הפרויקט של מערכת התעופה והחלל (AKS) "Vyuga" פותח על ידי חברת מוסקבה "Lin Industrial", בסיוע קרן Skolkovo, לבקשת לקוח ללא שם. מטרת הפרויקט הייתה לחשב את המראה של מערכת דו-שלבית ניתנת לשימוש חוזר שנועדה להכניס אנשים ומטענים שונים למסלול. יחד עם זאת, בשל יכולת הנשיאה המוגבלת של המערכת, יישום מחקרים מדעיים שונים וכדומה נחשב למשימה העיקרית. בנוסף, שימוש צבאי במערכת למטרת סיור או כמנשא בעל דיוק גבוה נשק.
בצורה המוצעת, למערכת Blizzard יש מספר יתרונות אופייניים. מובטחת שימוש חוזר מלא בכל מרכיבי המערכת, שימוש במטוס נושא קיים, אפשרות שיגור המטען למסלולים במגוון רחב של נטיות וכן בטיחות סביבתית. בנוסף, השימוש במטוס נושאת מאפשר לשגר מטענים מאזורים שונים בכדור הארץ, לרבות המראה משטח מדינת הלקוח.
תצוגה כללית של AKS "Vyuga" לפני ההמראה
פרויקט AKS "Vyuga" כולל שימוש במתחם המורכב משלושה מרכיבים עיקריים. המרכיב העיקרי המבטיח את יכולת הפעולה של השאר הוא מטוס המוביל עם סט תושבות להובלת שאר הציוד. כמו כן, מוצע להשתמש בשלב הראשון עם מנועי רקטות, אשר אחראי על האצת מה שנקרא. שלב המסלול. האחרון הוא מכשיר המסוגל לעוף גם באטמוספירה וגם מעבר לכך. כל האלמנטים של מתחם בליזארד אמורים להיות מסוגלים לחזור לבסיס.
על פי ארגון המפתחים, יצירת ה-ACS "Vyuga" החלה במחקר של היכולות הזמינות וקביעת הפרמטרים של הציוד הנדרש. כך, המטען של המתחם נקבע ברמה של 450 ק"ג, המובאים לעומס קרוב לאדמה נמוך. יצוין כי לוויינים טכנולוגיים מסוג "פוטון" יש פרמטרים דומים של כושר נשיאה. יתרה מזאת, בהתחשב בחישובים עבור אלמנטים שונים של המתחם, נקבע טווח הנשאים הפוטנציאליים של המערכת.
הוחלט לנטוש את מטוסי התובלה הצבאיים An-124 Ruslan ו-An-225 Mriya עקב מאפייני מטען מופרזים. נושאת הטילים Tu-160 לא התאימה בגלל מיעוט כלי הרכב הקיימים מסוג זה. כתוצאה מכך, רק מטוסי M-55X Geofizika, MiG-31 ו-Il-76 נשקלו. חישובים נוספים הראו שלא ניתן להשתמש ב-Geofizika וב-MiG-31 ככלי טיס מאיץ עבור מערכת תעופה וחלל. למטוסים אלו תקרה מעשית גבוהה, אך אין להם יכולת נשיאה מספקת. עם השימוש בהם, המטען של Blizzard לא יכול היה לעלות על 50-60 ק"ג, מה שלא תאם את החישובים המקוריים.
תכנית ההרכבה המורכבת
לפיכך, המוביל המתאים היחיד של המערכת היה מטוס התובלה הצבאי Il-76. עם זאת, במקרה זה, לא כל תכונות העיצוב אפשרו להשתמש בטכניקה ללא כל שינויים. החישובים הראו שכדי להעביר ולשגר את השלב העליון והשלב המסלולי, יש לחזק את המטוס ולהתקין ציוד חדש. שיפורים כאלה אפשרו לממש באופן מלא את היתרונות הקיימים בדמות כושר נשיאה גבוה, וכן לפצות על אובדן הגובה הקיים בהשוואה למובילים פוטנציאליים אחרים.
