Negli ultimi anni, lo sviluppo di aziende private operanti nel settore aerospaziale ha suscitato particolare interesse da parte degli specialisti e del grande pubblico. Un certo numero di organizzazioni straniere di questo tipo hanno già presentato diversi modelli di classi diverse con caratteristiche diverse. Organizzazioni simili operano anche nel nostro paese. Ad oggi, sono stati presentati alcuni nuovi sviluppi in questo settore. Così, la società Lin Industrial ha presentato un progetto del sistema aerospaziale Vyuga.
Il progetto del sistema aerospaziale Vyuga (AKS) è stato sviluppato dalla società moscovita Lin Industrial, in collaborazione con la Fondazione Skolkovo, su richiesta di un cliente anonimo. Lo scopo del progetto era elaborare l'aspetto di un sistema a due stadi riutilizzabile progettato per mettere in orbita persone e vari carichi. Allo stesso tempo, a causa della capacità di carico limitata del sistema, l'implementazione di vari studi scientifici, ecc. è considerata il compito principale. Inoltre, non è escluso l'uso militare del sistema allo scopo di eseguire ricognizioni o come vettore di armi ad alta precisione.
Nella forma proposta, il sistema "Blizzard" presenta una serie di vantaggi caratteristici. Fornisce la piena riutilizzabilità di tutti i componenti del sistema, l'uso dell'aereo da trasporto esistente, la possibilità di posizionare il carico in orbite in un'ampia gamma di inclinazioni, nonché la sicurezza ambientale. Inoltre, l'utilizzo di un aereo portante consente di lanciare payload da varie regioni del pianeta, compresi quelli in decollo dal territorio del Paese cliente.
Vista generale dell'AKS "Blizzard" prima del decollo
Il progetto Vyuga AKS prevede l'uso di un complesso costituito da tre componenti principali. L'elemento principale che garantisce le prestazioni del resto è l'aereo da trasporto con una serie di supporti per il trasporto del resto dell'attrezzatura. Si propone inoltre di utilizzare il primo stadio con motori a razzo, che è responsabile dell'accelerazione del cosiddetto. stadio orbitale. Quest'ultimo è un apparato in grado di volare sia nell'atmosfera che oltre. Tutti gli elementi del complesso "Blizzard" devono essere in grado di tornare alla base.
Secondo lo sviluppatore dell'organizzazione, la creazione di Vyuga AKS è iniziata con lo studio delle capacità disponibili e la determinazione dei parametri dell'attrezzatura richiesta. Pertanto, il carico utile del complesso è stato determinato al livello di 450 kg, portato a un basso carico vicino alla terra. Si noti che i satelliti tecnologici del tipo "Photon" hanno parametri simili di capacità di carico. Inoltre, tenendo conto dei calcoli per vari elementi del complesso, è stata determinata la gamma di potenziali vettori del sistema.
È stato deciso di abbandonare gli aerei da trasporto militare An-124 "Ruslan" e An-225 "Mriya" a causa dell'eccessiva capacità di carico. Il vettore missilistico Tu-160 non si adattava a causa del numero limitato di veicoli esistenti di questo tipo. Di conseguenza, sono stati considerati solo i velivoli M-55X Geofizika, MiG-31 e Il-76. Ulteriori calcoli hanno mostrato che Geofizika e MiG-31 non possono essere utilizzati come aerei di richiamo per il sistema aerospaziale. Questi velivoli hanno un soffitto pratico alto, ma hanno un carico utile insufficiente. Con il loro utilizzo, il carico utile della "Blizzard" non poteva superare i 50-60 kg, il che non corrispondeva ai calcoli originali.
Schema complesso assemblato
Pertanto, l'unico vettore adatto per il sistema era l'aereo da trasporto militare Il-76. Tuttavia, anche in questo caso, non tutte le caratteristiche progettuali hanno permesso di utilizzare la tecnica senza alcuna modifica. I calcoli hanno mostrato che per il trasporto e il lancio degli stadi booster e orbitali, il velivolo necessita di un rinforzo strutturale e dell'installazione di alcune nuove apparecchiature. Tali modifiche hanno permesso di realizzare pienamente i vantaggi esistenti sotto forma di elevata capacità di carico, nonché di compensare la perdita di altitudine esistente rispetto ad altri potenziali vettori.
