في السنوات الأخيرة ، اجتذب تطوير الشركات الخاصة العاملة في صناعة الطيران اهتمامًا خاصًا من المتخصصين وعامة الناس. قدم عدد من المنظمات الأجنبية من هذا النوع بالفعل عدة تصميمات مختلفة لفئات مختلفة بخصائص مختلفة. تعمل منظمات مماثلة في بلدنا أيضًا. حتى الآن ، تم عرض بعض التطورات الجديدة في هذا المجال. وهكذا ، قدمت شركة Lin Industrial مشروعًا لنظام Vyuga للفضاء.
تم تطوير مشروع نظام الفضاء الجوي Vyuga (AKS) من قبل شركة Lin Industrial في موسكو ، والتي تعمل بمساعدة مؤسسة Skolkovo ، بناءً على طلب عميل لم يذكر اسمه. كان الهدف من المشروع هو العمل على مظهر نظام من مرحلتين قابل لإعادة الاستخدام مصمم لوضع الأشخاص والشحنات المختلفة في المدار. في الوقت نفسه ، نظرًا للقدرة الاستيعابية المحدودة للنظام ، فإن تنفيذ الدراسات العلمية المختلفة ، وما إلى ذلك ، يعتبر المهمة الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك ، لا يُستبعد الاستخدام العسكري للنظام لغرض إجراء الاستطلاع أو كناقل لأسلحة عالية الدقة.
في الشكل المقترح ، يتمتع نظام "بليزارد" بعدد من المزايا المميزة. يوفر إمكانية إعادة الاستخدام الكاملة لجميع مكونات النظام ، واستخدام الطائرات الحاملة الحالية ، وإمكانية وضع الحمولة في مدارات في مجموعة واسعة من الميول ، فضلاً عن السلامة البيئية. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح استخدام الطائرات الحاملة إطلاق حمولات من مناطق مختلفة من الكوكب ، بما في ذلك تلك التي تقلع من أراضي بلد العميل.
منظر عام لـ AKS "Blizzard" قبل الإقلاع
يتضمن مشروع Vyuga AKS استخدام مجمع يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية. العنصر الرئيسي الذي يضمن أداء الباقي هو الطائرة الحاملة مع مجموعة من الحوامل لنقل بقية المعدات. يُقترح أيضًا استخدام المرحلة الأولى مع محركات الصواريخ المسؤولة عن تسريع ما يسمى. المرحلة المدارية. هذا الأخير هو جهاز قادر على الطيران في الغلاف الجوي وخارجه. يجب أن تتمكن جميع عناصر مجمع "Blizzard" من العودة إلى القاعدة.
وفقًا لمطور المؤسسة ، بدأ إنشاء Vyuga AKS بدراسة القدرات المتاحة وتحديد معلمات المعدات المطلوبة. لذلك ، تم تحديد الحمولة الصافية للمجمع عند مستوى 450 كجم ، مما أدى إلى انخفاض الحمل بالقرب من الأرض. ويلاحظ أن السواتل التكنولوجية من نوع "الفوتون" لها نفس معايير القدرة الاستيعابية. علاوة على ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار حسابات العناصر المختلفة للمجمع ، تم تحديد نطاق الموجات الحاملة المحتملة للنظام.
تقرر التخلي عن طائرتي النقل العسكريتين An-124 "رسلان" و An-225 "مريا" بسبب طاقتها الاستيعابية الزائدة. لم تكن حاملة الصواريخ Tu-160 مناسبة بسبب قلة عدد المركبات الموجودة من هذا النوع. نتيجة لذلك ، تم النظر فقط في طائرات M-55X Geofizika و MiG-31 و Il-76. أظهرت حسابات أخرى أنه لا يمكن استخدام Geofizika و MiG-31 كطائرة معززة لنظام الطيران. هذه الطائرات لها سقف عملي مرتفع ، لكن حمولتها غير كافية.مع استخدامها ، لا يمكن أن تتجاوز الحمولة الصافية لـ "Blizzard" 50-60 كجم ، وهو ما لا يتوافق مع الحسابات الأصلية.
