مشروع المنظومة الفضائية "فيوجا"
في السنوات الأخيرة ، جذبت تطورات الشركات الخاصة العاملة في صناعة الطيران اهتمامًا خاصًا للمتخصصين وعامة الناس. قدم عدد من المنظمات الأجنبية من هذا النوع بالفعل عدة تطورات مختلفة من طبقات مختلفة بخصائص مختلفة. منظمات مماثلة تعمل في بلدنا. حتى الآن ، تم عرض بعض التطورات الجديدة في هذا المجال. وهكذا قدمت شركة "Lin Industrial" مشروع نظام الفضاء "Vyuga".
تم تطوير مشروع نظام الفضاء (AKS) "Vyuga" من قبل شركة "Lin Industrial" في موسكو ، 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 والبضائع 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 ، الاستخدام العسكري للنظام لغرض الاستطلاع أو كناقلة عالية الدقة أسلحة.
في الشكل المقترح ، يحتوي نظام Blizzard على عدد من المزايا المميزة. يتم ضمان إعادة الاستخدام الكامل لجميع مكونات النظام ، واستخدام طائرة حاملة موجودة ، وإمكانية إطلاق الحمولة في المدارات 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 الإقلاع من أراضي بلد العميل.
منظر عام لـ AKS "Vyuga" قبل الإقلاع
يتضمن مشروع AKS "Vyuga" استخدام مجمع يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية. العنصر الرئيسي الذي يضمن قابلية تشغيل 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 تكون جميع عناصر مجمع Blizzard قادرة على العودة إلى القاعدة.
وفقًا لمنظمة المطورين ، بدأ إنشاء ACS "Vyuga" بدراسة القدرات المتاحة وتحديد معلمات المعدات المطلوبة. وبالتالي ، تم تحديد الحمولة الصافية للمجمع عند مستوى 450 كجم ، والتي تم نقلها إلى حمولة منخفضة بالقرب من الأرض. ويلاحظ أن السواتل التكنولوجية من نوع "الفوتون" لها نفس معايير القدرة الاستيعابية. علاوة على ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار الحسابات الخاصة بالعناصر المختلفة للمجمع ، تم تحديد نطاق الموجات الحاملة المحتملة للنظام.
تقرر التخلي عن طائرات النقل العسكرية An-124 Ruslan و An-225 Mriya بسبب خصائص الحمولة 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 متسارعة لنظام الطيران. تتميز هذه الطائرات بسقف عملي مرتفع ، لكن ليس لديها قدرة استيعاب كافية. مع استخدامها ، لا يمكن أن تتجاوز حمولة Blizzard 50-60 كجم ، وهو ما لا يتوافق مع الحسابات الأصلية.
مخطط التجمع المعقد
وبالتالي ، كانت الناقل الوحيد المناسب للنظام هي طائرة النقل العسكرية Il-76. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، لم تجعل جميع ميزات التصميم من الممكن استخدام التقنية دون أي تعديلات. أظهرت الحسابات أنه من أجل نقل وإطلاق المرحلة العليا والمرحلة المدارية ، تحتاج الطائرة إلى التعزيز وتركيب بعض المعدات الجديدة. جعلت هذه التحسينات من الممكن تحقيق المزايا الحالية بشكل كامل في شكل قدرة تحمل عالية ، بالإضافة إلى تعويض الخسارة الحالية في الارتفاع مقارنةً بالناقلات المحتملة الأخرى.
يوفر مشروع Vyuga بشكله الحالي تحديث طائرة Il-76 باستخدام بعض الوحدات الجديدة. في الجزء المركزي من حجرة الشحن بالطائرة ، يُقترح تركيب دعامة دعم خاصة ، والتي تعيد توزيع وزن أنظمة الصواريخ على عناصر الطاقة في الطائرة. هذا المنتج عبارة عن هيكل مخرم بطول 12,9 م وعرضه 3,3 م وارتفاعه 2,7 م مع وجود عناصر بارزة في الجزء العلوي تمتد إلى ما بعد جسم الطائرة. في البداية ، تم اقتراح أن تكون المزرعة مصنوعة من ألياف الكربون ، ولكن لاحقًا ، لأسباب تتعلق بالقوة ، تم تغيير المشروع. الآن يجب أن يتكون المنتج من عناصر من التيتانيوم بقطر 85 مم. في هذه الحالة ، يبلغ وزن الجمالون 6,2 طن.يمكن تخفيف بعض الهيكل عن طريق تقليل سمك تفاصيل 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 تحتوي الحوامل على أنظمة تحكم تسمح بإسقاط أنظمة الصواريخ في اللحظة المطلوبة.