פרויקט Vyuga במתכונתו הנוכחית מספק למודרניזציה של מטוסי Il-76 באמצעות כמה יחידות חדשות. בחלק המרכזי של תא המטען של המטוס, מוצע להרכיב מסבך תמיכה מיוחד, המחלק מחדש את משקל מערכות הטילים לגורמי הכוח של המטוס. מוצר זה הינו מבנה פתוח באורך 12,9 מ', רוחב 3,3 מ' וגובה 2,7 מ' עם אלמנטים בולטים בחלקו העליון היוצאים אל מעבר לגוף המטוס. בתחילה הוצעה החווה להיות עשויה מסיבי פחמן, אך בהמשך, מטעמי חוזק, שונה הפרויקט. כעת המוצר צריך להיות מורכב מיסודות טיטניום בקוטר של 85 מ"מ. במקרה זה, משקל המסבך הוא 6,2 טון. אפשר הבהרה מסוימת של המבנה על ידי הפחתת עובי הפרטים של החלק התחתון של המסבך.
לאחר התקנת המסבך על המטוס, מופיעים מספר צמתים על המשטח העליון של גוף המטוס שלו לעגינה עם השלב הראשון של מערכת הרקטות. בעזרתם, מוצע לחבר את מטוס המוביל עם אלמנטים אחרים של המתחם. על התושבות להיות בעלות מערכות בקרה המאפשרות הפלת מערכות הטילים ברגע הנדרש.
בהתבסס על תוצאות עבודת עיצוב ראשונית ומחקר באמצעות מודלים ממוחשבים, המעצבים של Lin Industrial יצרו את המראה הכללי של השלב הראשון של סופת ה-ACS Blizzard. מוצר זה צריך להיות מטוס גדול יחסית עם מנוע רקטי, שנועד להאיץ את שלב המסלול לאחר ההפרדה ממטוס הבוסטר. שיטות יישום כאלה הובילו לצורך ללמוד כמה תכונות עיצוב. במיוחד היה צורך לפתח כנף ומייצב שנועדו להסיט את מערכת הטילים ממטוס הנושא לאחר ההפרדה.
עיצוב המסבך המוצע להתקנה על מטוס מאיץ
מוצע עיצוב פשוט למדי של השלב הראשון. כל היחידות העיקריות של טכניקה זו חייבות להיות מותקנות על מסבך מוארך, המהווה את הבסיס של המבנה. בחלק העליון של החווה מוצע להרכיב מכלי דלק ומחמצן, שמאחוריהם יש למקם את המנוע. במקרה זה, הטנק האחורי, שלא כמו הקדמי, חייב להיות בעל צורה מורכבת יותר הדרושה למיקום נכון של הבמה המסלולית. תושבות למטוסים מסופקות בחלק התחתון של המסבך. בשל העומסים המכניים והתרמיים הצפויים, השלב הראשון חייב לקבל הגנה תרמית של גוף המטוס התחתון.
כדי לטוס באטמוספירה מיד לאחר ההפרדה מהנשא ובמהלך הגישה לנחיתה, השלב הראשון של סופת השלגים חייב להשתמש בסט של מטוסים שונים. מוצע להרכיב כנף נמוכה בחלק המרכזי של גוף המטוס. פותח גם זנב דו-קיל עם מייצבים קטנים יחסית. בתוך שלדת האוויר, מוצע להרכיב את ציוד הנחיתה הנחוץ להחזרת השלב הראשון לשדה התעופה הנדרש.
עד כה, על פי הדיווחים נוצר הופעתו של אחד המרכיבים העיקריים בשלב הראשון, מיכל המחמצן. למוצר זה הוצבו דרישות גבוהות מבחינת חוזק, נפח, אטימות ופרמטרים נוספים, עד לצורך בייצור מירבי של הנוזל הממולא. בהתחשב בדרישות אלה ובמאפייני החמצן הנוזלי, נקבע העיצוב הכולל של המיכל. משטח הצד הגלילי של המיכל צריך להיות עשוי מסיבי פחמן עם קלסר אפוקסי, וגם לקבל ציפוי פנימי בצורת סרט PMF-352. זה האחרון נחוץ כדי להפחית את ההשפעה השלילית של מחמצן בטמפרטורה נמוכה על חלקים מרוכבים. מסגרות ותחתיות מודבקות לחלק מרוכב מוצעים להיות עשויים מסגסוגת אלומיניום-מגנזיום. בתוך המיכל, יש להתקין מכות, בולמים, צינורות וחלקים נחוצים אחרים.
מבט כללי על השלב הראשון
מוצע להרכיב מנוע רקטי בעל הנעה נוזלית חד-תא עם המאפיינים הנדרשים בקטע הזנב של השלב הראשון. תחנת הכוח, באמצעות נפט וחמצן נוזלי, צריכה להראות את מהירות יציאת הגזים ברמה של 3,4 קמ"ש, שתשיג את פרמטרי הדחף הנדרשים. המהירות המשוערת של השלב הראשון היא כ-4720 מ"ש.
