Ces dernières années, le développement des entreprises privées opérant dans l'industrie aérospatiale a suscité un intérêt particulier des spécialistes et du grand public. Un certain nombre d'organisations étrangères de ce type ont déjà présenté plusieurs modèles différents de classes différentes avec des caractéristiques différentes. Des organisations similaires opèrent également dans notre pays. À ce jour, quelques nouveaux développements dans ce domaine ont été présentés. Ainsi, la société Lin Industrial a présenté un projet du système aérospatial Vyuga.
Le projet du système aérospatial Vyuga (AKS) a été développé par la société moscovite Lin Industrial, en collaboration avec la Fondation Skolkovo, à la demande d'un client anonyme. L'objectif du projet était d'élaborer l'apparition d'un système réutilisable à deux étages conçu pour mettre en orbite des personnes et diverses cargaisons. Dans le même temps, en raison de la capacité de charge limitée du système, la mise en œuvre de diverses études scientifiques, etc. est considérée comme la tâche principale. En outre, l'utilisation militaire du système à des fins de reconnaissance ou en tant que porteur d'armes de haute précision n'est pas exclue.
Dans la forme proposée, le système "Blizzard" présente un certain nombre d'avantages caractéristiques. Il offre une réutilisation complète de tous les composants du système, l'utilisation de l'avion porteur existant, la possibilité de placer la charge sur des orbites dans une large gamme d'inclinaisons, ainsi que la sécurité environnementale. De plus, l'utilisation d'un avion porteur permet de lancer des charges utiles depuis différentes régions de la planète, y compris celles décollant du territoire du pays client.
Vue générale de l'AKS "Blizzard" avant le décollage
Le projet Vyuga AKS implique l'utilisation d'un complexe composé de trois composants principaux. L'élément principal qui assure la performance du reste est l'avion porteur avec un ensemble de supports pour transporter le reste de l'équipement. Il est également proposé d'utiliser le premier étage avec des moteurs-fusées, qui est responsable de l'accélération de ce qu'on appelle. stade orbital. Ce dernier est un appareil capable de voler à la fois dans l'atmosphère et au-delà. Tous les éléments du complexe "Blizzard" doivent pouvoir retourner à la base.
Selon l'organisation-développeur, la création du Vyuga AKS a commencé par l'étude des capacités disponibles et la détermination des paramètres de l'équipement requis. Ainsi, la charge utile du complexe a été déterminée au niveau de 450 kg, ramenée à une faible charge proche de la terre. On constate que les satellites technologiques de type "Photon" ont des paramètres de capacité de charge similaires. De plus, en tenant compte des calculs pour divers éléments du complexe, la gamme des porteurs potentiels du système a été déterminée.
Il a été décidé d'abandonner les avions de transport militaire An-124 "Ruslan" et An-225 "Mriya" en raison d'une capacité de charge excessive. Le porte-missiles Tu-160 ne convenait pas en raison du petit nombre de véhicules existants de ce type. En conséquence, seuls les avions M-55X Geofizika, MiG-31 et Il-76 ont été pris en compte. D'autres calculs ont montré que Geofizika et MiG-31 ne peuvent pas être utilisés comme avions d'appoint pour le système aérospatial. Ces avions ont un plafond pratique élevé, mais une charge utile insuffisante. Avec leur utilisation, la charge utile du "Blizzard" ne pouvait pas dépasser 50-60 kg, ce qui ne correspondait pas aux calculs d'origine.
Schéma de montage
Ainsi, le seul transporteur approprié pour le système était l'avion de transport militaire Il-76. Cependant, même dans ce cas, toutes les caractéristiques de conception n'ont pas permis d'utiliser la technique sans aucune modification. Les calculs ont montré que pour le transport et le lancement du booster et des étages orbitaux, l'avion a besoin d'un renforcement structurel et de l'installation de nouveaux équipements. De telles modifications ont permis de tirer pleinement parti des avantages existants sous la forme d'une capacité de charge élevée, ainsi que de compenser la perte d'altitude existante par rapport à d'autres transporteurs potentiels.