بناءً على نتائج أعمال التصميم الأولية والبحث باستخدام النمذجة الحاسوبية ، شكل مصممو Lin Industrial المظهر العام للمرحلة الأولى من ACS Blizzard. يجب أن يكون هذا المنتج عبارة عن طائرة كبيرة نسبيًا مزودة بمحرك صاروخي ، مصممة لتسريع المرحلة المدارية بعد الانفصال عن الطائرة المعززة. أدت طرق التطبيق هذه إلى الحاجة إلى دراسة بعض ميزات التصميم. على وجه الخصوص ، كان من الضروري تطوير جناح ومثبت مصمم لتحويل نظام الصواريخ من الطائرة الحاملة بعد الانفصال.
اقترح تصميم الجمالون للتركيب على طائرة متسارعة
تم اقتراح تصميم بسيط إلى حد ما للمرحلة الأولى. يجب تركيب جميع الوحدات الرئيسية لهذه التقنية على تروس مستطيل ، وهو أساس الهيكل. في الجزء العلوي من المزرعة ، يُقترح تركيب خزانات الوقود والمؤكسد ، والتي يجب وضع المحرك خلفها. في هذه الحالة ، يجب أن يكون للخزان الخلفي ، على عكس الخزان الأمامي ، شكلًا أكثر تعقيدًا ضروريًا للموضع الصحيح للمرحلة المدارية. يتم توفير حوامل الطائرات في الجزء السفلي من الجمالون. نظرًا للأحمال الميكانيكية والحرارية المتوقعة ، يجب أن تتلقى المرحلة الأولى الحماية الحرارية لجسم الطائرة السفلي.
للطيران في الغلاف الجوي مباشرة بعد الانفصال عن الناقل وأثناء اقتراب الهبوط ، يجب أن تستخدم المرحلة الأولى من عاصفة ثلجية قوية مجموعة من الطائرات المختلفة. يقترح تركيب جناح منخفض في الجزء المركزي من جسم الطائرة. كما تم تطوير ذيل ذو عارضتين مع مثبتات صغيرة نسبيًا. داخل هيكل الطائرة ، يُقترح تركيب معدات الهبوط اللازمة لإعادة المرحلة الأولى إلى المطار المطلوب.
حتى الآن ، تم الإبلاغ عن ظهور أحد العناصر الرئيسية للمرحلة الأولى ، خزان المؤكسد. تم وضع متطلبات عالية على هذا المنتج من حيث القوة والحجم والضيق والمعايير الأخرى ، حتى الحاجة إلى أقصى إنتاج للسائل المملوء. مع الأخذ في الاعتبار 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 جزء مركب مصنوعة من سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم. داخل الخزان ، يجب تثبيت الحواجز والمخمدات وخطوط الأنابيب والأجزاء الضرورية الأخرى.
منظر عام للمرحلة الأولى
يُقترح تركيب محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل بغرفة واحدة بالخصائص المطلوبة في الجزء الخلفي من المرحلة الأولى. يجب أن تظهر محطة توليد الكهرباء ، التي تستخدم الكيروسين والأكسجين السائل ، سرعة تدفق الغازات عند مستوى 3,4 كم / ثانية ، والتي ستحقق معايير الدفع المطلوبة. تبلغ السرعة المقدرة للمرحلة الأولى حوالي 4720 م / ث.
بطول إجمالي يبلغ 17,45 مترًا ، يجب أن يبلغ وزن المرحلة الأولى من AKS "Vyuga" 3,94 طن ، ووزن يبدأ من 30,4 طنًا. وفي نفس الوقت ، يقع معظم الوزن الأولي على الوقود: 7050 كجم من الوقود و 19210 كجم من المؤكسد.
يقترح إرفاق ما يسمى بجسم الطائرة الخلفي للمرحلة الأولى. مرحلة مدارية مصممة لنقل الحمولة ووضعها على المسار / المدار المطلوب. أدت السمات المميزة لتشغيل هذه المعدات إلى تشكيل نوع غير عادي من الخطوات. يجب أن يكون لمرحلة Vyuga المدارية شكل انسيابي لوحدات هيكل الطائرة الخارجية مع جزء علوي بيضاوي من انسيابية الرأس وقسم ذيل قريب من البيضاوي. يجب أن يكون للجزء السفلي المغطى بطبقة واقية من الحرارة شكل منحني قليلاً.
