Проекты авиационно-космических
систем
(редакционный обзор)
В последние годы особый интерес специалистов привлекают разработки в аэрокосмической
отрасли. Это не удивительно. Гораздо удивительнее то, что сотни тонн горючего
в их металлической или композитной упаковке до сих пор уничтожаются в космических
стартах. Трудно даже сопоставить расходы на боевой полёт МиГ-31 с пуском
«Кинжала» с расходами на пуск «Протона». Между тем, «Кинжал» по своим скоростным
характеристикам вполне соответствует выводимому «Протоном» спутнику. Речь
идёт не о многоразовых системах с вертикальным взлётом и посадкой. Речь
идёт о «самолётных» принципах выхода в космос, о замене «пролома» через
плотные слои атмосферы плавным и экономным набором скорости и высоты, как
это делает МиГ-31 и его собратья.
Таковым является проект авиационно-космической системы «Вьюга». Целью проекта
была проработка облика многоразовой двухступенчатой системы, предназначенной
для вывода на орбиту людей и различных грузов. При этом, по причине ограниченной
грузоподъёмности системы, в качестве основной задачи рассматривается выполнение
различных научных исследований и т.д. Кроме того, не исключается военное
применение системы в целях выполнения разведки или в качестве носителя
высокоточного оружия.
Аэрокосмическая система
«Вьюга»
В предложенном виде система «Вьюга» имеет ряд характерных преимуществ.
Обеспечивается полная многоразовость всех компонентов системы, использование
существующего самолёта-носителя, возможность вывода нагрузки на орбиты
в широком диапазоне наклонений, а также экологическая безопасность.
Вторая и третья ступени
системы «Вьюга» (масштаб не соблюдён)
Проектом «Вьюга» в его нынешнем виде предусматривается модернизация самолёта
Ил-76 с использованием некоторых новых агрегатов. В центральной части грузоотсека
самолёта предлагается смонтировать специальную опорную ферму, перераспределяющую
вес ракетных систем на силовые элементы самолёта. Это изделие представляет
собой ажурную конструкцию длиной 12,9 м, шириной 3,3 м и высотой 2,7 м
с выступающими элементами в верхней части, выводимыми за пределы фюзеляжа,
массой 6,2 т. Общий облик первой ступени АКС «Вьюга» представляет собой
сравнительно крупный летательный аппарат с ракетным двигателем, предназначенный
для разгона орбитальной ступени после отделения от самолёта-разгонщика.
В хвостовой части первой ступени предлагается монтировать однокамерный
жидкостный ракетный двигатель с требуемыми характеристиками. Силовая установка,
использующая керосин и жидкий кислород, должна давать скорость истечения
газов на уровне 3,4 км/с, что позволит достичь требуемых параметров тяги.
Расчётная скорость первой ступени – порядка 4720 м/с. При общей длине 17,45
м первая ступень АКС «Вьюга» должна иметь сухую массу 3,94 т, полную стартовую
– 30,4 т. При этом большая часть стартовой массы приходится на топливо:
7050 кг горючего и 19210 кг окислителя. В хвостовой части фюзеляжа первой
ступени размещается орбитальная ступень, предназначенная для транспортировки
полезной нагрузки и её вывода на требуемую траекторию/орбиту.
В существующем виде проект «Вьюга» подразумевает строительство орбитальной
ступени длиной 5505 мм, шириной 2604 мм и высотой 1500 мм. Сухая масса
орбитальной ступени – 950 кг. Полезная нагрузка – 450 кг. Вместе с запасом
топлива и окислителя аппарат должен весить 4,8 т. При этом на керосин,
по расчётам, приходится 914 кг, на окислитель – 2486 кг. Орбитальная ступень
«Вьюги» должна иметь обтекаемую форму внешних агрегатов планера с оживальной
верхней частью головного обтекателя и сечением хвостового блока, близким
к овальному. В верхней части корпуса орбитальной ступени предлагается размещать
парашютный отсек, отсек аппаратуры управления, позади которых должен находиться
крупный объём для размещения полезной нагрузки.
Схема работы системы
Первый этап работы системы требует правильной работы экипажа самолёта-носителя.
Ил-76 с элементами «Вьюги» на фюзеляже должен подняться на высоту 10 км
и с нужным курсом выйти в район запуска ракетной системы, после чего первая
ступень должна удалиться от носителя и включить маршевый жидкостный двигатель.
Самолёт-носитель возвращается на свой аэродром. Дальнейший полёт производится
ступенями самостоятельно и с использованием собственных систем управления.
Первая ступень имеет запас топлива, необходимый для работы двигателя в
течение 185 с. За это время выполняется разгон орбитальной ступени с подъёмом
на высоту 96 км и вывод орбитальной ступени на требуемую траекторию. Далее
осуществляется сброс орбитальной ступени, которая продолжает движение по
заданной траектории, тогда как первая переходит в планирование и берёт
курс на посадочную площадку, где и производит посадку на своё шасси, используя
«самолётный» способ.
Орбитальная ступень после отделения включает собственный двигатель и выполняет
выход на заданную орбиту. При полной полезной нагрузке имеется возможность
работы двигателя в течение 334 секунд с подъёмом на орбиту высотой 200
км. Выполнив поставленные задачи, орбитальная ступень возвращается на Землю.
Для схода с орбиты используется тормозной импульс, переводящий орбитальную
ступень на посадочную траекторию. При помощи теплозащиты и обтекаемой формы
корпуса ступень без рисков входит в плотные слои атмосферы и выходит в
район посадки. На заданной высоте раскрывается парашют, отвечающий за мягкую
посадку аппарата. Приземление «по-самолётному» не предусматривается по
техническим и эксплуатационным причинам.
Вполне очевидно различие АКС «Вьюга» и, скажем, «Энергии» с «Бураном» или
«Шаттлов». По инерции всё ещё ведутся работы над вариантами «мини-Буранов»
и других монстров, подобных показанному ниже.
Но в Китае, например, хорошо поняли это различие. 19.10.2029 октября Китайская
аэрокосмическая научно-техническая корпорация (CASIC) провела пресс-конференцию,
посвящённую своим планам на ближайшую пятилетку. Наиболее интересным проектом
CASIC является космоплан «Тэнгюн». О нём было впервые объявлено несколько
лет назад. Теперь же представители корпорации подтвердили, что действительно
занимаются созданием этой машины. По задумке конструкторов, «Тэнгюн» станет
полностью многоразовой двухступенчатой системой.
Космоплан «Тэнгюн», источник:
CASIC
Роль первой ступени будет играть носитель, способный осуществлять самолётный
взлёт с обычной ВПП. После отделения второй ступени (собственно космоплана)
он снизится и произведёт горизонтальную посадку на специально приспособленном
аэродроме. Космоплан же продолжит набор высоты и выйдет на околоземную
орбиту. После выполнения необходимых задач он также вернётся на Землю,
совершив посадку по самолётной схеме. К 2025 г. CASIC собирается завершить
работу над созданием первой ступени комплекса «Тэнгюн», начало орбитальных
рейсов запланировано на 2030-е.
Космоплан будет использоваться как для перевозки людей, так и для доставки
грузов.
В
оглавление