مخطط التجميع
وبالتالي ، كانت الناقل الوحيد المناسب للنظام هو طائرة النقل العسكرية Il-76. ومع ذلك ، حتى في هذه الحالة ، لم تجعل جميع ميزات التصميم من الممكن استخدام التقنية دون أي تعديلات. أظهرت الحسابات أنه من أجل نقل وإطلاق المراحل المدارية والمعززة ، تحتاج الطائرة إلى تعزيز هيكلي وتركيب بعض المعدات الجديدة. جعلت هذه التعديلات من الممكن تحقيق المزايا الحالية بشكل كامل في شكل قدرة تحمل عالية ، وكذلك تعويض الخسارة الحالية في الارتفاع مقارنة مع شركات النقل المحتملة الأخرى.
مشروع "بليزارد" في شكله الحالي يوفر لتحديث الطائرة Il-76 مع استخدام بعض الوحدات الجديدة. في الجزء المركزي من حجرة شحن الطائرة ، يُقترح تركيب دعامة دعم خاصة تعيد توزيع وزن أنظمة الصواريخ على عناصر الطاقة في الطائرة. هذا المنتج عبارة عن هيكل مخرم يبلغ طوله 12.9 مترًا وعرضه 3.3 مترًا وارتفاعه 2.7 مترًا مع وجود عناصر بارزة في الجزء العلوي تمتد إلى ما بعد جسم الطائرة. في البداية ، تم اقتراح أن يكون الجمالون مصنوعًا من البلاستيك المقوى بألياف الكربون ، ولكن في وقت لاحق ، لأسباب تتعلق بالقوة ، تم تغيير المشروع. يجب أن يتكون المنتج الآن من عناصر من التيتانيوم بقطر 85 مم. في هذه الحالة ، كتلة الجمالون هي 6 ، 2. يمكن تبسيط الهيكل عن طريق تقليل سمك أجزاء الجزء السفلي من الجمالون.
بعد تثبيت الجمالون على الطائرة ، تظهر عدة عقد على السطح العلوي من جسم الطائرة للالتحام بالمرحلة الأولى من نظام الصاروخ. بمساعدتهم ، يُقترح توصيل الطائرة الحاملة بعناصر أخرى من المجمع. يجب أن يكون للحوامل أنظمة تحكم تسمح بإطلاق أنظمة الصواريخ في اللحظة المطلوبة.
بناءً على نتائج أعمال التصميم الأولية والبحث باستخدام النمذجة الحاسوبية ، شكل مصممو "Lin Industrial" المظهر العام للمرحلة الأولى من AKS "Vyuga". يجب أن يكون هذا المنتج عبارة عن طائرة كبيرة نسبيًا تعمل بالطاقة الصاروخية ومصممة لتسريع المرحلة المدارية بعد الانفصال عن الطائرة المعززة. أدت طرق التطبيق هذه إلى الحاجة إلى العمل على بعض ميزات التصميم. على وجه الخصوص ، كان من الضروري تطوير جناح ومثبت مصمم لسحب نظام الصواريخ من الطائرة الحاملة بعد الانفصال.
اقترح تصميم تروس للتركيب على طائرة معززة
تم اقتراح تصميم بسيط إلى حد ما للمرحلة الأولى. يجب تركيب جميع الوحدات الرئيسية لهذه التقنية على تروس ممدود ، وهو أساس الهيكل. في الجزء العلوي من الجمالون ، يُقترح تركيب خزانات الوقود والمؤكسد ، والتي يجب وضع المحرك خلفها. في هذه الحالة ، يجب أن يكون للخزان الخلفي ، على عكس الخزان الأمامي ، شكل أكثر تعقيدًا ، وهو أمر ضروري لوضع المرحلة المدارية بشكل صحيح. في الجزء السفلي من الجمالون ، يتم توفير أربطة للطائرات. بسبب الضغوط الميكانيكية والحرارية المتوقعة ، يجب أن تتلقى المرحلة الأولى حماية حرارية من الجزء السفلي من جسم الطائرة.