في الجزء العلوي من جسم المرحلة المدارية ، يُقترح وضع مقصورة مظلة ، حجرة معدات تحكم ، خلفها يجب أن يكون هناك حجم كبير لاستيعاب الحمولة الصافية. تحت هذه المقصورات ، يتم توفير أماكن لتركيب خزانات كروية وأسطوانية لمكونات الوقود. يتم إعطاء الجزء الخلفي من الجسم تحت المحرك. في الجزء العلوي من جسم الطائرة ، يمكن تركيب أبواب الفتحة ، المصممة لتركيب الحمولة في هيكل المرحلة ، وكذلك لإخراجها عند القيام بمهام مختلفة. على وجه الخصوص ، يمكن استخدام هذه الفتحة لنشر الألواح الشمسية عند استخدام الجهاز 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 الوقت نفسه ، يمثل الكيروسين ، وفقًا للحسابات ، 914 كجم و 2486 كجم للعامل المؤكسد. يجب أن تصل سرعة المنتج إلى 4183 م / ث.
تبدو مبادئ استخدام نظام Vyuga للفضاء بسيطة للغاية وتجعل من الممكن وضع الحمولة على المسار المطلوب أو في مدار مرجعي منخفض بأقل التكاليف اللازمة. استعدادًا للمهمة ، يجب تثبيت الحمولة المطلوبة في حجرة الشحن في المرحلة المدارية. ثم يتم وضع هذا الجهاز في المرحلة الأولى ، ويتم تثبيت النظام بأكمله على حوامل الطائرة المعززة. بعد ملء خزانات كلتا المرحلتين بالكيروسين والأكسجين السائل ، يمكن لـ Vyuga ACS بدء العمل.
تتطلب المرحلة الأولى من تشغيل النظام التشغيل الصحيح لطاقم الطائرة الحاملة. يجب أن ترتفع الطائرة Il-76 مع عناصر من "Vyuga" على جسم الطائرة إلى ارتفاع 10 كيلومترات وتذهب إلى منطقة إطلاق نظام الصواريخ بالمسار المطلوب. بعد ذلك ، يُقترح إجراء الفصل ، وبعد ذلك يجب أن تبتعد المرحلة الأولى عن الناقل وتقوم بتشغيل محرك الدفع السائل. وتحصل الطائرة الحاملة بدورها على فرصة العودة إلى مطارها. يتم تنفيذ رحلة أخرى على مراحل بشكل مستقل وباستخدام أنظمة التحكم الخاصة بها.
المرحلة الأولى تحتوي على الوقود المطلوب لتشغيل المحرك لمدة 185 ثانية. خلال هذا الوقت ، تتسارع المرحلة المدارية مع الصعود إلى ارتفاع محدد مسبقًا. بمساعدة المرحلة الأولى من البنادق ذاتية الدفع "فيوجا" يجب أن ترتفع إلى ارتفاع 96 كم وترفع المرحلة المدارية إلى المسار المطلوب. بعد نفاد الوقود ، يتم إعادة ضبط المرحلة المدارية. تستمر المرحلة المدارية في التحرك على طول مسار معين ، في حين أن المرحلة الأولى يجب أن تتجه إلى الانزلاق وتتجه إلى موقع الهبوط. بالتناقص والإبطاء ، يجب أن تهبط المرحلة الأولى في النهاية باستخدام معدات الهبوط الحالية ، باستخدام طريقة "الطائرة". بعد الهبوط ، يمكن أن تخضع المرحلة للصيانة اللازمة ، مما يسمح باستخدامها مرة أخرى.
منظر عام للمرحلة المدارية
بعد الانفصال ، يجب أن تشغل المرحلة المدارية محركها الخاص وتدخل المدار المطلوب. مع حمولة كاملة ، يمكن تشغيل المحرك لمدة 334 ثانية مع الصعود إلى مدار بارتفاع 200 كم. بعد دخول المدار بالمعلمات المطلوبة ، يمكن أن تبدأ الحمولة على شكل معدات علمية أو غيرها من المعدات عملها. بعد الانتهاء من المهام المعينة ، يمكن أن تعود المرحلة المدارية إلى الأرض.
للنزول من المدار ، يُقترح استخدام دفعة كبح ، والتي تنقل المرحلة المدارية إلى مسار الهبوط. بمساعدة الحماية الحرارية والشكل الانسيابي للبدن ، تدخل المرحلة الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي دون مخاطر وتدخل منطقة الهبوط. عند ارتفاع معين ، يُقترح فتح مظلة مسؤولة عن الهبوط الناعم للجهاز. لم يتم توفير الهبوط "مثل الطائرة" لأسباب فنية وتشغيلية. بعد الهبوط ، يمكن للمتخصصين بدء العمل بالحمولة. بالإضافة إلى ذلك ، من المخطط إجراء صيانة للمرحلة المدارية مع التحضير اللاحق لرحلة جديدة.