Le projet "Blizzard" dans sa forme actuelle prévoit la modernisation de l'avion Il-76 avec l'utilisation de quelques nouvelles unités. Dans la partie centrale de la soute de l'avion, il est proposé de monter une poutre de support spéciale qui redistribue le poids des systèmes de missiles aux éléments de puissance de l'avion. Ce produit est une structure ajourée d'une longueur de 12,9 m, d'une largeur de 3,3 m et d'une hauteur de 2,7 m avec des éléments saillants en partie supérieure qui dépassent du fuselage. Initialement, il était proposé que la ferme soit en plastique renforcé de fibres de carbone, mais plus tard, pour des raisons de résistance, le projet a été modifié. Le produit devrait maintenant être composé d'éléments en titane d'un diamètre de 85 mm. Dans ce cas, la masse de la ferme est de 6, 2 tonnes. Une certaine simplification de la structure est possible en réduisant l'épaisseur des parties de la partie inférieure de la ferme.
Après avoir installé le treillis sur l'avion, plusieurs nœuds apparaissent sur la surface supérieure de son fuselage pour l'amarrage avec le premier étage du système de fusée. Avec leur aide, il est proposé de connecter l'avion porteur avec d'autres éléments du complexe. Les montures doivent avoir des systèmes de contrôle qui permettent la libération des systèmes de missiles au moment requis.
Sur la base des résultats des travaux de conception préliminaire et de la recherche utilisant la modélisation informatique, les concepteurs de "Lin Industrial" ont formé l'apparence générale du premier étage de l'AKS "Vyuga". Ce produit devrait être un avion propulsé par fusée relativement gros conçu pour accélérer un étage orbital après la séparation de l'avion d'appoint. De telles méthodes d'application ont conduit à la nécessité d'élaborer certaines des caractéristiques de conception. En particulier, il a été nécessaire de développer une aile et un stabilisateur destinés à rétracter le système de missile de l'avion porteur après séparation.
Conception en treillis proposée pour l'installation sur un avion d'appoint
Une conception assez simple du premier étage est proposée. Toutes les unités principales de cette technique doivent être montées sur une ferme allongée, qui constitue la base de la structure. Sur le dessus de la ferme, il est proposé de monter les réservoirs de carburant et d'oxydant, derrière lesquels le moteur doit être placé. Dans ce cas, le réservoir arrière, contrairement à celui avant, doit avoir une forme plus complexe, ce qui est nécessaire pour le placement correct de l'étage orbital. Sur la partie inférieure de la ferme, des fixations pour les avions sont prévues. En raison des contraintes mécaniques et thermiques attendues, le premier étage doit recevoir une protection thermique du bas du fuselage.
Pour le vol dans l'atmosphère immédiatement après la séparation du porte-avions et lors de l'atterrissage, le premier étage du « Blizzard » doit utiliser un ensemble d'avions différents. Il est proposé de monter une aile basse dans la partie centrale du fuselage. Un empennage à deux ailerons avec des stabilisateurs relativement petits a également été développé. Il est proposé de monter un train d'atterrissage à l'intérieur de la cellule, ce qui est nécessaire pour ramener le premier étage sur l'aérodrome requis.
A présent, il est rapporté que la forme de l'un des éléments principaux du premier étage, le réservoir d'oxydant, a été formée. Des exigences élevées ont été imposées à ce produit en termes de résistance, de volume, d'étanchéité et d'autres paramètres, jusqu'à la nécessité d'une production maximale du liquide rempli. Compte tenu de ces exigences et des caractéristiques de l'oxygène liquide, la conception générale du réservoir a été déterminée. La surface latérale cylindrique du réservoir doit être en fibre de carbone avec un liant époxy, et recevoir également un revêtement intérieur sous la forme d'un film PMF-352. Ce dernier est nécessaire pour réduire l'impact négatif d'un oxydant à basse température sur les pièces composites. Il est proposé que les cadres et fonds collés dans la pièce composite soient en alliage aluminium-magnésium. Des chicanes, des canalisations et d'autres pièces nécessaires doivent être installées à l'intérieur du réservoir.