עם אורך כולל של 17,45 מ', השלב הראשון של ה-AKS "Vyuga" צריך להיות בעל משקל יבש של 3,94 טון, משקל התחלתי מלא של 30,4 טון. במקביל, רוב המשקל ההתחלתי נופל על דלק: 7050 ק"ג של דלק ו-19210 ק"ג של מחמצן.
מוצע לצרף את מה שנקרא לגוף המטוס האחורי של השלב הראשון. שלב מסלולי שנועד לשנע את המטען ולהציבו על המסלול/מסלול הנדרש. המאפיינים האופייניים של הפעולה של ציוד כזה הובילו להיווצרות של סוג יוצא דופן של צעד. שלב המסלול של Vyuga צריך להיות בעל צורה יעילה של יחידות מסגרת האוויר החיצוניות עם חלק עליון אוגיבלי של יריעת הראש וחלק זנב קרוב לאובל. החלק התחתון עם ציפוי מגן חום צריך להיות בעל צורה מעוקלת מעט.
בחלק העליון של הגוף של שלב המסלול, מוצע להציב תא צניחה, תא ציוד בקרה, שמאחוריו אמור להיות נפח גדול להכיל את המטען. מתחת לתאים אלה מסופקים מקומות להרכבת מיכלים כדוריים וגליליים לרכיבי דלק. החלק הזנב של הגוף ניתן מתחת למנוע. בחלק העליון של גוף המטוס ניתן להתקין דלתות צוהר, המיועדות להרכיב את המטען בגוף הבמה, כמו גם להוציא אותו החוצה בעת ביצוע משימות שונות. בפרט, ניתן להשתמש בצוהר כזה לפריסת פאנלים סולאריים בעת שימוש במכשיר בתצורה מסלולית.
תיאור השלב הראשון
במתכונתו הנוכחית, פרויקט Vyuga כולל בניית שלב מסלולי באורך 5505 מ"מ, רוחב 2604 מ"מ וגובה 1,5 מ'. המסה היבשה של שלב המסלול היא 950 ק"ג. מטען - 450 ק"ג. יחד עם אספקת הדלק והמחמצן, המנגנון צריך לשקול 4,8 טון. במקביל, נפט, על פי חישובים, מהווה 914 ק"ג, ו-2486 ק"ג למחמצן. מהירות המוצר צריכה להגיע ל-4183 מ' לשנייה.
עקרונות השימוש במערכת התעופה ויוגה נראים פשוטים למדי ומאפשרים להעלות את המטען על המסלול הרצוי או למסלול ייחוס נמוך במינימום העלויות ההכרחיות. לקראת המשימה, יש להתקין את המטען הנדרש בתא המטען של שלב המסלול. אז מכשיר זה ממוקם על הבמה הראשונה, והמערכת כולה מותקנת על תושבות מטוס המאיץ. לאחר מילוי המיכלים של שני השלבים בנפט ובחמצן נוזלי, ה-Vyuga ACS יכול להתחיל לעבוד.
השלב הראשון של פעולת המערכת מחייב הפעלה נכונה של צוות מטוס הנושא. ה-Il-76 עם אלמנטים של "Vyuga" על גוף המטוס חייב להתרומם לגובה של 10 ק"מ וללכת לאזור השיגור של מערכת הטילים עם המסלול הרצוי. לאחר מכן, מוצע לבצע את הניתוק, ולאחר מכן השלב הראשון צריך להתרחק מהמנשא ולהפעיל את מנוע נוזל ההנעה. מטוס המוביל, בתורו, מקבל את ההזדמנות לחזור לשדה התעופה שלו. טיסה נוספת מתבצעת בשלבים באופן עצמאי ובאמצעות מערכות בקרה משלו.
בשלב הראשון יש אספקת דלק הנדרשת להפעלת המנוע במשך 185 שניות. במהלך זמן זה, שלב המסלול מואץ בעלייה לגובה שנקבע מראש. בעזרת השלב הראשון של ה-ACS "Vyuga" אמור לעלות לגובה של 96 ק"מ ולהביא את שלב המסלול למסלול הנדרש. לאחר שנגמר הדלק, שלב המסלול מאופס. שלב המסלול ממשיך לנוע לאורך מסלול נתון, בעוד שהראשון צריך להיכנס לגלישה ולפנות אל אתר הנחיתה. בירידה והאטה, השלב הראשון חייב לנחות בסופו של דבר באמצעות ציוד הנחיתה הקיים, בשיטת "מטוס". לאחר הנחיתה, הבמה יכולה לעבור את התחזוקה הנדרשת, המאפשרת להשתמש בה שוב.