تم اقتراح خوارزمية مماثلة لاستخدام ACS "Vyuga" للاستخدام في الأغراض العلمية. بالإضافة إلى ذلك ، يجري النظر في إمكانية استخدام هذه المعدات لصالح القوات المسلحة. في هذه الحالة ، بدلاً من المرحلة المدارية ، يمكن لنظام الفضاء 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 "Vyuga" ويتم تحديد المجالات المحتملة لتطبيقها.
يمكن أن تكون النسخة القتالية من AKS "Vyuga" حاملة نظام إضراب أو وسيلة لاعتراض المركبات الفضائية المعادية. في الحالة الأخيرة ، يمكن الحصول على كفاءة عالية للعمل القتالي ، بشرط إمكانية إطلاق بسيط إلى حد ما لمعدات قتالية في مدارات بمعايير مختلفة. ومع ذلك ، قد 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 بضعة أطنان.
المرحلة المدارية ، الرؤية البطنية ، الجزء السفلي غير معروض. تم تحديد الهيكل باللون الأبيض ، وخزانات الوقود باللون الأزرق ، والمحرك باللون الأحمر ، وحجرة المظلة باللون البرتقالي ، ومقصورة الحمولة باللون الرمادي
تسمح لك البنية المقترحة لنظام الفضاء بالحصول على بعض المزايا مقارنة بالمجمعات الأخرى ذات الغرض المماثل. تتمثل المزايا الرئيسية لمشروع Vyuga ، الذي يمكن أن يوفر تأثيرًا اقتصاديًا إيجابيًا مهمًا ، في استخدام طائرة حاملة موجودة (مع ذلك ، في حاجة إلى تحسينات كبيرة) ، بالإضافة إلى عودة مراحل الصواريخ. تفرض إمكانية الاستخدام المتعدد للمرحلتين الأولى والمدارية متطلبات محددة على تصميمها ، في المقام الأول على خصائص المحركات ، ولكن يمكن أن تؤدي إلى انخفاض كبير في تكلفة عمليات الإطلاق الفردية.
الميزة الثانية للمشروع هي عدم وجود "ارتباط" بالمطارات الفضائية الموجودة. في الواقع ، يمكن لأي مطار قادر على استقبال طائرات النقل Il-76 ولديه مجموعة معينة من المعدات للعمل مع أنظمة الصواريخ أن يصبح في الواقع منصة إطلاق لـ Vyuga AKS. بفضل هذا ، يمكن إطلاق الحمولة إلى المدار من أي مكان على هذا الكوكب تقريبًا. ونتيجة لذلك ، من السهل نسبيًا وضع الحمولة في المدار بالميل المطلوب.
وفقًا للتقارير ، في الوقت الحالي ، 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 دليل على أن الإصدار الأولي من مشروع Blizzard لم يحظ بموافقة العميل الذي بدأ تطويره ، ونتيجة لذلك ، تُرك بدون تمويل. وفقًا للمطور ، 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 تحديد تقديرات الوقت والتكاليف المالية اللازمة لإكمال المشروع.
وتجدر الإشارة إلى أن مشروع AKS "Vyuga" ليس أول مشروع محلي من نوعه في فئته. بدأ العمل في هذا الاتجاه في بلدنا في ستينيات القرن الماضي ونفذته عدة منظمات برئاسة OKB-155. كان الغرض من مشروع Spiral هو إنشاء مجمع قادر على استخدام طائرة متسارعة تفوق سرعة الصوت ، ومرحلة عليا ، وما إلى ذلك. الطائرات المدارية لإطلاق حمولة في المدار. يمكن استخدام مجمع "Spiral" النهائي 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 ، توقف 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 بخزان 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 تحقيق أي نجاحات خاصة في سياق مشروع MAKS المتجدد في السنوات الأخيرة.
تعمل شركة Lin Industrial الخاصة بالصواريخ والفضاء حاليًا على إنشاء نسخة جديدة من مجمع فضاء واعد قادر على حل العديد من المشكلات ذات الطبيعة العلمية وغيرها. حتى الآن ، تم وضع المظهر العام للنظام وتم تحديد ميزاته وخصائصه الرئيسية وما إلى ذلك. ومع ذلك ، لا يمكن المضي قدما في العمل حتى الآن بسبب نقص التمويل. سيخبرنا الوقت عما 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 هذا نجاحًا كبيرًا لصناعة الفضاء المحلية بأكملها ، العامة والخاصة. ومع ذلك ، لا يزال هذا النجاح بعيدًا: لا يزال المشروع بحاجة إلى استمرار طويل في التطوير.