Il progetto "Blizzard" nella sua forma attuale prevede l'ammodernamento del velivolo Il-76 con l'utilizzo di alcune nuove unità. Nella parte centrale del vano di carico dell'aeromobile, si propone di montare uno speciale traliccio di supporto che ridistribuisce il peso dei sistemi missilistici agli elementi di potenza dell'aeromobile. Questo prodotto è una struttura traforata con una lunghezza di 12,9 m, una larghezza di 3,3 m e un'altezza di 2,7 m con elementi sporgenti nella parte superiore che si estendono oltre la fusoliera. Inizialmente il traliccio si proponeva di essere realizzato in plastica rinforzata con fibra di carbonio, ma in seguito, per ragioni di robustezza, il progetto è stato modificato. Il prodotto dovrebbe ora essere costituito da elementi in titanio con un diametro di 85 mm. In questo caso, la massa del traliccio è di 6, 2 tonnellate, è possibile una semplificazione della struttura riducendo lo spessore delle parti della parte inferiore del traliccio.
Dopo aver installato il traliccio sull'aereo, sulla superficie superiore della sua fusoliera compaiono diversi nodi per l'attracco con il primo stadio del sistema missilistico. Con il loro aiuto, si propone di collegare l'aereo da trasporto con altri elementi del complesso. I supporti devono avere sistemi di controllo che consentano il rilascio di sistemi missilistici al momento richiesto.
Sulla base dei risultati del lavoro di progettazione preliminare e della ricerca con l'uso della modellazione al computer, i progettisti di "Lin Industrial" hanno formato l'aspetto generale della prima fase dell'AKS "Vyuga". Questo prodotto dovrebbe essere un aereo a razzo relativamente grande progettato per accelerare uno stadio orbitale dopo la separazione dal velivolo booster. Tali metodi di applicazione hanno portato alla necessità di elaborare alcune delle caratteristiche del design. In particolare, è stato necessario sviluppare un'ala e uno stabilizzatore progettati per ritrarre il sistema missilistico dal velivolo portante dopo la separazione.
Progetto del traliccio proposto per l'installazione su un aereo booster
Viene proposto un design abbastanza semplice della prima fase. Tutte le unità principali di questa tecnica devono essere montate su un traliccio allungato, che è la base della struttura. Sulla parte superiore del traliccio, si propone di montare i serbatoi del carburante e dell'ossidante, dietro i quali dovrebbe essere posizionato il motore. In questo caso il serbatoio posteriore, a differenza di quello anteriore, deve avere una forma più complessa, necessaria per il corretto posizionamento dello stadio orbitale. Sulla parte inferiore del traliccio sono previsti fissaggi per i piani. A causa delle sollecitazioni meccaniche e termiche previste, il primo stadio dovrebbe ricevere protezione termica dalla fusoliera inferiore.
Per il volo nell'atmosfera subito dopo la separazione dal vettore e durante l'atterraggio, la prima fase della "Blizzard" deve utilizzare una serie di aerei diversi. Si propone di montare un'ala bassa nella parte centrale della fusoliera. È stata inoltre sviluppata un'unità di coda a due pinne con stabilizzatori relativamente piccoli. Si propone di montare un carrello di atterraggio all'interno della cellula, necessario per riportare il primo stadio all'aeroporto richiesto.
Ormai si segnala che si è formata la forma di uno degli elementi principali del primo stadio, la vasca ossidante. A questo prodotto sono stati imposti requisiti elevati in termini di resistenza, volume, tenuta e altri parametri, fino alla necessità della massima produzione del liquido riempito. Tenendo conto di questi requisiti e delle caratteristiche dell'ossigeno liquido, è stato determinato il design generale del serbatoio. La superficie laterale cilindrica del serbatoio dovrebbe essere realizzata in fibra di carbonio con un legante epossidico e ricevere anche un rivestimento interno sotto forma di un film PMF-352. Quest'ultimo è necessario per ridurre l'impatto negativo di un ossidante a bassa temperatura sulle parti composite. Si propone che telai e fondi incollati nella parte composita siano realizzati in lega di alluminio-magnesio. Deflettori, tubazioni e altre parti necessarie devono essere installate all'interno del serbatoio.
