Dự án hệ thống hàng không vũ trụ (AKS) "Vyuga" được phát triển bởi công ty "Lin Industrial" ở Moscow, làm việc với sự hỗ trợ của Skolkovo Foundation, theo yêu cầu của một khách hàng giấu tên. Mục đích của dự án là tìm ra sự xuất hiện của một hệ thống hai giai đoạn có thể tái sử dụng được thiết kế để đưa người và các loại hàng hóa khác nhau vào quỹ đạo. Đồng thời, do khả năng thực hiện của hệ thống còn hạn chế, việc thực hiện các nghiên cứu khoa học khác nhau, v.v. được coi là nhiệm vụ chính. Ngoài ra, sử dụng quân sự của hệ thống cho mục đích do thám hoặc như một tàu sân bay có độ chính xác cao vũ khí.
Ở dạng đề xuất, hệ thống Blizzard có một số ưu điểm đặc trưng. Đảm bảo khả năng tái sử dụng đầy đủ của tất cả các thành phần của hệ thống, sử dụng máy bay tác chiến hiện có, khả năng phóng tải vào quỹ đạo theo nhiều độ nghiêng, cũng như an toàn môi trường. Ngoài ra, việc sử dụng máy bay tác chiến giúp nó có thể phóng các tải trọng từ nhiều khu vực khác nhau trên hành tinh, bao gồm cả việc cất cánh từ lãnh thổ quốc gia của khách hàng.
Nhìn chung về AKS "Vyuga" trước khi cất cánh
Dự án AKS "Vyuga" liên quan đến việc sử dụng một khu phức hợp bao gồm ba thành phần chính. Yếu tố chính đảm bảo khả năng hoạt động của phần còn lại là tàu sân bay với một bộ giá đỡ để vận chuyển phần còn lại của thiết bị. Nó cũng được đề xuất sử dụng giai đoạn đầu với động cơ tên lửa, có nhiệm vụ tăng tốc cái gọi là. giai đoạn quỹ đạo. Loại thứ hai là một thiết bị có khả năng bay cả trong khí quyển và xa hơn. Tất cả các yếu tố của khu phức hợp Blizzard sẽ có thể quay trở lại căn cứ.
Theo tổ chức của nhà phát triển, việc tạo ra ACS "Vyuga" bắt đầu từ việc nghiên cứu các khả năng sẵn có và xác định các thông số của thiết bị cần thiết. Do đó, trọng tải của tổ hợp được xác định ở mức 450 kg, được đưa xuống mức tải trọng thấp gần Trái đất. Cần lưu ý rằng các vệ tinh công nghệ thuộc loại "Photon" có các thông số khả năng mang tương tự nhau. Hơn nữa, có tính đến các tính toán cho các phần tử khác nhau của phức hợp, phạm vi của các sóng mang tiềm năng của hệ thống đã được xác định.
Người ta quyết định loại bỏ máy bay vận tải quân sự An-124 Ruslan và An-225 Mriya do đặc điểm trọng tải quá lớn. Tàu sân bay tên lửa Tu-160 không phù hợp do số lượng phương tiện loại này hiện có rất ít. Do đó, chỉ có các máy bay M-55X Geofizika, MiG-31 và Il-76 được xem xét. Các tính toán sâu hơn cho thấy Geofizika và MiG-31 không thể được sử dụng làm máy bay tăng tốc cho hệ thống hàng không vũ trụ. Các máy bay này được phân biệt bởi trần bay thực tế cao, nhưng chúng không đủ khả năng chuyên chở. Với việc sử dụng chúng, trọng tải của Blizzard không thể vượt quá 50-60 kg, không tương ứng với tính toán ban đầu.
Sơ đồ lắp ráp phức tạp
Do đó, tàu sân bay phù hợp duy nhất của hệ thống này là máy bay vận tải quân sự Il-76. Tuy nhiên, trong trường hợp này, không phải tất cả các tính năng thiết kế đều có thể sử dụng kỹ thuật này mà không cần bất kỳ sửa đổi nào. Các tính toán cho thấy, để vận chuyển và khởi động giai đoạn trên và giai đoạn quỹ đạo, máy bay cần được tăng cường sức mạnh và lắp đặt một số thiết bị mới. Những cải tiến như vậy giúp nó có thể phát huy đầy đủ nhất những lợi thế hiện có về khả năng chuyên chở cao, cũng như bù đắp cho sự mất mát hiện có về độ cao so với các tàu sân bay tiềm năng khác.