بحسب المواقع:
https://spacelin.ru/
http://tvzvezda.ru/
http://vpk.name/
https://rg.ru/
http://testpilot.ru/
صفحة AKS "Vyuga" على موقع المطور:
https://spacelin.ru/proekty/aerokosmicheskaya-sistema-vyuga/
تم تطوير مشروع نظام الفضاء (AKS) "Vyuga" من قبل شركة "Lin Industrial" في موسكو ، 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 والبضائع 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 ، الاستخدام العسكري للنظام لغرض الاستطلاع أو كناقلة عالية الدقة أسلحة.
في الشكل المقترح ، يحتوي نظام Blizzard على عدد من المزايا المميزة. يتم ضمان إعادة الاستخدام الكامل لجميع مكونات النظام ، واستخدام طائرة حاملة موجودة ، وإمكانية إطلاق الحمولة في المدارات 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 الإقلاع من أراضي بلد العميل.
منظر عام لـ AKS "Vyuga" قبل الإقلاع
يتضمن مشروع AKS "Vyuga" استخدام مجمع يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية. العنصر الرئيسي الذي يضمن قابلية تشغيل 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 تكون جميع عناصر مجمع Blizzard قادرة على العودة إلى القاعدة.
وفقًا لمنظمة المطورين ، بدأ إنشاء ACS "Vyuga" بدراسة القدرات المتاحة وتحديد معلمات المعدات المطلوبة. وبالتالي ، تم تحديد الحمولة الصافية للمجمع عند مستوى 450 كجم ، والتي تم نقلها إلى حمولة منخفضة بالقرب من الأرض. ويلاحظ أن السواتل التكنولوجية من نوع "الفوتون" لها نفس معايير القدرة الاستيعابية. علاوة على ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار الحسابات الخاصة بالعناصر المختلفة للمجمع ، تم تحديد نطاق الموجات الحاملة المحتملة للنظام.
تقرر التخلي عن طائرات النقل العسكرية An-124 Ruslan و An-225 Mriya بسبب خصائص الحمولة 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 متسارعة لنظام الطيران. تتميز هذه الطائرات بسقف عملي مرتفع ، لكن ليس لديها قدرة استيعاب كافية. مع استخدامها ، لا يمكن أن تتجاوز حمولة Blizzard 50-60 كجم ، وهو ما لا يتوافق مع الحسابات الأصلية.
مخطط التجمع المعقد
وبالتالي ، كانت الناقل الوحيد المناسب للنظام هي طائرة النقل العسكرية Il-76. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، لم تجعل جميع ميزات التصميم من الممكن استخدام التقنية دون أي تعديلات. أظهرت الحسابات أنه من أجل نقل وإطلاق المرحلة العليا والمرحلة المدارية ، تحتاج الطائرة إلى التعزيز وتركيب بعض المعدات الجديدة. جعلت هذه التحسينات من الممكن تحقيق المزايا الحالية بشكل كامل في شكل قدرة تحمل عالية ، بالإضافة إلى تعويض الخسارة الحالية في الارتفاع مقارنةً بالناقلات المحتملة الأخرى.
يوفر مشروع Vyuga بشكله الحالي تحديث طائرة Il-76 باستخدام بعض الوحدات الجديدة. في الجزء المركزي من حجرة الشحن بالطائرة ، يُقترح تركيب دعامة دعم خاصة ، والتي تعيد توزيع وزن أنظمة الصواريخ على عناصر الطاقة في الطائرة. هذا المنتج عبارة عن هيكل مخرم بطول 12,9 م وعرضه 3,3 م وارتفاعه 2,7 م مع وجود عناصر بارزة في الجزء العلوي تمتد إلى ما بعد جسم الطائرة. في البداية ، تم اقتراح أن تكون المزرعة مصنوعة من ألياف الكربون ، ولكن لاحقًا ، لأسباب تتعلق بالقوة ، تم تغيير المشروع. الآن يجب أن يتكون المنتج من عناصر من التيتانيوم بقطر 85 مم. في هذه الحالة ، يبلغ وزن الجمالون 6,2 طن.يمكن تخفيف بعض الهيكل عن طريق تقليل سمك تفاصيل 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 تحتوي الحوامل على أنظمة تحكم تسمح بإسقاط أنظمة الصواريخ في اللحظة المطلوبة.
