posibilidad de crear una versión de combate de "Blizzard" y se determinan las posibles áreas de su aplicación.
La versión de combate del AKS "Blizzard" puede ser portador de un sistema de choque o medio de interceptación de vehículos espaciales enemigos. En este último caso, se puede obtener una alta eficiencia del trabajo de combate, siempre que exista la posibilidad de un retiro bastante simple del equipo de combate en órbitas con varios parámetros. Sin embargo, la implementación de tales ideas puede estar asociada con algunas dificultades. En primer lugar, las dificultades deben estar asociadas con limitaciones en la masa de la carga útil. Incluso un reemplazo completo de la etapa orbital por un sistema de combate especial no permitirá la creación de un producto que pese más de unas pocas toneladas.
Etapa orbital, vista inferior, fondo no mostrado. La caja blanca está marcada en azul, los tanques de combustible en azul, el motor en rojo, el compartimiento de paracaídas en naranja, el compartimiento de carga útil en gris.
La arquitectura propuesta del sistema aeroespacial proporciona algunas ventajas sobre otros complejos de propósito similar. Las principales ventajas del proyecto "Blizzard" que puede dar un efecto económico positivo importante son el uso del portaaviones existente (sin embargo, que necesita modificaciones significativas), así como la devolución de etapas de cohetes. La posibilidad de uso múltiple de la primera etapa y las etapas orbitales impone requisitos específicos en su diseño, principalmente en las características de los motores, pero puede llevar a una disminución notable en el costo de los lanzamientos individuales.
La segunda ventaja característica del proyecto es la falta de "enlace" a los centros espaciales existentes. Cualquier aeródromo capaz de recibir aviones de transporte IL-76 y tener un determinado conjunto de equipos para trabajar con sistemas de cohetes puede convertirse en la plataforma de lanzamiento para la "Ventisca" de AKS. Debido a esto, la salida de la carga útil a la órbita se puede llevar a cabo desde casi cualquier lugar del mundo. Como resultado, se proporciona una salida relativamente simple de la carga útil a la órbita con la inclinación requerida.
Según los informes, en la actualidad el proyecto del sistema aeroespacial "Blizzard" de la empresa "Lin Industrial" se encuentra en la etapa de estudios preliminares. Se han identificado las características generales del proyecto, pero la documentación técnica aún no se ha desarrollado. Hay información según la cual la versión preliminar del proyecto "Blizzard" no recibió la aprobación del cliente que inició su desarrollo y, como resultado, se quedó sin financiamiento. De acuerdo con las estimaciones del desarrollador, la financiación para la primera etapa del trabajo de investigación requiere una financiación de 3,2 millones de rublos. Trabajo adicional requerirá nuevas inversiones. Al mismo tiempo, aún no se especifican las estimaciones del tiempo y los costos financieros necesarios para la finalización del proyecto.
Cabe señalar que el proyecto AKS "Blizzard" no es el primer desarrollo doméstico de este tipo en su clase. El trabajo en esta dirección en nuestro país comenzó en los años sesenta del siglo pasado y fue llevado a cabo por varias organizaciones lideradas por OKB-155. El objetivo del proyecto "Espiral" era la creación de un complejo capaz de utilizar un plano de aceleración hipersónico, un bloque de refuerzo y el llamado. Plano orbital para poner en órbita una carga útil. El complejo "Espiral" listo podría usarse para varios propósitos, principalmente en el ejército.
Desde finales de los años sesenta hasta mediados de los setenta, se construyeron varios prototipos de equipos avanzados, utilizados en varias pruebas. En particular, los dispositivos de la serie BOR realizaron varios vuelos suborbitales y orbitales. Para las pruebas en la atmósfera se utiliza el MiG-105.11. Después de la finalización de las pruebas, el trabajo en el proyecto Spiral se suspendió. El cliente consideró un nuevo proyecto más prometedor "Energy-Buran". Algunos prototipos construidos bajo el programa Spiral se convirtieron más tarde en exhibiciones de museos.
Desde principios de los años ochenta, NPO Molniya ha estado desarrollando el proyecto Multipurpose Aerospace Systems (MAKS). Se propuso incluir un avión de transporte An-225 y un avión orbital con un tanque de combustible adicional como parte de este sistema. Dependiendo de la configuración, el complejo MAKS podría entregar la carga útil a la órbita 7 o 18. Se consideraron tanto la carga automática como las versiones tripuladas del sistema.
Debido a los problemas de principios de los noventa, se suspendió 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 refinar un proyecto existente utilizando otras aeronaves, etc. Por lo que sabemos, en el tiempo intermedio, no se logró ningún éxito en particular en el curso del proyecto renovado MAKS.
Con la ayuda de la compañía privada de cohetes espaciales Lin Industrial, se está creando una nueva versión de un complejo aeroespacial prometedor que es capaz de resolver diversos problemas de carácter científico y de otra índole. Hasta la fecha, se ha elaborado el aspecto general del sistema y se han determinado sus características principales, características, etc. Sin embargo, el trabajo aún no puede avanzar debido a la falta de fondos. Si la empresa desarrolladora encuentra un inversor y si puede llevar un proyecto interesante a la implementación práctica, el tiempo lo dirá. Si el proyecto AKS "Vyuga" logra alcanzar al menos las pruebas con la etapa orbital colocada en el espacio, será un gran éxito para toda la industria espacial nacional, tanto pública como privada. Sin embargo, este éxito aún está lejos: el proyecto aún necesita una larga continuación de desarrollo.
En los materiales de los sitios:
https://spacelin.ru/
http://tvzvezda.ru/
http://vpk.name/
https://rg.ru/
http://testpilot.ru/
Página AKS "Blizzard" en el sitio del desarrollador:
https://spacelin.ru/proekty/aerokosmicheskaya-sistema-vyuga/
- Ryabov Kirill
- "Ling Industrial" / Spacelin.ru
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