Nos últimos anos, o desenvolvimento de empresas privadas que operam na indústria aeroespacial atraiu particular interesse de especialistas e do público em geral. Várias organizações estrangeiras deste tipo já apresentaram vários projetos diferentes de classes diferentes com características diferentes. Organizações semelhantes operam também em nosso país. Até o momento, alguns novos desenvolvimentos nesta área foram apresentados. Assim, a empresa Lin Industrial apresentou um projeto do sistema aeroespacial Vyuga.
O projeto do sistema aeroespacial Vyuga (AKS) foi desenvolvido pela empresa de Moscou Lin Industrial, trabalhando com o auxílio da Fundação Skolkovo, a pedido de um cliente não identificado. O objetivo do projeto era elaborar a aparência de um sistema reutilizável de dois estágios, projetado para colocar pessoas e várias cargas em órbita. Ao mesmo tempo, devido à capacidade limitada de suporte do sistema, a implementação de vários estudos científicos, etc. é considerada como a tarefa principal. Além disso, não está excluída a utilização militar do sistema para fins de reconhecimento ou como portador de armas de alta precisão.
Na forma proposta, o sistema "Blizzard" tem uma série de vantagens características. Proporciona total reutilização de todos os componentes do sistema, a utilização do porta-aviões existente, a possibilidade de colocar a carga em órbitas em uma ampla faixa de inclinações, além da segurança ambiental. Além disso, a utilização de um porta-aviões possibilita o lançamento de cargas úteis de várias regiões do planeta, inclusive decolando do território do país cliente.
Visão geral do AKS "Blizzard" antes da decolagem
O projeto Vyuga AKS envolve o uso de um complexo que consiste em três componentes principais. O principal elemento que garante o desempenho do restante é o porta-aviões com um conjunto de suportes para o transporte do restante do equipamento. Propõe-se também a utilização do primeiro estágio com motores de foguete, que são responsáveis pela aceleração dos chamados. estágio orbital. Este último é um aparelho capaz de voar na atmosfera e além. Todos os elementos do complexo "Blizzard" devem ser capazes de retornar à base.
De acordo com o desenvolvedor da organização, a criação do Vyuga AKS começou com o estudo das capacidades disponíveis e a determinação dos parâmetros dos equipamentos necessários. Assim, a carga útil do complexo foi determinada no nível de 450 kg, trazida para baixa carga próxima à terra. Observa-se que os satélites tecnológicos do tipo "Photon" possuem parâmetros de capacidade de carga semelhantes. Além disso, levando em consideração os cálculos para vários elementos do complexo, a gama de portadores potenciais do sistema foi determinada.
Foi decidido abandonar o avião de transporte militar An-124 "Ruslan" e An-225 "Mriya" devido à excessiva capacidade de carga. O porta-mísseis Tu-160 não coube devido ao pequeno número de veículos deste tipo existentes. Como resultado, apenas as aeronaves M-55X Geofizika, MiG-31 e Il-76 foram consideradas. Cálculos posteriores mostraram que Geofizika e MiG-31 não podem ser usados como aeronaves de reforço para o sistema aeroespacial. Essas aeronaves têm um teto prático alto, mas têm carga útil insuficiente. Com o seu uso, a carga útil do "Blizzard" não poderia ultrapassar 50-60 kg, o que não correspondia aos cálculos originais.
Esquema de montagem
Assim, a única transportadora adequada para o sistema era a aeronave de transporte militar Il-76. Porém, mesmo neste caso, nem todas as características do projeto possibilitaram o uso da técnica sem modificações. Cálculos mostraram que para o transporte e lançamento das etapas booster e orbital, a aeronave necessita de reforço estrutural e instalação de alguns novos equipamentos. Tais modificações possibilitaram aproveitar plenamente as vantagens existentes na forma de alta capacidade de carga, bem como compensar a perda de altitude existente em comparação com outros portadores potenciais.