Vista generale della prima fase
Si propone di montare un motore a razzo a propellente liquido a camera singola con le caratteristiche richieste nella sezione di coda del primo stadio. La centrale, che utilizza cherosene e ossigeno liquido, deve mostrare la velocità di deflusso del gas al livello di 3,4 km / s, che consentirà di raggiungere i parametri di spinta richiesti. La velocità di progetto del primo stadio è di circa 4720 m/s.
Con una lunghezza totale di 17,45 m, il primo stadio del Vyuga AKS dovrebbe avere un peso a secco di 3,94 tonnellate, un peso di lancio completo di 30,4 tonnellate La maggior parte del peso iniziale è il carburante: 7050 kg di carburante e 19.210 kg di ossidante.
Alla fusoliera di poppa del primo stadio, si propone di attaccare il cosiddetto. uno stadio orbitale progettato per trasportare il carico utile e lanciarlo nella traiettoria / orbita richiesta. Le caratteristiche del funzionamento di tali apparecchiature hanno portato alla formazione di un tipo insolito di palcoscenico. Lo stadio orbitale del "Blizzard" dovrebbe avere una forma aerodinamica delle unità esterne della cellula con la parte superiore ogivale del cupolino e la sezione del blocco di coda prossima all'ovale. Il fondo con un rivestimento termoisolante dovrebbe avere una forma leggermente curva.
Nella parte superiore dello scafo dello stadio orbitale, si propone di posizionare il vano paracadute, il vano apparecchiature di comando, dietro il quale deve esserci un grande volume per accogliere il carico utile. Sotto questi scomparti sono previsti posti per il montaggio di serbatoi sferici e cilindrici per i componenti del carburante. La sezione di coda dello scafo è posta sotto il motore. Nella parte superiore della fusoliera possono essere installate le alette del portello, progettate per il montaggio del carico utile nell'alloggiamento del palco, nonché per rimuoverlo all'esterno durante vari lavori. In particolare, tale portello può essere utilizzato per dispiegare pannelli solari quando si utilizza il veicolo spaziale in una configurazione orbitale.
Descrizione della prima fase
Nella sua forma attuale, il progetto Vyuga prevede la costruzione di uno stadio orbitale lungo 5505 mm, largo 2604 mm e alto 1,5 M. La massa a secco dello stadio orbitale è di 950 kg. Carico utile - 450 kg. Insieme alla fornitura di carburante e ossidante, l'apparato dovrebbe pesare 4,8 tonnellate Allo stesso tempo, secondo i calcoli, ci sono 914 kg di cherosene e 2486 kg di ossidante. La velocità del prodotto dovrebbe essere fino a 4183 m / s.
I principi di utilizzo del sistema aerospaziale Vyuga sembrano abbastanza semplici e consentono di posizionare il carico utile sulla traiettoria desiderata o in un'orbita di riferimento bassa con i costi minimi necessari. In preparazione per l'attività, il carico utile richiesto deve essere installato nella stiva dello stadio orbitale. Questo apparato viene quindi posizionato sul primo stadio e il sistema completo viene montato sui supporti del velivolo booster. Dopo aver riempito i serbatoi di entrambi gli stadi con cherosene e ossigeno liquido, il Vyuga AKS può iniziare a funzionare.
La prima fase del funzionamento del sistema richiede il corretto funzionamento dell'equipaggio dell'aeromobile della portaerei. IL-76 con elementi di "Blizzard" sulla fusoliera dovrebbe salire a un'altitudine di 10 km e con la rotta desiderata andare nell'area di lancio del sistema missilistico. Inoltre, si propone di disaccoppiare, dopo di che il primo stadio deve allontanarsi dal vettore e accendere il motore a liquido sostenitore. L'aereo da trasporto, a sua volta, ha l'opportunità di tornare al suo aeroporto. L'ulteriore volo viene effettuato in più fasi in modo indipendente e utilizzando i nostri sistemi di controllo.