Vue générale du premier étage
Il est proposé de monter un moteur-fusée à propergol liquide à chambre unique présentant les caractéristiques requises dans la queue du premier étage. La centrale électrique, utilisant du kérosène et de l'oxygène liquide, devrait afficher la vitesse d'écoulement du gaz au niveau de 3,4 km / s, ce qui permettra d'atteindre les paramètres de poussée requis. La vitesse de conception du premier étage est d'environ 4720 m/s.
D'une longueur totale de 17,45 m, le premier étage du Vyuga AKS devrait avoir une masse à sec de 3,94 tonnes, et une masse au lancement de 30,4 tonnes, l'essentiel de la masse de départ étant du carburant: 7050 kg de carburant et 19 210 kg de comburant.
À l'arrière du fuselage du premier étage, il est proposé de fixer le soi-disant. un étage orbital conçu pour transporter la charge utile et la lancer dans la trajectoire / orbite requise. Les caractéristiques du fonctionnement d'un tel équipement ont conduit à la formation d'un type de scène inhabituel. L'étage orbital du "Blizzard" devrait avoir une forme profilée des unités externes de la cellule avec la partie supérieure ogivale du carénage avant et la section du bloc de queue proche de l'ovale. Le fond avec un revêtement de protection thermique doit avoir une forme légèrement incurvée.
Dans la partie supérieure de la coque de l'étage orbital, il est proposé de placer un compartiment parachute, un compartiment matériel de contrôle, derrière lequel doit se trouver un volume important pour accueillir la charge utile. Des emplacements pour le montage de réservoirs sphériques et cylindriques pour les composants de carburant sont prévus sous ces compartiments. La partie arrière de la coque est placée sous le moteur. Dans la partie supérieure du fuselage peuvent être installés des volets d'écoutille, conçus pour monter la charge utile dans le boîtier de scène, ainsi que pour la retirer à l'extérieur lors de divers travaux. En particulier, une telle trappe peut être utilisée pour déployer des panneaux solaires lors de l'utilisation de l'engin spatial dans une configuration orbitale.
Description de la première étape
Dans sa forme actuelle, le projet Vyuga consiste en la construction d'un étage orbital de 5505 mm de long, 2604 mm de large et 1,5 m de haut, dont la masse sèche est de 950 kg. Charge utile - 450 kg. Avec la fourniture de carburant et de comburant, l'appareil devrait peser 4,8 tonnes. Dans le même temps, selon les calculs, la part de kérosène est de 914 kg et le comburant est de 2486 kg. La vitesse du produit doit atteindre 4183 m/s.
Les principes d'utilisation du système aérospatial Vyuga semblent assez simples et permettent de placer la charge utile sur la trajectoire requise ou sur une orbite de référence basse avec le minimum de coûts nécessaires. En préparation de la tâche, la charge utile requise doit être installée dans la soute de l'étage orbital. Cet appareil est ensuite placé sur le premier étage, et le système complet est monté sur les supports de l'avion d'appoint. Après avoir rempli les réservoirs des deux étages avec du kérosène et de l'oxygène liquide, le Vyuga AKS peut commencer à fonctionner.
La première étape du fonctionnement du système nécessite le bon fonctionnement de l'équipage de l'avion porteur. L'IL-76 avec des éléments de "Blizzard" sur le fuselage devrait s'élever à une altitude de 10 km et avec le cap souhaité se rendre à la zone de lancement du système de missile. En outre, il est proposé de désaccoupler, après quoi le premier étage doit s'éloigner du support et mettre en marche le moteur à liquide de maintien. L'avion porteur, à son tour, a la possibilité de retourner à son aérodrome. Le vol ultérieur est effectué par étapes de manière indépendante et en utilisant nos propres systèmes de contrôle.