Dự án Blizzard ở dạng hiện tại cung cấp cho việc hiện đại hóa máy bay Il-76 bằng cách sử dụng một số đơn vị mới. Ở phần trung tâm của khoang chứa hàng của máy bay, người ta đề xuất lắp một giàn hỗ trợ đặc biệt, giúp phân bổ lại trọng lượng của hệ thống tên lửa với các yếu tố công suất của máy bay. Sản phẩm này là một cấu trúc openwork với chiều dài 12,9 m, rộng 3,3 m và cao 2,7 m với các phần nhô ra ở phần trên kéo dài ra ngoài thân máy bay. Ban đầu, trang trại được đề xuất làm bằng sợi carbon, nhưng sau đó, vì lý do sức mạnh, dự án đã được thay đổi. Bây giờ sản phẩm phải bao gồm các phần tử titan có đường kính 85 mm. Trong trường hợp này, trọng lượng của giàn là 6,2 tấn. Có thể làm nhẹ kết cấu bằng cách giảm độ dày của các chi tiết của phần dưới của giàn.
Sau khi lắp đặt giàn trên máy bay, một số nút xuất hiện trên bề mặt trên của thân máy bay để gắn với giai đoạn đầu của hệ thống tên lửa. Với sự giúp đỡ của họ, người ta đề xuất kết nối tàu sân bay với các phần tử khác của khu phức hợp. Các giá treo phải có hệ thống điều khiển cho phép thả hệ thống tên lửa vào thời điểm cần thiết.
Dựa trên kết quả của công việc thiết kế sơ bộ và nghiên cứu sử dụng mô hình máy tính, các nhà thiết kế của Lin Industrial đã hình thành diện mạo chung của giai đoạn đầu tiên của ACS Blizzard. Sản phẩm này phải là một máy bay tương đối lớn với động cơ tên lửa, được thiết kế để tăng tốc giai đoạn quỹ đạo sau khi tách khỏi máy bay tăng cường. Các phương pháp ứng dụng như vậy dẫn đến nhu cầu nghiên cứu một số tính năng thiết kế. Đặc biệt, nó là cần thiết để phát triển một cánh và một bộ ổn định được thiết kế để chuyển hướng hệ thống tên lửa khỏi tàu sân bay sau khi tách ra.
Thiết kế của giàn được đề xuất để lắp đặt trên một máy bay tăng tốc
Một thiết kế khá đơn giản của giai đoạn đầu tiên được đề xuất. Tất cả các đơn vị chính của kỹ thuật này phải được gắn trên một giàn thuôn dài, đó là cơ sở của cấu trúc. Ở phần trên của trang trại, người ta đề xuất lắp các thùng nhiên liệu và chất oxy hóa, phía sau sẽ đặt động cơ. Trong trường hợp này, xe tăng phía sau, không giống như xe tăng phía trước, phải có hình dạng phức tạp hơn cần thiết để đặt đúng vị trí quỹ đạo. Giá đỡ cho mặt phẳng được cung cấp ở phần dưới của giàn. Do tải trọng cơ và nhiệt dự kiến, giai đoạn đầu tiên phải nhận được bảo vệ nhiệt của thân dưới.
Để bay trong bầu khí quyển ngay sau khi tách khỏi tàu sân bay và trong quá trình tiếp cận hạ cánh, giai đoạn đầu tiên của Blizzard phải sử dụng một loạt các máy bay khác nhau. Nó được đề xuất để gắn một cánh thấp ở phần trung tâm của thân máy bay. Một đuôi hai keel với các thanh ổn định tương đối nhỏ cũng đã được phát triển. Bên trong khung máy bay, người ta đề xuất lắp các thiết bị hạ cánh cần thiết để đưa giai đoạn đầu trở lại sân bay cần thiết.