מבט כללי על שלב המסלול
לאחר ההפרדה, שלב המסלול חייב להפעיל מנוע משלו ולהיכנס למסלול הרצוי. עם מטען מלא ניתן להפעיל את המנוע למשך 334 שניות בעלייה למסלול בגובה 200 ק"מ. לאחר הכניסה למסלול עם הפרמטרים הנדרשים, המטען בצורה של ציוד מדעי או ציוד אחר יכול להתחיל את עבודתו. לאחר השלמת המשימות שהוקצו, שלב המסלול יכול לחזור לכדור הארץ.
כדי לרדת ממסלול, מוצע להשתמש בדחף בלימה, המעביר את שלב המסלול למסלול הנחיתה. בעזרת הגנה תרמית וצורתו היעיל של הגוף, הבמה נכנסת ללא סיכונים לשכבות האטמוספירה הצפופות ונכנסת לאזור הנחיתה. בגובה נתון מוצע לפתוח מצנח שאחראי על נחיתה רכה של המכשיר. נחיתה "כמו מטוס" אינה ניתנת מסיבות טכניות ומבצעיות. לאחר הנחיתה, מומחים יכולים להתחיל לעבוד עם המטען. בנוסף, מתוכנן לבצע תחזוקה של שלב המסלול עם הכנה לאחר מכן לטיסה חדשה.
אלגוריתם דומה לשימוש ב-ACS "Vyuga" מוצע לשימוש למטרות מדעיות. בנוסף, נבחנת האפשרות להשתמש בציוד כזה לטובת הכוחות המזוינים. במקרה זה, במקום שלב המסלול, מערכת התעופה והחלל יכולה לקבל ציוד לחימה עם המאפיינים הנדרשים. עם זאת, הפרמטרים המדויקים של גרסה זו של המתחם טרם נקבעו. כרגע נשקלת רק האפשרות ליצור גרסה קרבית של ה-"Vyuga" ונקבעים אזורים אפשריים ליישום שלה.
הגרסה הקרבית של AKS "Vyuga" יכולה להיות נושאת מערכת תקיפה או אמצעי ליירוט חלליות אויב. במקרה האחרון, ניתן להשיג יעילות גבוהה של עבודת לחימה, הניתנת על ידי האפשרות של שיגור פשוט למדי של ציוד לחימה למסלולים עם פרמטרים שונים. עם זאת, היישום של רעיונות כאלה עשוי להיות קשור לקשיים מסוימים. קודם כל, קשיים צריכים להיות קשורים להגבלות על מסת המטען. גם החלפה מלאה של שלב המסלול במערכת לחימה מיוחדת לא תאפשר ליצור מוצר במשקל של יותר מכמה טונות.
שלב מסלול, מבט גחון, תחתית לא מוצגת. גוף הספינה מסומן בלבן, מיכלי הדלק בצבע כחול, המנוע באדום, תא הצניחה בצבע כתום, תא המטען בצבע אפור
הארכיטקטורה המוצעת של מערכת התעופה והחלל מאפשרת לך לקבל כמה יתרונות על פני מתחמים אחרים בעלי מטרה דומה. היתרונות העיקריים של פרויקט Vyuga, שיכול לספק השפעה כלכלית חיובית משמעותית, הם השימוש במטוס נושאת קיים (למרות זאת, טעון שיפורים משמעותיים), וכן החזרת שלבי רקטות. האפשרות של שימוש מרובה בשלבים הראשונים והמסלוליים מטילה דרישות ספציפיות לתכנון שלהם, בעיקר על מאפייני המנועים, אך יכולה להוביל להוזלה משמעותית בעלות השיגורים הבודדים.
היתרון האופייני השני של הפרויקט הוא היעדר "התקשרות" לנמלי חלל קיימים. למעשה, כל שדה תעופה המסוגל לקלוט מטוסי תובלה מסוג Il-76 ויש לו סט מסוים של ציוד לעבודה עם מערכות טילים יכול למעשה להפוך לנקודת שיגור עבור ה-Vyuga AKS. הודות לכך, ניתן לשגר את המטען למסלול כמעט מכל מקום על פני כדור הארץ. כתוצאה מכך, קל יחסית להכניס את המטען למסלול עם הנטייה הנדרשת.