Le premier étage dispose d'une réserve de carburant nécessaire au fonctionnement du moteur pendant 185 s. Pendant ce temps, la phase orbitale est accélérée avec la remontée à une altitude donnée. Avec l'aide du premier étage, le Vyuga AKS devrait s'élever à une altitude de 96 km et amener l'étage orbital à la trajectoire requise. Après avoir manqué de carburant, l'étage orbital est abandonné. L'étage orbital continue de se déplacer le long d'une trajectoire donnée, tandis que le premier doit se lancer dans la planification et suivre un cap jusqu'au site d'atterrissage. En diminuant et en décélérant la vitesse, le premier étage doit finalement atterrir avec le train d'atterrissage existant, en utilisant la méthode "avion". Après l'atterrissage, l'étage peut subir l'entretien nécessaire, ce qui lui permet d'être réutilisé.
Vue générale de l'étage orbital
Après séparation, l'étage orbital doit comporter son propre moteur et effectuer une sortie vers une orbite donnée. À pleine charge utile, il est possible de faire fonctionner le moteur pendant 334 secondes avec une ascension en orbite à 200 km d'altitude. Après être entrée en orbite avec les paramètres requis, la charge utile sous forme d'équipement scientifique ou d'un autre équipement peut commencer son travail. Après avoir terminé les tâches assignées, l'étage orbital peut retourner sur Terre.
Pour la désorbite, il est proposé d'utiliser une impulsion de freinage, qui transfère l'étage orbital à la trajectoire d'atterrissage. A l'aide d'une protection thermique et d'une carène profilée, la scène pénètre sans risque dans les couches denses de l'atmosphère et sort dans la zone d'atterrissage. A une hauteur donnée, il est proposé d'ouvrir le parachute, qui est responsable de l'atterrissage en douceur de l'appareil. L'atterrissage "en avion" n'est pas prévu pour des raisons techniques et opérationnelles. Après l'atterrissage, les techniciens peuvent commencer à travailler avec la charge utile. En outre, il est prévu d'effectuer la maintenance de l'étage orbital avec la préparation ultérieure d'un nouveau vol.
Un algorithme similaire pour l'utilisation du Vyuga AKS est proposé à des fins scientifiques. En outre, la possibilité d'utiliser cette technologie dans l'intérêt des forces armées est à l'étude. Dans ce cas, le système aérospatial, au lieu d'un étage orbital, peut recevoir des équipements de combat avec les caractéristiques requises. Cependant, les paramètres exacts de cette version du complexe n'ont pas encore été déterminés. Pour le moment, seule la possibilité de créer une version de combat du "Blizzard" est envisagée et les domaines possibles de son application sont en cours de détermination.
La version de combat du Vyuga AKS peut être porteuse d'un système de frappe ou moyen d'intercepter un vaisseau spatial ennemi. Dans ce dernier cas, une efficacité élevée du travail de combat peut être obtenue, grâce à la possibilité d'un déploiement assez simple d'équipements de combat sur des orbites avec des paramètres différents. Cependant, la mise en œuvre de telles idées peut être associée à certaines difficultés. Tout d'abord, les difficultés doivent être liées aux limitations de la masse de la charge utile. Même un remplacement complet de l'étage orbital par un système de combat spécial ne permettra pas de créer un produit pesant plus de plusieurs tonnes.
Platine orbitale, vue de dessous, dessous non représenté. Le blanc est la coque, le bleu est les réservoirs de carburant, le rouge est le moteur, l'orange est le compartiment parachute, le gris est le compartiment de charge utile
L'architecture proposée du système aérospatial permet d'obtenir certains avantages par rapport à d'autres complexes ayant un objectif similaire. Les principaux avantages du projet Vyuga, qui peuvent avoir un effet économique positif significatif, sont l'utilisation de l'avion porteur existant (nécessitant néanmoins des modifications notables), ainsi que des étages de fusée retournables. La possibilité d'une utilisation multiple des premiers étages et des étages orbitaux impose des exigences spécifiques sur leur conception, principalement sur les caractéristiques des moteurs, mais peut conduire à une réduction notable du coût des lancements individuels.