للطيران في الغلاف الجوي بعد الانفصال مباشرة عن الناقل وأثناء الهبوط ، يجب أن تستخدم المرحلة الأولى من "بليزارد" مجموعة من الطائرات المختلفة. يقترح تركيب جناح منخفض في الجزء المركزي من جسم الطائرة. كما تم تطوير وحدة ذيل ثنائية الزعانف مع مثبتات صغيرة نسبيًا. يُقترح تركيب جهاز هبوط داخل هيكل الطائرة ، وهو أمر ضروري لإعادة المرحلة الأولى إلى المطار المطلوب.
حتى الآن ، تم الإبلاغ عن تشكيل أحد العناصر الرئيسية للمرحلة الأولى ، خزان المؤكسد.تم فرض متطلبات عالية على هذا المنتج من حيث القوة والحجم والضيق وغيرها من العوامل ، حتى الحاجة إلى أقصى إنتاج للسائل المعبأ. مع مراعاة هذه المتطلبات وخصائص الأكسجين السائل ، تم تحديد التصميم العام للخزان. يجب أن يكون السطح الجانبي الأسطواني للخزان مصنوعًا من ألياف الكربون مع مادة رابطة إيبوكسي ، كما يجب أن يتلقى طلاءًا داخليًا على شكل فيلم PMF-352. هذا الأخير ضروري لتقليل التأثير السلبي لمؤكسد منخفض الحرارة على الأجزاء المركبة. يُقترح أن تكون الإطارات والقيعان الملصقة في الجزء المركب مصنوعة من سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم. يجب تركيب الحواجز وخطوط الأنابيب والأجزاء الضرورية الأخرى داخل الخزان.
منظر عام للمرحلة الأولى
يُقترح تركيب محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل بغرفة واحدة بالخصائص المطلوبة في الجزء الخلفي من المرحلة الأولى. يجب أن تُظهر محطة الطاقة ، التي تستخدم الكيروسين والأكسجين السائل ، سرعة تدفق الغاز عند مستوى 3.4 كم / ثانية ، مما سيسمح بتحقيق معايير الدفع المطلوبة. تبلغ سرعة تصميم المرحلة الأولى حوالي 4720 م / ث.
بطول إجمالي يبلغ 17.45 مترًا ، يجب أن يكون وزن المرحلة الأولى من Vyuga AKS جافًا يبلغ 3.94 طن ، ووزن إطلاق كامل يبلغ 30.4 طنًا. معظم الوزن الأولي هو الوقود: 7050 كجم من الوقود و 19210 كجم من المؤكسد.
إلى الجزء الخلفي من جسم الطائرة للمرحلة الأولى ، يُقترح إرفاق ما يسمى بـ. مرحلة مدارية مصممة لنقل الحمولة وإطلاقها في المسار / المدار المطلوب. أدت السمات المميزة لتشغيل هذه المعدات إلى تشكيل نوع غير عادي من المرحلة. يجب أن يكون للمرحلة المدارية من "العاصفة الثلجية" شكل انسيابي للوحدات الخارجية لهيكل الطائرة مع الجزء العلوي من مقدمة الأنف وقسم كتلة الذيل بالقرب من البيضاوي. يجب أن يكون للجزء السفلي المغطى بطبقة واقية من الحرارة شكل منحني قليلاً.
في الجزء العلوي من بدن المرحلة المدارية ، يُقترح وضع مقصورة المظلة ، حجرة معدات التحكم ، والتي يجب أن يكون هناك حجم كبير خلفها لاستيعاب الحمولة الصافية. يتم توفير أماكن لتركيب الخزانات الكروية والأسطوانية لمكونات الوقود تحت هذه الحجيرات. يتم وضع الجزء الخلفي من الهيكل تحت المحرك. في الجزء العلوي من جسم الطائرة ، يمكن تركيب أغطية الفتحات ، المصممة لتركيب الحمولة الصافية في مبيت المرحلة ، وكذلك لإزالتها في الخارج عند القيام بأعمال مختلفة. على وجه الخصوص ، يمكن استخدام هذه الفتحة لنشر الألواح الشمسية عند استخدام المركبة الفضائية في التكوين المداري.