Il primo stadio ha una riserva di carburante necessaria per far funzionare il motore per 185 s. Durante questo periodo, lo stadio orbitale viene accelerato con l'ascesa a una data altitudine. Con l'aiuto del primo stadio, il Vyuga AKS dovrebbe salire a un'altitudine di 96 km e portare lo stadio orbitale sulla traiettoria richiesta. Dopo aver esaurito il carburante, lo stadio orbitale viene abbandonato. Lo stadio orbitale continua a muoversi lungo una determinata traiettoria, mentre il primo deve entrare in pianificazione e seguire una rotta verso il sito di atterraggio. Diminuendo e decelerando la velocità, il primo stadio deve eventualmente atterrare con il carrello di atterraggio esistente, utilizzando il metodo "aereo". Dopo l'atterraggio, il palco può subire la necessaria manutenzione, che ne consente il riutilizzo.
Vista generale dello stadio orbitale
Dopo la separazione, lo stadio orbitale dovrebbe includere il proprio motore ed eseguire un'uscita verso una determinata orbita. A pieno carico, è possibile far funzionare il motore per 334 secondi con un'ascesa in un'orbita con un'altitudine di 200 km. Dopo essere entrato in orbita con i parametri richiesti, il carico utile sotto forma di attrezzature scientifiche o altre attrezzature può iniziare il suo lavoro. Dopo aver completato i compiti assegnati, lo stadio orbitale può tornare sulla Terra.
Per la deorbita, si propone di utilizzare un impulso di frenata, che trasferisce lo stadio orbitale alla traiettoria di atterraggio. Con l'aiuto della protezione termica e di uno scafo aerodinamico, il palco entra senza rischi negli strati densi dell'atmosfera ed esce nell'area di atterraggio. Ad una data altitudine, si propone di aprire il paracadute, che è responsabile dell'atterraggio morbido dell'apparato. L'atterraggio "aereo" non è previsto per motivi tecnici e operativi. Dopo l'atterraggio, i tecnici possono iniziare a lavorare con il carico utile. Inoltre, è prevista la manutenzione dello stadio orbitale con successiva preparazione per un nuovo volo.
Un algoritmo simile per l'utilizzo di Vyuga AKS è proposto per uso scientifico. Inoltre, si sta valutando la possibilità di utilizzare tale tecnologia nell'interesse delle forze armate. In questo caso, il sistema aerospaziale, invece di uno stadio orbitale, può ricevere equipaggiamento da combattimento con le caratteristiche richieste. Tuttavia, i parametri esatti di questa versione del complesso non sono stati ancora determinati. Al momento, viene presa in considerazione solo la possibilità di creare una versione da combattimento di "Blizzard" e vengono determinate le possibili aree della sua applicazione.
La versione da combattimento del Vyuga AKS può essere un vettore di un sistema di attacco o un mezzo per intercettare veicoli spaziali nemici. In quest'ultimo caso, si può ottenere un'elevata efficienza del lavoro di combattimento, fornita dalla possibilità di un dispiegamento abbastanza semplice di equipaggiamento da combattimento in orbite con parametri diversi. Tuttavia, l'attuazione di tali idee può essere associata ad alcune difficoltà. Prima di tutto, le difficoltà devono essere associate alle limitazioni sulla massa del carico utile. Anche una sostituzione completa dello stadio orbitale con uno speciale sistema di combattimento non consentirà di creare un prodotto che pesa più di diverse tonnellate.
Stadio orbitale, vista dal basso, fondo non mostrato. Il bianco indica lo scafo, il blu i serbatoi del carburante, il rosso il motore, l'arancione il vano paracadute, il grigio il vano di carico pay
L'architettura proposta del sistema aerospaziale consente di ottenere alcuni vantaggi rispetto ad altri complessi con finalità analoghe. I principali vantaggi del progetto Vyuga, che può dare un significativo effetto economico positivo, sono l'uso del velivolo portante esistente (tuttavia, che necessita di modifiche evidenti), nonché gli stadi dei razzi a rendere. La possibilità di utilizzo multiplo del primo stadio e dell'orbitale impone requisiti specifici alla loro progettazione, in primis sulle caratteristiche dei motori, ma può portare a una sensibile riduzione del costo dei singoli lanci.