O projeto "Blizzard" em sua forma atual prevê a modernização da aeronave Il-76 com a utilização de algumas novas unidades. Na parte central do compartimento de carga da aeronave, é proposta a montagem de uma treliça de suporte especial que redistribui o peso dos sistemas de mísseis aos elementos de potência da aeronave. Este produto é uma estrutura perfurada com comprimento de 12,9 m, largura de 3,3 m e altura de 2,7 m com elementos salientes na parte superior que se estendem para além da fuselagem. Inicialmente, a treliça foi proposta para ser feita de plástico reforçado com fibra de carbono, mas posteriormente, por questões de resistência, o projeto foi alterado. O produto agora deve ser composto por elementos de titânio com um diâmetro de 85 mm. Neste caso, a massa da treliça é de 6,2 toneladas. Alguma simplificação da estrutura é possível reduzindo a espessura das partes da parte inferior da treliça.
Após a instalação da treliça na aeronave, vários nós aparecem na superfície superior de sua fuselagem para acoplamento com o primeiro estágio do sistema de foguetes. Com a ajuda deles, propõe-se conectar o porta-aviões com outros elementos do complexo. As montagens devem ter sistemas de controle que permitam o lançamento de sistemas de mísseis no momento necessário.
Com base nos resultados do trabalho de projeto preliminar e pesquisa com o uso de modelagem computacional, os projetistas da "Lin Industrial" formaram a aparência geral da primeira fase do AKS "Vyuga". Este produto deve ser uma aeronave movida a foguete relativamente grande, projetada para acelerar um estágio orbital após a separação da aeronave de reforço. Tais métodos de aplicação levaram à necessidade de trabalhar alguns dos recursos de design. Em particular, foi necessário desenvolver uma asa e um estabilizador projetado para retrair o sistema de mísseis do porta-aviões após a separação.
Projeto de treliça proposto para instalação em uma aeronave auxiliar
Um projeto bastante simples do primeiro estágio é proposto. Todas as unidades principais desta técnica devem ser montadas em uma treliça alongada, que é a base da estrutura. No topo da treliça, propõe-se montar os tanques de combustível e oxidante, atrás dos quais deve ser colocado o motor. Neste caso, o tanque traseiro, ao contrário do frontal, deve ter uma forma mais complexa, necessária para o correto posicionamento do estágio orbital. Na parte inferior da treliça, as fixações para os planos são fornecidas. Devido aos esforços mecânicos e térmicos esperados, o primeiro estágio deve receber proteção térmica da fuselagem inferior.
Para o vôo na atmosfera imediatamente após a separação do porta-aviões e durante o pouso, o primeiro estágio da "Blizzard" deve usar um conjunto de aviões diferentes. Propõe-se a montagem de uma asa baixa na parte central da fuselagem. Uma unidade de cauda de duas aletas com estabilizadores comparativamente pequenos também foi desenvolvida. Propõe-se a montagem de um trem de pouso dentro da fuselagem, necessário para retornar o primeiro estágio ao aeródromo requerido.
Até agora, é relatado que a forma de um dos principais elementos do primeiro estágio, o tanque do oxidante, foi formada. Altos requisitos foram impostos a este produto em termos de resistência, volume, estanqueidade e outros parâmetros, até a necessidade de produção máxima do líquido preenchido. Levando em consideração esses requisitos e as características do oxigênio líquido, o projeto geral do tanque foi determinado. A superfície lateral cilíndrica do tanque deve ser confeccionada em fibra de carbono com aglutinante epóxi, e também receber um revestimento interno em forma de filme PMF-352. O último é necessário para reduzir o impacto negativo de um oxidante de baixa temperatura nas peças compostas. Propõe-se que as molduras e fundos colados na peça composta sejam feitos de liga de alumínio-magnésio. Defletores, tubulações e outras peças necessárias devem ser instaladas dentro do tanque.