بناءً على نتائج أعمال التصميم الأولية والبحث باستخدام النمذجة الحاسوبية ، شكل مصممو Lin Industrial المظهر العام للمرحلة الأولى من ACS Blizzard. يجب أن يكون هذا المنتج عبارة عن طائرة كبيرة نسبيًا مزودة بمحرك صاروخي ، مصممة لتسريع المرحلة المدارية بعد الانفصال عن الطائرة المعززة. أدت طرق التطبيق هذه إلى الحاجة إلى دراسة بعض ميزات التصميم. على وجه الخصوص ، كان من الضروري تطوير جناح ومثبت مصمم لتحويل نظام الصواريخ من الطائرة الحاملة بعد الانفصال.
اقترح تصميم الجمالون للتركيب على طائرة متسارعة
تم اقتراح تصميم بسيط إلى حد ما للمرحلة الأولى. يجب تركيب جميع الوحدات الرئيسية لهذه التقنية على تروس مستطيل ، وهو أساس الهيكل. في الجزء العلوي من المزرعة ، يُقترح تركيب خزانات الوقود والمؤكسد ، والتي يجب وضع المحرك خلفها. في هذه الحالة ، يجب أن يكون للخزان الخلفي ، على عكس الخزان الأمامي ، شكلًا أكثر تعقيدًا ضروريًا للموضع الصحيح للمرحلة المدارية. يتم توفير حوامل الطائرات في الجزء السفلي من الجمالون. نظرًا للأحمال الميكانيكية والحرارية المتوقعة ، يجب أن تتلقى المرحلة الأولى الحماية الحرارية لجسم الطائرة السفلي.
للطيران في الغلاف الجوي مباشرة بعد الانفصال عن الناقل وأثناء اقتراب الهبوط ، يجب أن تستخدم المرحلة الأولى من عاصفة ثلجية قوية مجموعة من الطائرات المختلفة. يقترح تركيب جناح منخفض في الجزء المركزي من جسم الطائرة. كما تم تطوير ذيل ذو عارضتين مع مثبتات صغيرة نسبيًا. داخل هيكل الطائرة ، يُقترح تركيب معدات الهبوط اللازمة لإعادة المرحلة الأولى إلى المطار المطلوب.
حتى الآن ، تم الإبلاغ عن ظهور أحد العناصر الرئيسية للمرحلة الأولى ، خزان المؤكسد. تم وضع متطلبات عالية على هذا المنتج من حيث القوة والحجم والضيق والمعايير الأخرى ، حتى الحاجة إلى أقصى إنتاج للسائل المملوء. مع الأخذ في الاعتبار 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 جزء مركب مصنوعة من سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم. داخل الخزان ، يجب تثبيت الحواجز والمخمدات وخطوط الأنابيب والأجزاء الضرورية الأخرى.
منظر عام للمرحلة الأولى
يُقترح تركيب محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل بغرفة واحدة بالخصائص المطلوبة في الجزء الخلفي من المرحلة الأولى. يجب أن تظهر محطة توليد الكهرباء ، التي تستخدم الكيروسين والأكسجين السائل ، سرعة تدفق الغازات عند مستوى 3,4 كم / ثانية ، والتي ستحقق معايير الدفع المطلوبة. تبلغ السرعة المقدرة للمرحلة الأولى حوالي 4720 م / ث.
بطول إجمالي يبلغ 17,45 مترًا ، يجب أن يبلغ وزن المرحلة الأولى من AKS "Vyuga" 3,94 طن ، ووزن يبدأ من 30,4 طنًا. وفي نفس الوقت ، يقع معظم الوزن الأولي على الوقود: 7050 كجم من الوقود و 19210 كجم من المؤكسد.
يقترح إرفاق ما يسمى بجسم الطائرة الخلفي للمرحلة الأولى. مرحلة مدارية مصممة لنقل الحمولة ووضعها على المسار / المدار المطلوب. أدت السمات المميزة لتشغيل هذه المعدات إلى تشكيل نوع غير عادي من الخطوات. يجب أن يكون لمرحلة Vyuga المدارية شكل انسيابي لوحدات هيكل الطائرة الخارجية مع جزء علوي بيضاوي من انسيابية الرأس وقسم ذيل قريب من البيضاوي. يجب أن يكون للجزء السفلي المغطى بطبقة واقية من الحرارة شكل منحني قليلاً.
في الجزء العلوي من جسم المرحلة المدارية ، يُقترح وضع مقصورة مظلة ، حجرة معدات تحكم ، خلفها يجب أن يكون هناك حجم كبير لاستيعاب الحمولة الصافية. تحت هذه المقصورات ، يتم توفير أماكن لتركيب خزانات كروية وأسطوانية لمكونات الوقود. يتم إعطاء الجزء الخلفي من الجسم تحت المحرك. في الجزء العلوي من جسم الطائرة ، يمكن تركيب أبواب الفتحة ، المصممة لتركيب الحمولة في هيكل المرحلة ، وكذلك لإخراجها عند القيام بمهام مختلفة. على وجه الخصوص ، يمكن استخدام هذه الفتحة لنشر الألواح الشمسية عند استخدام الجهاز 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 الوقت نفسه ، يمثل الكيروسين ، وفقًا للحسابات ، 914 كجم و 2486 كجم للعامل المؤكسد. يجب أن تصل سرعة المنتج إلى 4183 م / ث.