Đến nay, sự xuất hiện của một trong những yếu tố chính của giai đoạn đầu tiên, bể oxy hóa, đã được hình thành. Các yêu cầu cao được đặt ra đối với sản phẩm này về sức mạnh, khối lượng, độ kín và các thông số khác, cho đến nhu cầu sản xuất tối đa chất lỏng được làm đầy. Có tính đến các yêu cầu này và các đặc tính của oxy lỏng, thiết kế tổng thể của bể đã được xác định. Mặt bên hình trụ của bể phải được làm bằng sợi carbon với chất kết dính epoxy, và cũng nhận được một lớp phủ bên trong ở dạng màng PMF-352. Sau đó là cần thiết để giảm tác động tiêu cực của chất oxy hóa nhiệt độ thấp lên các bộ phận composite. Khung và đáy được dán vào một bộ phận tổng hợp được đề xuất làm bằng hợp kim nhôm-magiê. Bên trong bể cần lắp đặt các vách ngăn, ống giảm chấn, đường ống dẫn và các bộ phận cần thiết khác.
Nhìn chung chặng đầu
Người ta đề xuất lắp động cơ tên lửa đẩy chất lỏng một buồng với các đặc tính cần thiết ở phần đuôi của giai đoạn đầu. Nhà máy điện, sử dụng dầu hỏa và ôxy lỏng, nên thể hiện tốc độ của dòng khí ở mức 3,4 km / s, sẽ đạt được các thông số lực đẩy yêu cầu. Tốc độ ước tính của chặng đầu tiên là khoảng 4720 m / s.
Với tổng chiều dài 17,45 m, chặng đầu tiên của AKS "Vyuga" có trọng lượng khô là 3,94 tấn, trọng lượng toàn bộ khởi điểm là 30,4 tấn. Đồng thời, phần lớn trọng lượng ban đầu rơi vào nhiên liệu: 7050 kg nhiên liệu và 19210 kg chất oxy hóa.
Nó được đề xuất để gắn cái gọi là vào thân sau của giai đoạn đầu tiên. một giai đoạn quỹ đạo được thiết kế để vận chuyển trọng tải và đặt nó trên quỹ đạo / quỹ đạo cần thiết. Các tính năng đặc trưng của hoạt động của thiết bị như vậy đã dẫn đến sự hình thành của một loại sân khấu bất thường. Sân khấu quỹ đạo Vyuga phải có hình dạng sắp xếp hợp lý của các đơn vị khung máy bay bên ngoài với phần trên hình bầu dục của phần đầu và phần đuôi gần hình bầu dục. Phần đáy có lớp phủ chống nóng nên có hình dạng hơi cong.
Ở phần trên của thân sân khấu quỹ đạo đề xuất đặt khoang dù, khoang thiết bị điều khiển, phía sau cần có thể tích lớn để chứa trọng tải. Dưới các ngăn này, các vị trí được cung cấp để lắp các thùng hình cầu và hình trụ cho các thành phần nhiên liệu. Phần đuôi của cơ thể được đưa ra dưới động cơ. Ở phần trên của thân máy bay, các cửa sập có thể được lắp đặt, được thiết kế để gắn tải trọng vào thân sân khấu, cũng như để đưa nó ra ngoài khi thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Đặc biệt, một cửa sập như vậy có thể được sử dụng để triển khai các tấm pin mặt trời khi sử dụng thiết bị trong cấu hình quỹ đạo.
Mô tả của giai đoạn đầu tiên
Ở hình thức hiện tại, dự án Vyuga bao gồm việc xây dựng sân khấu quỹ đạo dài 5505 mm, rộng 2604 mm và cao 1,5 m. Khối lượng khô của sân khấu quỹ đạo là 950 kg. Tải trọng - 450 kg. Cùng với việc cung cấp nhiên liệu và chất oxy hóa, bộ máy nặng 4,8 tấn, đồng thời, dầu hỏa, theo tính toán, chiếm 914 kg, và 2486 kg cho chất oxy hóa. Tốc độ của sản phẩm phải đạt 4183 m / s.