Visão geral da primeira fase
Propõe-se a montagem de um motor de foguete de propelente líquido de câmara única com as características exigidas na cauda do primeiro estágio. A usina, a querosene e oxigênio líquido, deverá apresentar a velocidade de escoamento do gás na ordem de 3,4 km / s, o que permitirá atingir os parâmetros de empuxo exigidos. A velocidade de projeto do primeiro estágio é de cerca de 4720 m / s.
Com comprimento total de 17,45 m, o primeiro estágio do Vyuga AKS deve ter um peso seco de 3,94 toneladas e um peso total de lançamento de 30,4 toneladas. A maior parte do peso inicial é combustível: 7.050 kg de combustível e 19.210 kg de oxidante.
Para a fuselagem traseira do primeiro estágio, propõe-se anexar o chamado. um estágio orbital projetado para transportar a carga útil e lançá-la na trajetória / órbita necessária. As características de funcionamento de tais equipamentos levaram à formação de um tipo inusitado de palco. O estágio orbital da "Blizzard" deve ter uma forma aerodinâmica das unidades externas da célula com a parte superior ogival da carenagem do nariz e a seção do bloco da cauda próxima ao oval. A parte inferior com revestimento de proteção térmica deve ter uma forma ligeiramente curva.
Na parte superior do casco do estágio orbital, propõe-se a colocação de um compartimento de paraquedas, compartimento de equipamentos de controle, atrás do qual deve haver um grande volume para acomodar a carga útil. Locais para montagem de tanques esféricos e cilíndricos para componentes de combustível são fornecidos sob esses compartimentos. A seção da cauda do casco é colocada sob o motor. Na parte superior da fuselagem podem ser instaladas abas de escotilha, projetadas para montar a carga útil na carcaça do palco, bem como para retirá-la para fora durante a realização de vários trabalhos. Em particular, tal hachura pode ser usada para implantar painéis solares ao usar a espaçonave em uma configuração orbital.
Descrição da primeira fase
Na sua forma atual, o projeto Vyuga envolve a construção de um estágio orbital de 5505 mm de comprimento, 2.604 mm de largura e 1,5 m de altura, cuja massa seca é de 950 kg. Carga útil - 450 kg. Juntamente com o abastecimento de combustível e oxidante, o aparelho deve pesar 4,8 toneladas, ao mesmo tempo, segundo cálculos, a participação do querosene é de 914 kg, e do oxidante, de 2.486 kg. A velocidade do produto deve ser de até 4183 m / s.
Os princípios de uso do sistema aeroespacial Vyuga parecem bastante simples e permitem que a carga útil seja colocada na trajetória necessária ou em uma órbita de baixa referência com os custos mínimos necessários. Em preparação para a tarefa, a carga útil necessária deve ser instalada no porão de carga do estágio orbital. Esse aparelho é então colocado no primeiro estágio, e o sistema completo é montado nos suportes da aeronave booster. Depois de encher os tanques de ambos os estágios com querosene e oxigênio líquido, o Vyuga AKS pode começar a funcionar.
A primeira etapa da operação do sistema requer o correto funcionamento da tripulação do porta-aviões. IL-76 com elementos de “Blizzard” na fuselagem deve subir a uma altitude de 10 km e com o curso desejado ir para a área de lançamento do sistema de mísseis. Além disso, é proposto desacoplar, após o que o primeiro estágio deve se afastar do transportador e ligar o motor líquido de sustentação. O porta-aviões, por sua vez, tem a oportunidade de retornar ao seu campo de aviação. O vôo posterior é executado em etapas de forma independente e usando nossos próprios sistemas de controle.
