Астрофорум

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Астрофорум » Космические аппараты, зонды, полеты » Воздушный старт : плюсы , минусы и перспективы


Воздушный старт : плюсы , минусы и перспективы

Сообщений 1 страница 10 из 19

1

Искушение воздушного старта

Идея старта космического аппарата с воздушного носителя регулярно предлагается как способ радикального облегчения доступа человечества в космос. Однако, только одна ракета-носитель использует этот принцип. О том, чем выгоден и какие сложности создает воздушный старт, этот пост.

Немного истории

Ракетные самолёты

Воздушный старт весьма успешно использовался в США после войны для исследования полёта на больших скоростях и высотах. Bell X-1, на котором впервые с мире была преодолена скорость звука, стартовал с подвеса на бомбардировщике B-29:

Решение было очень логичным — использование ракетных двигателей означало небольшой запас топлива, которого бы не хватило для полноценного старта с земли. Модель X-1 получила развитие — X-1A пересек границу в два Маха и исследовал поведение летательного аппарата на больших высотах (до 27 км). Модификации X-1B,C,D,E использовались для дальнейших исследований.
Следующим большим шагом вперед стал ракетный самолёт X-15. Он также стартовал с воздушного носителя — бомбардировщика B-52:

Мощный двигатель развивал тягу 250 килоньютонов (71% от тяги двигателя ракеты Redstone), мог достичь скорости в 7000 км/ч и высоты 80 км. Казалось бы, у США есть две дороги в космос — быстрая и «грязная» на капсулах «Mercury», ракетах «Redstone» и «Atlas» и более долгая, но гораздо более красивая на X-15, X-20 и последующих проектах. Однако, «самолётная» программа оказалась в тени космических полётов, и, несмотря на успешно достигнутые цели, не получила такого блестящего развития, как линейка «Mercury» — «Gemini» — «Apollo»

Нил Армстронг. Летал на X-15, но вовремя покинул проект.

Баллистические ракеты

Альтернативным подходом была разработка баллистических ракет воздушного старта. В конце пятидесятых годов, когда баллистические ракеты требовали несколько часов для подготовки к старту, они проигрывали стратегическим бомбардировщикам в гибкости и времени реакции на боевом дежурстве. Бомбардировщики могли часами барражировать у границ страны противника, и, после команды, могли нанести удар в течение десятков минут, или могли также быстро быть отозваны. А баллистические ракеты имели критически важное преимущество невозможности перехвата. Возникла идея совмещения достоинств двух систем — разработки баллистической ракеты для стратегического бомбардировщика. Так родился проект GAM-87 Skybolt:

Первые испытательные пуски начались в 1961 году, первый полностью успешный пуск состоялся 19 декабря 1962 года. Однако, к этому времени на вооружение ВМФ поступали баллистические ракеты для подводных лодок Polaris, которые могли «барражировать» под водой месяцами. ВВС США разрабатывали твердотопливную ракету Minuteman, показатели которой были сравнимы со Skybolt, но ракета стояла в шахте, готовая к пуску, что было гораздо удобнее. Проект был закрыт.
24 октября 1974 года ракета Minuteman III была в качестве эксперимента сброшена из грузового отсека транспортника C-5:

Испытание было успешно, однако военные не видели необходимости в такой системе, и проект был закрыт.

Советская «Спираль»

В СССР заметный проект был один, но крайне интересный:

Система из гиперзвукового самолёта-разгонника и орбитального самолёта должна была стартовать с взлетно-посадочной полосы, набирать высоту до 30 км и скорость до 6М (6700 км/ч). Затем орбитальный самолёт вместе с разгонной ступенью на топливной паре фтор/водород отсоединялся и разгонялся самостоятельно до выхода на орбиту. Проект был начат в 1964 году и официально закрыт в 1969 (хотя орбитальный самолёт «подпольно» испытывался как испытатель технологий будущего «Бурана»). Печальнее всего то (почему — об этом ниже), что самолёт-разгонник не был построен и испытан.
Рекомендую почитать подробнее на сайте Буран.ру.

Современность

В настоящее время существует одна ракета-носитель воздушного старта, два реализованных проекта суборбитальных самолётов воздушного старта и модели для испытания гиперзвуковых двигателей. Рассмотрим их более подробно:

РН Pegasus

Первый пуск — 1990 год, всего 42 пуска, 3 неудачи, 2 частичных успеха (орбита чуть ниже требуемой), 443 кг на низкую орбиту. В качестве воздушного носителя используется модифицированный пассажирский самолёт L-1011. Отделение от носителя производится на высоте 12 километров и скорости не выше 0,95М (1000 км/ч).