Nguyên tắc sử dụng hệ thống hàng không vũ trụ Vyuga trông khá đơn giản và có thể đưa trọng tải lên quỹ đạo mong muốn hoặc vào quỹ đạo tham chiếu thấp với chi phí cần thiết tối thiểu. Để chuẩn bị cho nhiệm vụ, trọng tải yêu cầu phải được lắp đặt trong khoang hàng của giai đoạn quỹ đạo. Sau đó, thiết bị này được đặt ở giai đoạn đầu tiên, và toàn bộ hệ thống được lắp đặt trên các giá đỡ của máy bay tăng áp. Sau khi đổ đầy dầu hỏa và oxy lỏng vào các bồn chứa của cả hai giai đoạn, Vyuga ACS có thể bắt đầu hoạt động.
Giai đoạn đầu của quá trình vận hành hệ thống đòi hỏi sự vận hành chính xác của tổ lái tàu sân bay. Máy bay Il-76 với các phần tử "Vyuga" trên thân máy bay phải bay lên độ cao 10 km và đi đến khu vực phóng của hệ thống tên lửa với hành trình mong muốn. Tiếp theo, người ta đề xuất thực hiện việc tách rời, sau đó giai đoạn đầu tiên nên di chuyển ra khỏi tàu sân bay và bật động cơ đẩy chất lỏng. Đến lượt chiếc tàu sân bay, có cơ hội quay trở lại sân bay của nó. Chuyến bay xa hơn được thực hiện theo từng giai đoạn một cách độc lập và sử dụng hệ thống điều khiển riêng.
Giai đoạn đầu tiên có một nguồn cung cấp nhiên liệu cần thiết để động cơ chạy trong 185 s. Trong thời gian này, giai đoạn quỹ đạo được tăng tốc với sự đi lên đến một độ cao xác định trước. Với sự trợ giúp của giai đoạn đầu tiên của ACS "Vyuga" sẽ tăng lên độ cao 96 km và đưa giai đoạn quỹ đạo đến quỹ đạo cần thiết. Sau khi hết nhiên liệu, giai đoạn quỹ đạo được thiết lập lại. Giai đoạn quỹ đạo tiếp tục di chuyển dọc theo một quỹ đạo nhất định, trong khi giai đoạn đầu tiên sẽ chuyển sang trạng thái lượn và hướng đến vị trí hạ cánh. Giảm dần và giảm tốc độ, giai đoạn đầu tiên cuối cùng phải hạ cánh bằng thiết bị hạ cánh hiện có, sử dụng phương pháp "máy bay". Sau khi hạ cánh, sân khấu có thể trải qua quá trình bảo trì cần thiết, cho phép nó được sử dụng trở lại.
Nhìn chung về giai đoạn quỹ đạo
Sau khi tách ra, giai đoạn quỹ đạo phải tự nổ máy và đi vào quỹ đạo mong muốn. Với trọng tải đầy đủ, động cơ có thể hoạt động trong 334 giây khi bay lên quỹ đạo có độ cao 200 km. Sau khi đi vào quỹ đạo với các thông số cần thiết, trọng tải dưới dạng thiết bị khoa học hoặc thiết bị khác có thể bắt đầu công việc của mình. Hoàn thành xong các nhiệm vụ được giao, giai đoạn quỹ đạo có thể quay trở lại Trái đất.
Để đi xuống khỏi quỹ đạo, người ta đề xuất sử dụng một xung lực hãm, chuyển vùng quỹ đạo sang quỹ đạo hạ cánh. Với sự trợ giúp của bảo vệ nhiệt và hình dạng hợp lý của thân tàu, sân khấu đi vào các lớp dày đặc của khí quyển mà không gặp rủi ro và đi vào khu vực hạ cánh. Ở độ cao nhất định, người ta đề xuất mở một chiếc dù chịu trách nhiệm hạ cánh mềm của thiết bị. Việc hạ cánh "như máy bay" không được cung cấp vì các lý do kỹ thuật và vận hành. Sau khi hạ cánh, các chuyên gia có thể bắt đầu công việc với tải trọng. Ngoài ra, nó được lên kế hoạch thực hiện bảo dưỡng giai đoạn quỹ đạo với sự chuẩn bị tiếp theo cho một chuyến bay mới.