Le deuxième avantage caractéristique du projet est l'absence de « lien » avec les spatioports existants. La rampe de lancement du Vyuga AKS peut en fait être n'importe quel aérodrome capable de recevoir des avions de transport Il-76 et disposant d'un certain ensemble d'équipements pour travailler avec des systèmes de missiles. Grâce à cela, le lancement de la charge utile en orbite peut être effectué depuis presque n'importe où sur la planète. En conséquence, un lancement relativement simple de la charge utile en orbite avec l'inclinaison requise est fourni.
Selon les données disponibles, actuellement le projet du système aérospatial Vyuga de la société Lin Industrial reste au stade des études préliminaires. Les caractéristiques générales du projet ont été déterminées, mais la documentation technique n'a pas encore été élaborée. Il existe des informations selon lesquelles la version préliminaire du projet Vyuga n'a pas reçu l'approbation du client qui a lancé son développement et, par conséquent, s'est retrouvée sans financement. Selon les estimations du développeur, la première étape des travaux de recherche nécessite un financement d'un montant de 3,2 millions de roubles. La poursuite des travaux nécessitera de nouveaux investissements. Dans le même temps, les estimations du temps et des coûts financiers nécessaires à la réalisation du projet n'ont pas encore été clarifiées.
Il convient de noter que le projet Vyuga AKS n'est pas le premier de ce type de développement domestique de sa catégorie. Les travaux dans ce sens dans notre pays ont commencé dans les années soixante du siècle dernier et ont été menés par plusieurs organisations dirigées par OKB-155. Le but du projet Spiral était de créer un complexe capable d'utiliser un avion booster hypersonique, un bloc booster, etc. avion en orbite pour lancer une charge utile en orbite. Le complexe prêt à l'emploi "Spirale" pourrait être utilisé à diverses fins, principalement dans l'armée.
Le schéma d'utilisation du système aérospatial Vyuga
De la fin des années soixante au milieu des années soixante-dix, plusieurs prototypes de technologies prometteuses ont été construits, qui ont été utilisés dans divers tests. En particulier, les véhicules de la série BOR ont effectué plusieurs vols suborbitaux et orbitaux. Pour les tests dans l'atmosphère, un avion MiG-105.11 a été utilisé. Une fois les tests terminés, les travaux sur le projet Spiral ont été arrêtés. Le client a jugé le nouveau projet Energia-Buran plus prometteur. Certains prototypes construits dans le cadre du programme Spiral sont devenus plus tard des expositions de musée.
Depuis le début des années 80, NPO Molniya développe le projet de système aérospatial polyvalent (MAKS). Il a été proposé d'inclure un avion porteur An-225 et un avion orbital avec un réservoir de carburant supplémentaire dans ce système. Selon la configuration, le complexe MAKS pourrait mettre en orbite 7 ou 18 tonnes de charge utile. Les versions cargo automatique et habitée du système ont été envisagées.
En raison des problèmes du début des années 90, les travaux sur le projet MAKS ont été interrompus. Ce n'est qu'en 2012 qu'on a signalé une éventuelle reprise des travaux et la création d'une version moderne du complexe. En outre, la possibilité de finaliser le projet existant en utilisant d'autres avions porteurs, etc. a été évoquée. Pour autant que l'on sache, aucun progrès particulier n'a été réalisé dans le cadre du projet MAKS renouvelé depuis lors.
La société privée de fusées et d'espace "Lin Industrial" crée actuellement une nouvelle version d'un complexe aérospatial prometteur capable de résoudre divers problèmes de nature scientifique et autre. A présent, l'apparence générale du système a été élaborée et ses principales caractéristiques, caractéristiques, etc. ont été déterminées. Cependant, les travaux n'ont pas encore pu avancer en raison du manque de financement. Le temps nous dira si la société de développement trouvera un investisseur et si elle sera en mesure de mener un projet intéressant à une mise en œuvre pratique. Si le projet AKS "Vyuga" parvient à atteindre au moins des tests avec le lancement d'un étage orbital dans l'espace, ce sera un grand succès pour l'ensemble de l'industrie spatiale nationale, tant publique que privée. Cependant, il est encore loin d'un tel succès: le projet a encore besoin d'une longue poursuite de développement.