وصف المرحلة الأولى
يتضمن مشروع فيوجا في شكله الحالي بناء مرحلة مدارية بطول 5505 ملم وعرض 2604 ملم وارتفاع 1.5 متر ، وتبلغ الكتلة الجافة للمرحلة المدارية 950 كجم. الحمولة - 450 كجم. جنبا إلى جنب مع إمدادات الوقود والمؤكسد ، يجب أن يزن الجهاز 4.8 طن ، وفي نفس الوقت ، وفقًا للحسابات ، تبلغ حصة الكيروسين 914 كجم ، والمؤكسد 2486 كجم. يجب أن تصل سرعة المنتج إلى 4183 م / ث.
تبدو مبادئ استخدام نظام Vyuga للفضاء بسيطة للغاية وتسمح بوضع الحمولة على المسار المطلوب أو في مدار مرجعي منخفض بأقل التكاليف اللازمة. استعدادًا للمهمة ، يجب تثبيت الحمولة المطلوبة في عنبر الشحن في المرحلة المدارية. ثم يتم وضع هذا الجهاز في المرحلة الأولى ، ويتم تثبيت النظام الكامل على حوامل الطائرة المعززة. بعد ملء خزانات كلتا المرحلتين بالكيروسين والأكسجين السائل ، يمكن لـ Vyuga AKS البدء في العمل.
تتطلب المرحلة الأولى من تشغيل النظام التشغيل الصحيح لطاقم الطائرة الحاملة. يجب أن يرتفع IL-76 مع عناصر "Blizzard" على جسم الطائرة إلى ارتفاع 10 كم ومع المسار المطلوب ، انتقل إلى منطقة إطلاق نظام الصواريخ.علاوة على ذلك ، يُقترح فك الازدواج ، وبعد ذلك يجب أن تبتعد المرحلة الأولى عن الناقل وتقوم بتشغيل المحرك السائل المساند. وتحصل الطائرة الحاملة بدورها على فرصة العودة إلى مطارها. يتم تنفيذ المزيد من الرحلات على مراحل بشكل مستقل وباستخدام أنظمة التحكم الخاصة بنا.
المرحلة الأولى تحتوي على الوقود المطلوب لتشغيل المحرك لمدة 185 ثانية. خلال هذا الوقت ، تتسارع المرحلة المدارية مع الصعود إلى ارتفاع معين. بمساعدة المرحلة الأولى ، يجب أن يرتفع Vyuga AKS إلى ارتفاع 96 كم وأن يصل المرحلة المدارية إلى المسار المطلوب. بعد نفاد الوقود ، تسقط المرحلة المدارية. تستمر المرحلة المدارية في التحرك على طول مسار معين ، بينما يجب أن تدخل المرحلة الأولى في التخطيط وتنتقل إلى موقع الهبوط. تقليل السرعة وإبطائها ، يجب أن تهبط المرحلة الأولى في النهاية مع معدات الهبوط الحالية ، باستخدام طريقة "الطائرة". بعد الهبوط ، يمكن أن تخضع المرحلة للصيانة اللازمة ، مما يسمح باستخدامها مرة أخرى.
منظر عام للمرحلة المدارية
بعد الفصل ، يجب أن تشتمل المرحلة المدارية على محركها الخاص وتؤدي إلى خروج إلى مدار معين. عند التحميل الكامل ، يمكن تشغيل المحرك لمدة 334 ثانية مع الصعود إلى مدار بارتفاع 200 كم. بعد دخول المدار بالمعلمات المطلوبة ، يمكن للحمولة على شكل معدات علمية أو معدات أخرى أن تبدأ عملها. بعد الانتهاء من المهام المعينة ، يمكن أن تعود المرحلة المدارية إلى الأرض.
بالنسبة للخروج من المدار ، يُقترح استخدام دفعة كبح ، والتي تنقل المرحلة المدارية إلى مسار الهبوط. بمساعدة الحماية الحرارية والهيكل الانسيابي ، تدخل المرحلة الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي دون مخاطر وتخرج إلى منطقة الهبوط. عند ارتفاع معين ، يُقترح فتح المظلة المسؤولة عن الهبوط الناعم للجهاز. لم يتم توفير "مثل الطائرة" لأسباب فنية وتشغيلية. بعد الهبوط ، يمكن للفنيين بدء العمل بالحمولة الصافية. بالإضافة إلى ذلك ، من المخطط إجراء صيانة للمرحلة المدارية مع التحضير اللاحق لرحلة جديدة.