Một thuật toán tương tự để sử dụng ACS "Vyuga" được đề xuất để sử dụng cho các mục đích khoa học. Ngoài ra, khả năng sử dụng các thiết bị đó vì lợi ích của các lực lượng vũ trang đang được xem xét. Trong trường hợp này, thay vì giai đoạn quỹ đạo, hệ thống hàng không vũ trụ có thể nhận được thiết bị chiến đấu với các đặc tính cần thiết. Tuy nhiên, thông số chính xác của phiên bản tổ hợp này vẫn chưa được xác định. Hiện tại, chỉ có khả năng tạo phiên bản chiến đấu của "Vyuga" đang được xem xét và các khu vực có thể áp dụng nó đang được xác định.
Phiên bản chiến đấu của AKS "Vyuga" có thể là tàu sân bay của hệ thống tấn công hoặc phương tiện đánh chặn tàu vũ trụ của đối phương. Trong trường hợp thứ hai, có thể đạt được hiệu quả cao trong công tác chiến đấu nhờ khả năng phóng thiết bị chiến đấu khá đơn giản vào quỹ đạo với nhiều thông số khác nhau. Tuy nhiên, việc thực hiện những ý tưởng đó có thể đi kèm với một số khó khăn. Trước hết, những khó khăn cần gắn liền với những hạn chế về khối lượng của trọng tải. Ngay cả việc thay thế hoàn toàn giai đoạn quỹ đạo bằng hệ thống chiến đấu đặc biệt cũng không thể tạo ra sản phẩm nặng hơn vài tấn.
Giai đoạn quỹ đạo, chế độ xem bụng, không hiển thị dưới cùng. Vỏ tàu màu trắng, thùng nhiên liệu màu xanh lam, động cơ màu đỏ, khoang thả dù màu cam, khoang tải trọng màu xám.
Kiến trúc đề xuất của hệ thống hàng không vũ trụ cho phép bạn có được một số lợi thế so với các tổ hợp khác có cùng mục đích. Những ưu điểm chính của dự án Vyuga, có thể mang lại hiệu quả kinh tế tích cực đáng kể, là sử dụng máy bay tác chiến hiện có (tuy nhiên, cần cải tiến đáng kể), cũng như các giai đoạn tên lửa quay trở lại. Khả năng sử dụng nhiều lần giai đoạn đầu và giai đoạn quỹ đạo đặt ra các yêu cầu cụ thể đối với thiết kế của chúng, chủ yếu dựa trên các đặc tính của động cơ, nhưng có thể dẫn đến giảm đáng kể chi phí của các lần phóng riêng lẻ.
Ưu điểm đặc trưng thứ hai của dự án là không có "ràng buộc" với các sân bay vũ trụ hiện có. Trên thực tế, bất kỳ sân bay nào có khả năng tiếp nhận máy bay vận tải Il-76 và có một số thiết bị nhất định để làm việc với hệ thống tên lửa đều có thể trở thành bệ phóng cho Vyuga AKS. Nhờ đó, trọng tải có thể được phóng lên quỹ đạo từ hầu hết mọi nơi trên hành tinh. Do đó, việc đưa trọng tải vào quỹ đạo với độ nghiêng cần thiết là tương đối dễ dàng.
Theo báo cáo, hiện tại, dự án hệ thống hàng không vũ trụ Vyuga của công ty Lin Industrial vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu sơ bộ. Các tính năng chung của dự án đã được xác định, nhưng tài liệu kỹ thuật vẫn chưa được xây dựng. Có bằng chứng cho thấy phiên bản sơ bộ của dự án Blizzard đã không nhận được sự chấp thuận của khách hàng đã khởi xướng phát triển nó, và kết quả là, nó đã bị bỏ lại mà không có kinh phí. Theo nhà phát triển, giai đoạn đầu tiên của công việc nghiên cứu đòi hỏi tài trợ với số tiền là 3,2 triệu rúp. Công việc tiếp theo sẽ yêu cầu các khoản đầu tư mới. Đồng thời, ước tính về thời gian và chi phí tài chính cần thiết để hoàn thành dự án vẫn chưa được xác định cụ thể.