O primeiro estágio tem um suprimento de combustível necessário para operar o motor por 185 s. Durante esse tempo, o estágio orbital é acelerado com a subida até uma determinada altitude. Com a ajuda do primeiro estágio, o Vyuga AKS deve subir a uma altitude de 96 km e trazer o estágio orbital para a trajetória necessária. Depois de ficar sem combustível, o estágio orbital é abandonado. O estágio orbital continua se movendo ao longo de uma determinada trajetória, enquanto o primeiro deve entrar no planejamento e seguir um curso para o local de pouso. Diminuindo e desacelerando a velocidade, o primeiro estágio deve eventualmente pousar com o trem de pouso existente, utilizando o método "avião". Após o pouso, o palco pode passar pelas manutenções necessárias, o que permite sua reutilização.
Visão geral do estágio orbital
Após a separação, o estágio orbital deve incluir seu próprio motor e realizar uma saída para uma determinada órbita. Em plena carga, é possível operar o motor por 334 segundos com uma subida em uma órbita com altitude de 200 km. Depois de entrar em órbita com os parâmetros exigidos, a carga útil na forma de equipamento científico ou outro equipamento pode começar seu trabalho. Tendo completado as tarefas atribuídas, o estágio orbital pode retornar à Terra.
Para a desorbitação, propõe-se o uso de um impulso de frenagem, que transfere o estágio orbital para a trajetória de pouso. Com ajuda de proteção térmica e casco aerodinâmico, o palco penetra nas camadas densas da atmosfera sem riscos e sai para a área de pouso. A uma determinada altura, propõe-se a abertura do pára-quedas, responsável pelo pouso suave do aparelho. Aterragem "semelhante a um avião" não é fornecida por razões técnicas e operacionais. Após o pouso, os técnicos podem começar a trabalhar com a carga útil. Além disso, está prevista a realização de manutenção da fase orbital com posterior preparação para um novo voo.
Um algoritmo semelhante para usar o Vyuga AKS é proposto para uso científico. Além disso, está sendo considerada a possibilidade de utilizar tal tecnologia no interesse das Forças Armadas. Nesse caso, o sistema aeroespacial, ao invés de um estágio orbital, pode receber equipamentos de combate com as características exigidas. No entanto, os parâmetros exatos desta versão do complexo ainda não foram determinados. No momento, apenas a possibilidade de criar uma versão de combate do "Blizzard" está sendo considerada e possíveis áreas de sua aplicação estão sendo determinadas.
A versão de combate do Vyuga AKS pode ser um transportador de um sistema de ataque ou meio de interceptar espaçonaves inimigas. Neste último caso, pode-se obter uma alta eficiência do trabalho de combate, proporcionada pela possibilidade de um desdobramento bastante simples de equipamentos de combate em órbitas com diferentes parâmetros. No entanto, a implementação de tais ideias pode estar associada a algumas dificuldades. Em primeiro lugar, as dificuldades devem estar associadas às limitações da massa da carga útil. Mesmo a substituição completa do estágio orbital por um sistema especial de combate não possibilitará a criação de um produto com peso superior a várias toneladas.
Estágio orbital, vista inferior, parte inferior não mostrada. Branco é o casco, azul são os tanques de combustível, vermelho é o motor, laranja é o compartimento do paraquedas, cinza é o compartimento de carga
A arquitetura proposta do sistema aeroespacial permite obter algumas vantagens sobre outros complexos de finalidade semelhante. As principais vantagens do projeto Vyuga, que podem ter um efeito econômico positivo significativo, são a utilização do porta-aviões existente (no entanto, precisa de modificações perceptíveis), bem como estágios de foguete retornáveis. A possibilidade de uso múltiplo dos estágios inicial e orbital impõe requisitos específicos em seu projeto, principalmente nas características dos motores, mas pode levar a uma redução perceptível no custo de lançamentos individuais.