تم اقتراح خوارزمية مماثلة لاستخدام Vyuga AKS للاستخدام العلمي. بالإضافة إلى ذلك ، يجري النظر في إمكانية استخدام هذه التكنولوجيا لصالح القوات المسلحة. في هذه الحالة ، يمكن لنظام الفضاء ، بدلاً من المرحلة المدارية ، تلقي معدات قتالية بالخصائص المطلوبة. ومع ذلك ، لم يتم بعد تحديد المعلمات الدقيقة لهذا الإصدار من المجمع. في الوقت الحالي ، يتم النظر فقط في إمكانية إنشاء نسخة قتالية من "Blizzard" وتحديد المجالات المحتملة لتطبيقها.
يمكن أن تكون النسخة القتالية من Vyuga AKS حاملة لنظام إضراب أو وسيلة لاعتراض المركبات الفضائية المعادية. في الحالة الأخيرة ، يمكن الحصول على كفاءة عالية للعمل القتالي ، بشرط إمكانية النشر البسيط إلى حد ما للمعدات القتالية في مدارات ذات معايير مختلفة. ومع ذلك ، يمكن أن يترافق تنفيذ مثل هذه الأفكار مع بعض الصعوبات. بادئ ذي بدء ، يجب أن ترتبط الصعوبات بالقيود المفروضة على كتلة الحمولة. حتى الاستبدال الكامل للمرحلة المدارية بنظام قتالي خاص لن يجعل من الممكن إنشاء منتج يزن أكثر من عدة أطنان.
المرحلة المدارية ، الرؤية السفلية ، الجزء السفلي غير معروض. الأبيض هو الهيكل ، والأزرق هو خزانات الوقود ، والأحمر هو المحرك ، والبرتقالي هو مقصورة المظلة ، والرمادي هو حجرة الحمولة
تسمح الهندسة المعمارية المقترحة لنظام الفضاء بالحصول على بعض المزايا مقارنة بالمجمعات الأخرى ذات الغرض المماثل.تتمثل المزايا الرئيسية لمشروع Vyuga ، الذي يمكن أن يعطي تأثيرًا اقتصاديًا إيجابيًا كبيرًا ، في استخدام الطائرات الحاملة الحالية (مع ذلك ، في حاجة إلى تعديلات ملحوظة) ، بالإضافة إلى مراحل الصواريخ القابلة للإرجاع. تفرض إمكانية الاستخدام المتعدد للمرحلتين الأولى والمدارية متطلبات محددة على تصميمها ، في المقام الأول على خصائص المحركات ، ولكن يمكن أن تؤدي إلى انخفاض ملحوظ في تكلفة عمليات الإطلاق الفردية.
الميزة الثانية للمشروع هي عدم وجود "رابط" للمطارات الفضائية الموجودة. يمكن أن تكون منصة الإطلاق لـ Vyuga AKS في الواقع أي مطار قادر على استقبال طائرات النقل Il-76 ولديها مجموعة معينة من المعدات للعمل مع أنظمة الصواريخ. بفضل هذا ، يمكن إطلاق الحمولة في المدار من أي مكان على هذا الكوكب تقريبًا. ونتيجة لذلك ، يتم توفير إطلاق بسيط نسبيًا للحمولة في المدار بالميل المطلوب.
وفقًا للبيانات المتاحة ، لا يزال مشروع نظام Vyuga للفضاء من شركة Lin Industrial في مرحلة الدراسات الأولية. تم تحديد السمات العامة للمشروع ، ولكن لم يتم تطوير الوثائق الفنية بعد. هناك معلومات تفيد بأن النسخة الأولية من مشروع Vyuga لم تحصل على موافقة العميل الذي بدأ تطويرها ، ونتيجة لذلك ، تُركت بدون تمويل. وفقًا لتقديرات المطور ، تتطلب المرحلة الأولى من العمل البحثي تمويلًا بمبلغ 3.2 مليون روبل. مزيد من العمل سوف يتطلب استثمارات جديدة. في الوقت نفسه ، لم يتم بعد توضيح تقديرات الوقت والتكاليف المالية اللازمة لإكمال المشروع.