Cần lưu ý rằng dự án AKS "Vyuga" không phải là dự án trong nước đầu tiên của loại hình này. Công việc theo hướng này ở nước ta bắt đầu từ những năm 155 của thế kỷ trước và được thực hiện bởi một số tổ chức đứng đầu là OKB-XNUMX. Mục đích của dự án Spiral là tạo ra một khu phức hợp có khả năng sử dụng một máy bay tăng tốc siêu âm, một tầng trên, v.v. quỹ đạo máy bay để phóng một tải trọng lên quỹ đạo. Khu phức hợp hoàn thiện "Spiral" có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, chủ yếu là trong quân sự.
Đề án sử dụng hệ thống hàng không vũ trụ "Vyuga"
Từ cuối những năm sáu mươi đến giữa những năm bảy mươi, một số nguyên mẫu của công nghệ đầy hứa hẹn đã được chế tạo, được sử dụng trong các thử nghiệm khác nhau. Đặc biệt, các phương tiện dòng BOR đã thực hiện một số chuyến bay dưới quỹ đạo và quỹ đạo. Đối với các cuộc thử nghiệm trong bầu khí quyển, máy bay MiG-105.11 đã được sử dụng. Sau khi hoàn thành các bài kiểm tra, công việc trong dự án Spiral đã bị dừng lại. Khách hàng cho rằng dự án Energia-Buran mới có nhiều triển vọng hơn. Một số nguyên mẫu được xây dựng như một phần của chương trình Spiral sau đó đã trở thành vật trưng bày trong bảo tàng.
Từ đầu những năm tám mươi, NPO Molniya đã và đang phát triển dự án "Hệ thống Hàng không Vũ trụ Đa năng" (MAKS). Người ta đề xuất đưa máy bay tác chiến An-225 và máy bay quỹ đạo có thùng nhiên liệu bổ sung vào hệ thống này. Tùy thuộc vào cấu hình, tổ hợp MAKS có thể đưa 7 hoặc 18 tấn trọng tải lên quỹ đạo. Cả hai phiên bản chở hàng tự động và có người lái đều được xem xét.
Do những vấn đề của đầu những năm chín mươi, công việc trong dự án MAKS đã bị chấm dứt. Chỉ trong năm 2012, đã có báo cáo về khả năng tiếp tục công việc và tạo ra một phiên bản hiện đại của khu phức hợp. Ngoài ra, khả năng hoàn thiện dự án hiện tại bằng cách sử dụng các máy bay tác chiến khác, v.v. đã được đề cập. Theo như được biết, không có thành công đặc biệt nào đạt được trong quá trình đổi mới dự án MAKS trong những năm gần đây.
Công ty tên lửa và vũ trụ tư nhân Lin Industrial hiện đang tạo ra một phiên bản mới của một tổ hợp hàng không vũ trụ đầy hứa hẹn có khả năng giải quyết các vấn đề khác nhau của khoa học và bản chất khác. Đến nay, diện mạo chung của hệ thống đã được nghiên cứu và xác định các tính năng chính, đặc điểm, v.v. của nó. Tuy nhiên, công việc vẫn chưa thể tiến triển do thiếu kinh phí. Liệu công ty phát triển có tìm được nhà đầu tư hay không và liệu họ có thể đưa một dự án thú vị vào triển khai thực tế hay không, thời gian sẽ trả lời. Nếu dự án AKS "Vyuga" đạt được ít nhất các thử nghiệm với việc phóng giai đoạn quỹ đạo vào không gian, đây sẽ là một thành công lớn cho toàn bộ ngành công nghiệp vũ trụ trong nước, cả công và tư. Tuy nhiên, thành công đó vẫn còn rất xa: dự án vẫn cần một quá trình phát triển lâu dài.
Theo các trang web:
https://spacelin.ru/
http://tvzvezda.ru/
http://vpk.name/
https://rg.ru/
http://testpilot.ru/
Trang AKS "Vyuga" trên trang web của nhà phát triển:
https://spacelin.ru/proekty/aerokosmicheskaya-sistema-vyuga/