تبدو مبادئ استخدام نظام Vyuga للفضاء بسيطة للغاية وتجعل من الممكن وضع الحمولة على المسار المطلوب أو في مدار مرجعي منخفض بأقل التكاليف اللازمة. استعدادًا للمهمة ، يجب تثبيت الحمولة المطلوبة في حجرة الشحن في المرحلة المدارية. ثم يتم وضع هذا الجهاز في المرحلة الأولى ، ويتم تثبيت النظام بأكمله على حوامل الطائرة المعززة. بعد ملء خزانات كلتا المرحلتين بالكيروسين والأكسجين السائل ، يمكن لـ Vyuga ACS بدء العمل.
تتطلب المرحلة الأولى من تشغيل النظام التشغيل الصحيح لطاقم الطائرة الحاملة. يجب أن ترتفع الطائرة Il-76 مع عناصر من "Vyuga" على جسم الطائرة إلى ارتفاع 10 كيلومترات وتذهب إلى منطقة إطلاق نظام الصواريخ بالمسار المطلوب. بعد ذلك ، يُقترح إجراء الفصل ، وبعد ذلك يجب أن تبتعد المرحلة الأولى عن الناقل وتقوم بتشغيل محرك الدفع السائل. وتحصل الطائرة الحاملة بدورها على فرصة العودة إلى مطارها. يتم تنفيذ رحلة أخرى على مراحل بشكل مستقل وباستخدام أنظمة التحكم الخاصة بها.
المرحلة الأولى تحتوي على الوقود المطلوب لتشغيل المحرك لمدة 185 ثانية. خلال هذا الوقت ، تتسارع المرحلة المدارية مع الصعود إلى ارتفاع محدد مسبقًا. بمساعدة المرحلة الأولى من البنادق ذاتية الدفع "فيوجا" يجب أن ترتفع إلى ارتفاع 96 كم وترفع المرحلة المدارية إلى المسار المطلوب. بعد نفاد الوقود ، يتم إعادة ضبط المرحلة المدارية. تستمر المرحلة المدارية في التحرك على طول مسار معين ، في حين أن المرحلة الأولى يجب أن تتجه إلى الانزلاق وتتجه إلى موقع الهبوط. بالتناقص والإبطاء ، يجب أن تهبط المرحلة الأولى في النهاية باستخدام معدات الهبوط الحالية ، باستخدام طريقة "الطائرة". بعد الهبوط ، يمكن أن تخضع المرحلة للصيانة اللازمة ، مما يسمح باستخدامها مرة أخرى.
منظر عام للمرحلة المدارية
بعد الانفصال ، يجب أن تشغل المرحلة المدارية محركها الخاص وتدخل المدار المطلوب. مع حمولة كاملة ، يمكن تشغيل المحرك لمدة 334 ثانية مع الصعود إلى مدار بارتفاع 200 كم. بعد دخول المدار بالمعلمات المطلوبة ، يمكن أن تبدأ الحمولة على شكل معدات علمية أو غيرها من المعدات عملها. بعد الانتهاء من المهام المعينة ، يمكن أن تعود المرحلة المدارية إلى الأرض.
للنزول من المدار ، يُقترح استخدام دفعة كبح ، والتي تنقل المرحلة المدارية إلى مسار الهبوط. بمساعدة الحماية الحرارية والشكل الانسيابي للبدن ، تدخل المرحلة الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي دون مخاطر وتدخل منطقة الهبوط. عند ارتفاع معين ، يُقترح فتح مظلة مسؤولة عن الهبوط الناعم للجهاز. لم يتم توفير الهبوط "مثل الطائرة" لأسباب فنية وتشغيلية. بعد الهبوط ، يمكن للمتخصصين بدء العمل بالحمولة. بالإضافة إلى ذلك ، من المخطط إجراء صيانة للمرحلة المدارية مع التحضير اللاحق لرحلة جديدة.
تم اقتراح خوارزمية مماثلة لاستخدام ACS "Vyuga" للاستخدام في الأغراض العلمية. بالإضافة إلى ذلك ، يجري النظر في إمكانية استخدام هذه المعدات لصالح القوات المسلحة. في هذه الحالة ، بدلاً من المرحلة المدارية ، يمكن لنظام الفضاء 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 "Vyuga" ويتم تحديد المجالات المحتملة لتطبيقها.