על פי הדיווחים, נכון לעכשיו, הפרויקט של מערכת התעופה והחלל Vyuga של חברת Lin Industrial נותר בשלב של מחקרים ראשוניים. המאפיינים הכלליים של הפרויקט נקבעו, אך התיעוד הטכני טרם פותח. קיימות עדויות לכך שהגרסה המוקדמת של פרויקט בליזארד לא קיבלה את אישור הלקוח שיזם את פיתוחו, ובשל כך נותרה ללא מימון. לדברי היזם, השלב הראשון של עבודת המחקר דורש מימון בסכום של 3,2 מיליון רובל. עבודה נוספת תדרוש השקעות חדשות. יחד עם זאת, טרם פורטו הערכות לגבי הזמן והעלויות הכספיות הנדרשות להשלמת הפרויקט.
יש לציין כי פרויקט AKS "Vyuga" אינו הפיתוח המקומי הראשון מסוגו. העבודה בכיוון זה בארצנו החלה עוד בשנות השישים של המאה הקודמת ובוצעה על ידי מספר ארגונים בראשות OKB-155. מטרת פרויקט הספירלה הייתה ליצור מתחם המסוגל להשתמש במטוס מאיץ היפרסוני, שלב עליון וכו'. מטוס מסלולי לשגר מטען למסלול. המתחם המוגמר "ספירלה" יכול לשמש למטרות שונות, בעיקר בצבא.
תוכנית השימוש במערכת התעופה והחלל "Vyuga"
מסוף שנות השישים ועד אמצע שנות השבעים נבנו כמה אבות טיפוס של טכנולוגיה מבטיחה, ששימשו בבדיקות שונות. במיוחד, כלי הרכב מסדרת BOR ביצעו מספר טיסות תת-מסלוליות ומסלוליות. לבדיקות באטמוספירה נעשה שימוש במטוס מיג-105.11. לאחר סיום הבדיקות הופסקה העבודה על פרויקט הספירלה. הלקוח ראה בפרויקט החדש של אנרג'יה-בורן מבטיח יותר. חלק מאבות הטיפוס שנבנו כחלק מתוכנית הספירלה הפכו מאוחר יותר לתערוכות מוזיאליות.
מאז תחילת שנות השמונים מפתחת עמותת מולניה את הפרויקט "מערכת תעופה וחלל רב-תכליתית" (MAKS). הוצע לכלול במערכת זו את מטוס המוביל An-225 ומטוס מסלולי עם מיכל דלק נוסף. בהתאם לתצורה, מתחם MAKS יכול להעביר 7 או 18 טונות של מטען למסלול. נשקלו גם גרסאות מטען אוטומטיות וגם גרסאות מאוישות של המערכת.
עקב הבעיות של תחילת שנות התשעים, הופסקה העבודה בפרויקט MAKS. רק בשנת 2012 התקבלו דיווחים על חידוש אפשרי של העבודה ויצירת גרסה מודרנית של המתחם. כמו כן, הוזכרה האפשרות לסיים את הפרויקט הקיים באמצעות מטוסי נושא אחרים וכו'. ככל הידוע, לא הושגו הצלחות מיוחדות במהלך פרויקט MAKS המחודש בשנים האחרונות.
חברת הטילים והחלל הפרטית Lin Industrial יוצרת בימים אלה גרסה חדשה של מתחם תעופה וחלל מבטיח המסוגל לפתור בעיות שונות בעלות אופי מדעי ואחר. עד היום, המראה הכללי של המערכת נקבע ונקבעו תכונותיה העיקריות, מאפייניה וכו'. עם זאת, העבודה לא יכולה להתקדם עדיין בגלל חוסר מימון. האם החברה המפתחת תמצא משקיע והאם היא תצליח להביא פרויקט מעניין ליישום מעשי, הזמן יגיד. אם פרויקט AKS "Vyuga" יצליח להגיע לפחות למבחנים עם שיגור שלב המסלול לחלל, זו תהיה הצלחה גדולה לכל תעשיית החלל הביתית, ציבורית ופרטית. עם זאת, הצלחה כזו עדיין רחוקה: הפרויקט עדיין זקוק להמשך ארוך של פיתוח.
לפי האתרים:
https://spacelin.ru/
http://tvzvezda.ru/
http://vpk.name/
https://rg.ru/
http://testpilot.ru/
דף AKS "Vyuga" באתר המפתח:
https://spacelin.ru/proekty/aerokosmicheskaya-sistema-vyuga/