A segunda vantagem característica do projeto é a ausência de um "vínculo" com os portos espaciais existentes. A plataforma de lançamento do Vyuga AKS pode, na verdade, ser qualquer campo de aviação capaz de receber aeronaves de transporte Il-76 e ter um determinado conjunto de equipamentos para trabalhar com sistemas de mísseis. Graças a isso, o lançamento da carga útil em órbita pode ser realizado de quase qualquer lugar do planeta. Como resultado, é fornecido um lançamento relativamente simples da carga útil em órbita com a inclinação necessária.
De acordo com os dados disponíveis, atualmente o projeto do sistema aeroespacial Vyuga da empresa Lin Industrial encontra-se em fase de estudos preliminares. As características gerais do projeto foram determinadas, mas a documentação técnica ainda não foi desenvolvida. Há informações segundo as quais a versão preliminar do projeto Vyuga não recebeu a aprovação do cliente que iniciou seu desenvolvimento e, por isso, ficou sem financiamento. De acordo com as estimativas do desenvolvedor, a primeira fase do trabalho de pesquisa requer um financiamento no valor de 3,2 milhões de rublos. Trabalhos futuros exigirão novos investimentos. Ao mesmo tempo, as estimativas do tempo e dos custos financeiros necessários para concluir o projeto ainda não foram esclarecidas.
Deve-se notar que o projeto Vyuga AKS não é o primeiro desenvolvimento doméstico de sua classe. O trabalho nesse sentido em nosso país começou nos anos 60 do século passado e foi realizado por várias organizações chefiadas por OKB-155. O objetivo do projeto Spiral era criar um complexo capaz de usar uma aeronave propulsora hipersônica, um bloco propulsor, etc. aeronaves em órbita para lançar uma carga útil em órbita. O complexo pronto "Spiral" pode ser usado para vários fins, principalmente nas forças armadas.
O esquema de uso do sistema aeroespacial Vyuga
Do final dos anos 60 a meados dos anos 70, vários protótipos de tecnologia promissora foram construídos, os quais foram usados em vários testes. Em particular, os veículos da série BOR fizeram vários voos suborbitais e orbitais. Para testes na atmosfera, uma aeronave MiG-105.11 foi usada. Após a conclusão dos testes, o trabalho no projeto Spiral foi encerrado. O cliente considerou o novo projeto Energia-Buran mais promissor. Alguns protótipos construídos como parte do programa Spiral mais tarde se tornaram exposições em museus.
Desde o início da década de oitenta, a NPO Molniya desenvolve o projeto Multipurpose Aerospace System (MAKS). Foi proposto incluir um porta-aviões An-225 e uma aeronave orbital com um tanque de combustível adicional neste sistema. Dependendo da configuração, o complexo MAKS pode entregar 7 ou 18 toneladas de carga útil em órbita. Foram consideradas as versões de carga automática e tripulada do sistema.
Devido aos problemas do início dos anos noventa, o trabalho no projeto MAKS foi encerrado. Somente em 2012, houve relatos de uma possível retomada das obras e da criação de uma versão moderna do complexo. Além disso, foi mencionada a possibilidade de finalizar o projeto existente utilizando outro porta-aviões, etc. Tanto quanto se sabe, nenhum progresso particular foi feito no curso do projeto MAKS renovado desde então.
A empresa privada de foguetes e espaciais "Lin Industrial" está atualmente a criar uma nova versão de um promissor complexo aeroespacial capaz de resolver vários problemas de natureza científica e de outra natureza. Até agora, a aparência geral do sistema foi elaborada e seus principais recursos, características, etc. foram determinados. No entanto, o trabalho ainda não conseguiu avançar devido à falta de financiamento. O tempo dirá se a empresa desenvolvedora encontrará um investidor e se será capaz de levar um projeto interessante à implementação prática. Se o projeto AKS "Vyuga" conseguir chegar a pelo menos testes com o lançamento de uma fase orbital no espaço, será um grande sucesso para toda a indústria espacial nacional, pública e privada. No entanto, ainda está longe de tanto sucesso: o projeto ainda precisa de uma longa continuação de desenvolvimento.