Il secondo vantaggio caratteristico del progetto è l'assenza di un "legamento" ai cosmodromi esistenti. Il trampolino di lancio per il Vyuga AKS può effettivamente essere qualsiasi aeroporto in grado di ricevere aerei da trasporto Il-76 e avere un certo set di attrezzature per lavorare con i sistemi missilistici. Grazie a ciò, il lancio del carico utile in orbita può essere effettuato praticamente da qualsiasi parte del pianeta. Di conseguenza, viene fornito un lancio relativamente semplice del carico utile in orbita con l'inclinazione richiesta.
Secondo i dati disponibili, attualmente il progetto del sistema aerospaziale Vyuga della società Lin Industrial rimane in fase di studi preliminari. Le caratteristiche generali del progetto sono state determinate, ma la documentazione tecnica non è stata ancora sviluppata. Esistono informazioni secondo le quali la versione preliminare del progetto Vyuga non ha ricevuto l'approvazione del cliente, che ha avviato il suo sviluppo e, di conseguenza, è stata lasciata senza finanziamenti. Secondo le stime dello sviluppatore, la prima fase del lavoro di ricerca richiede finanziamenti per un importo di 3,2 milioni di rubli. Ulteriori lavori richiederanno nuovi investimenti. Allo stesso tempo, non sono state ancora chiarite le stime dei tempi e dei costi finanziari necessari per completare il progetto.
Va notato che il progetto Vyuga AKS non è il primo sviluppo domestico della sua classe. Il lavoro in questa direzione nel nostro paese è iniziato negli anni Sessanta del secolo scorso ed è stato svolto da diverse organizzazioni guidate da OKB-155. L'obiettivo del progetto "Spiral" era creare un complesso in grado di utilizzare un aereo booster ipersonico, un blocco booster, ecc. aereo in orbita per lanciare un carico utile in orbita. Il complesso Spiral già pronto potrebbe essere utilizzato per vari scopi, principalmente in ambito militare.
Lo schema di utilizzo del sistema aerospaziale Vyuga
Dalla fine degli anni Sessanta alla metà degli anni Settanta furono costruiti diversi prototipi di promettenti tecnologie, che furono utilizzati in vari test. In particolare, i veicoli della serie BOR hanno effettuato diversi voli suborbitali e orbitali. Per i test in atmosfera è stato utilizzato un aereo MiG-105.11. Dopo il completamento dei test, i lavori sul progetto Spiral sono stati terminati. Il cliente ha ritenuto più promettente il nuovo progetto Energia-Buran. Alcuni prototipi costruiti nell'ambito del programma Spiral sono poi diventati mostre museali.
Dall'inizio degli anni ottanta, NPO Molniya ha sviluppato il progetto Multipurpose Aerospace System (MAKS). È stato proposto di includere un aereo da trasporto An-225 e un aereo orbitale con un serbatoio di carburante aggiuntivo in questo sistema. A seconda della configurazione, il complesso MAKS potrebbe portare in orbita 7 o 18 tonnellate di carico utile. Sono state prese in considerazione sia le versioni cargo automatiche che quelle con equipaggio del sistema.
A causa dei problemi dei primi anni novanta, il lavoro sul progetto MAKS è stato interrotto. Solo nel 2012 si ha notizia di una possibile ripresa dei lavori e della realizzazione di una versione moderna del complesso. Inoltre, è stata menzionata la possibilità di finalizzare il progetto esistente utilizzando altri aerei da trasporto, ecc. Per quanto è noto, da allora non sono stati compiuti particolari progressi nel corso del rinnovato progetto MAKS.
La compagnia spaziale e missilistica privata "Lin Industrial" sta attualmente creando una nuova versione di un promettente complesso aerospaziale in grado di risolvere vari problemi di natura scientifica e di altra natura. Ormai l'aspetto generale del sistema è stato elaborato e sono state determinate le sue principali caratteristiche, caratteristiche, ecc. Tuttavia, i lavori non sono ancora stati in grado di progredire ulteriormente a causa della mancanza di fondi. Il tempo dirà se la società di sviluppo troverà un investitore e se sarà in grado di portare un progetto interessante all'attuazione pratica. Se il progetto AKS "Vyuga" riuscirà a raggiungere almeno i test con il lancio di uno stadio orbitale nello spazio, sarà un grande successo per l'intera industria spaziale domestica, sia pubblica che privata. Tuttavia, è ancora lontano da tale successo: il progetto necessita ancora di un lungo proseguimento di sviluppo.