وتجدر الإشارة إلى أن مشروع Vyuga AKS ليس أول مشروع تطوير محلي من نوعه في فئته. بدأ العمل في هذا الاتجاه في بلدنا في ستينيات القرن الماضي ونفذته عدة منظمات برئاسة OKB-155. كان الهدف من مشروع Spiral هو إنشاء مجمع قادر على استخدام طائرة معززة تفوق سرعتها سرعة الصوت ، وكتلة معززة ، وما إلى ذلك. الطائرات التي تدور في مدار لإطلاق حمولة في المدار. يمكن استخدام مجمع "Spiral" الجاهز لأغراض مختلفة ، في المقام الأول في الجيش.
مخطط استخدام نظام الفضاء الجوي فيوجا
من أواخر الستينيات إلى منتصف السبعينيات ، تم بناء العديد من النماذج الأولية للتكنولوجيا الواعدة ، والتي تم استخدامها في اختبارات مختلفة. على وجه الخصوص ، قامت مركبات سلسلة BOR بعدة رحلات جوية دون مدارية ومدارية. لإجراء الاختبارات في الغلاف الجوي ، تم استخدام طائرة MiG-105.11. بعد الانتهاء من الاختبارات ، تم إنهاء العمل في مشروع Spiral. اعتبر العميل أن مشروع Energia-Buran الجديد واعد أكثر. أصبحت بعض النماذج الأولية التي تم بناؤها كجزء من برنامج Spiral فيما بعد معروضات متحف.
منذ بداية الثمانينيات ، تعمل NPO Molniya على تطوير مشروع نظام الطيران متعدد الأغراض (MAKS). تم اقتراح تضمين طائرة حاملة An-225 وطائرة مدارية مع خزان وقود إضافي في هذا النظام. اعتمادًا على التكوين ، يمكن لمجمع MAKS تسليم 7 أو 18 طنًا من الحمولة في المدار. تم النظر في كل من الشحنات الأوتوماتيكية والإصدارات المأهولة من النظام.
بسبب مشاكل أوائل التسعينيات ، تم إنهاء العمل في مشروع MAKS. فقط في عام 2012 ، كانت هناك تقارير عن استئناف محتمل للعمل وإنشاء نسخة حديثة من المجمع. بالإضافة إلى ذلك ، تمت الإشارة إلى إمكانية الانتهاء من المشروع الحالي باستخدام طائرات حاملة أخرى ، وما إلى ذلك. بقدر ما هو معروف ، لم يتم إحراز أي تقدم معين في سياق مشروع MAKS المجدد منذ ذلك الحين.
تعمل شركة الصواريخ والفضاء الخاصة "Lin Industrial" حاليًا على إنشاء نسخة جديدة من مجمع فضاء واعد قادر على حل مختلف المشكلات ذات الطبيعة العلمية وغيرها. حتى الآن ، تم وضع المظهر العام للنظام وتم تحديد ميزاته وخصائصه الرئيسية وما إلى ذلك. ومع ذلك ، لم يتمكن العمل بعد من إحراز مزيد من التقدم بسبب نقص التمويل. سيحدد الوقت ما إذا كانت الشركة المطورة ستعثر على مستثمر وما إذا كانت ستتمكن من تقديم مشروع مثير للاهتمام إلى التنفيذ العملي. إذا تمكن مشروع AKS "Vyuga" من الوصول إلى الاختبارات على الأقل مع إطلاق المرحلة المدارية في الفضاء ، فسيكون نجاحًا كبيرًا لصناعة الفضاء المحلية بأكملها ، العامة والخاصة. ومع ذلك ، فإنه لا يزال بعيدًا عن هذا النجاح: لا يزال المشروع بحاجة إلى استمرار طويل في التطوير.