يمكن أن تكون النسخة القتالية من AKS "Vyuga" حاملة نظام إضراب أو وسيلة لاعتراض المركبات الفضائية المعادية. في الحالة الأخيرة ، يمكن الحصول على كفاءة عالية للعمل القتالي ، بشرط إمكانية إطلاق بسيط إلى حد ما لمعدات قتالية في مدارات بمعايير مختلفة. ومع ذلك ، قد 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 بضعة أطنان.
المرحلة المدارية ، الرؤية البطنية ، الجزء السفلي غير معروض. تم تحديد الهيكل باللون الأبيض ، وخزانات الوقود باللون الأزرق ، والمحرك باللون الأحمر ، وحجرة المظلة باللون البرتقالي ، ومقصورة الحمولة باللون الرمادي
تسمح لك البنية المقترحة لنظام الفضاء بالحصول على بعض المزايا مقارنة بالمجمعات الأخرى ذات الغرض المماثل. تتمثل المزايا الرئيسية لمشروع Vyuga ، الذي يمكن أن يوفر تأثيرًا اقتصاديًا إيجابيًا مهمًا ، في استخدام طائرة حاملة موجودة (مع ذلك ، في حاجة إلى تحسينات كبيرة) ، بالإضافة إلى عودة مراحل الصواريخ. تفرض إمكانية الاستخدام المتعدد للمرحلتين الأولى والمدارية متطلبات محددة على تصميمها ، في المقام الأول على خصائص المحركات ، ولكن يمكن أن تؤدي إلى انخفاض كبير في تكلفة عمليات الإطلاق الفردية.
الميزة الثانية للمشروع هي عدم وجود "ارتباط" بالمطارات الفضائية الموجودة. في الواقع ، يمكن لأي مطار قادر على استقبال طائرات النقل Il-76 ولديه مجموعة معينة من المعدات للعمل مع أنظمة الصواريخ أن يصبح في الواقع منصة إطلاق لـ Vyuga AKS. بفضل هذا ، يمكن إطلاق الحمولة إلى المدار من أي مكان على هذا الكوكب تقريبًا. ونتيجة لذلك ، من السهل نسبيًا وضع الحمولة في المدار بالميل المطلوب.
وفقًا للتقارير ، في الوقت الحالي ، 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 دليل على أن الإصدار الأولي من مشروع Blizzard لم يحظ بموافقة العميل الذي بدأ تطويره ، ونتيجة لذلك ، تُرك بدون تمويل. وفقًا للمطور ، 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 تحديد تقديرات الوقت والتكاليف المالية اللازمة لإكمال المشروع.
وتجدر الإشارة إلى أن مشروع AKS "Vyuga" ليس أول مشروع محلي من نوعه في فئته. بدأ العمل في هذا الاتجاه في بلدنا في ستينيات القرن الماضي ونفذته عدة منظمات برئاسة OKB-155. كان الغرض من مشروع Spiral هو إنشاء مجمع قادر على استخدام طائرة متسارعة تفوق سرعة الصوت ، ومرحلة عليا ، وما إلى ذلك. الطائرات المدارية لإطلاق حمولة في المدار. يمكن استخدام مجمع "Spiral" النهائي 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 ، توقف 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 بخزان 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 تحقيق أي نجاحات خاصة في سياق مشروع MAKS المتجدد في السنوات الأخيرة.
تعمل شركة Lin Industrial الخاصة بالصواريخ والفضاء حاليًا على إنشاء نسخة جديدة من مجمع فضاء واعد قادر على حل العديد من المشكلات ذات الطبيعة العلمية وغيرها. حتى الآن ، تم وضع المظهر العام للنظام وتم تحديد ميزاته وخصائصه الرئيسية وما إلى ذلك. ومع ذلك ، لا يمكن المضي قدما في العمل حتى الآن بسبب نقص التمويل. سيخبرنا الوقت عما 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 هذا نجاحًا كبيرًا لصناعة الفضاء المحلية بأكملها ، العامة والخاصة. ومع ذلك ، لا يزال هذا النجاح بعيدًا: لا يزال المشروع بحاجة إلى استمرار طويل في التطوير.
بحسب المواقع:
https://spacelin.ru/
http://tvzvezda.ru/
http://vpk.name/
https://rg.ru/
http://testpilot.ru/
صفحة AKS "Vyuga" على موقع المطور:
https://spacelin.ru/proekty/aerokosmicheskaya-sistema-vyuga/
- ريابوف كيريل
- "Lin Industrial" / Spacelin.ru
معلومات