SpaceShipOne

Суборбитальный самолёт воздушного старта. Разрабатывался для участия в конкурсе Ansari X-Prize, совершил в 2003-2004 году 17 полётов, из них три последних — суборбитальные космические полёты до высоты примерно 100 км. Несмотря на оптимистические обещания «в следующие 5 лет в космос смогут слетать около 3 000 человек» проект был фактически остановлен после выигрыша X-Prize, и за уже десять лет никакие космические туристы по суборбитальным траекториям не летали.

SpaceShipTwo

Суборбитальный самолёт воздушного старта. Разрабатывается уже десять лет взамен SpaceShipOne. В настоящее время проходит испытательные полёты, максимальная достигнутая высота на февраль 2014 года — 23 км.

X-43, X-51

Беспилотные аппараты для проверки гиперзвуковых двигателей.

X-43 изначально разрабатывался как масштабная модель будущего космоплана X-30. Совершил три полёта. Первый в июне 2001 закончился неудачей из-за ошибок в расчетах, которые привели к потере стабилизации разгонной ступени. Второй, в марте 2004 года, прошёл успешно, была достигнута скорость 6,83М. Третий полёт состоялся в ноябре 2004 года, была на 12 секунд достигнута скорость 9,6М.

X-51 разрабатывался для более медленных (~5М), но более длительных полётов. Совершил четыре полёта — относительно успешный первый в мае 2010 года (200 из запланированных 300 секунд на 5М), два неудачных, и полностью успешный (210 секунд на 5М, сколько и планировалось) в мае 2013 года.

Нереализованные проекты

Также существуют нереализованные проекты: МАКС, HOTOL, Бурлак, Vehra, АКС Туполева-Антонова, «Полёт», Stratolaunch, S3.

Расчеты выгодности воздушного старта

РН Pegasus дает нам очень удобную возможность определить степень выгодности воздушного старта. Дело в том, что РН Minotaur I имеет в качестве третьей и четвертой ступеней вторую и третью ступень «Пегаса», выводит такую же полезную нагрузку, но стартует с земли. Сравнение масс вроде бы заметно в пользу «Пегаса» — ракета воздушного старта весит 23 тонны, а наземного — 36 тонн. Однако, чтобы полноценно сравнить эти ракеты-носители, надо посчитать запас характеристической скорости, которую дают ступени ракет. На материале Encyclopedia Astronautica (данные для Pegasus-XL, данные для Minotaur I) были рассчитаны запасы характеристической скорости ступеней для одинаковой полезной нагрузки:

Документ с расчетами в Google Docs
Результат получился очень любопытный — за счет воздушного старта экономится 12,6 процента характеристической скорости. С одной стороны, это достаточно заметная выгода. С другой стороны, это не так уж много, чтобы вызвать взрывной рост систем воздушного старта.
Обратите внимание на гипотетическое сравнение со «Спиралью». Если бы «Пегас» стоял на самолёте-разгоннике «Спирали», то разделение бы происходило на скорости ~1800 м/с и высоте 30 км, что экономило бы не менее 2000 м/с характеристической скорости. По такому же принципу идёт сравнение с «Минотавром». Обратите внимание, насколько возросла выгода. Отсюда следует вывод, что выгода воздушного старта в наибольшей степени определяется носителем — чем больше скорость и высота разделения, тем выше выгода.

Общие рассуждения о достоинствах и недостатках воздушного старта

Достоинства

Снижение гравитационных потерь. Чем больше начальная скорость, тем меньше начальный угол тангажа ракеты. Гравитационные потери считаются как интеграл от функции угла тангажа, поэтому, чем меньше тангаж к горизонту, тем меньше потери.

Модельный график угла тангажа. Площадь криволинейной трапеции (закрашена красным) — гравитационные потери.

Снижение потерь на аэродинамическое сопротивление. Давление убывает с высотой экспоненциально:

На высоте 12 км, где стартует «Пегас», давление примерно в 5 раз меньше, чем на уровне моря (~200 миллибар). На высоте 30 км — уже в сто раз меньше (~10 миллибар).

Снижение потерь на противодавление. Ракетный двигатель эффективнее работает в вакууме, где нет внешнего давления, препятствующего расширению и отбрасыванию топлива. УИ одного двигателя на поверхности меньше, чем в вакууме, поэтому старт в разряженной атмосфере снизит потери на противодавление.

Воздушно-реактивный двигатель имеет более высокий удельный импульс. Поскольку окислитель берется «бесплатно» из окружающего воздуха, его не нужно везти с собой, что повышает удельный импульс системы за счет самолёта-носителя.

Возможность использования существующей инфраструктуры. Система воздушного старта может использовать существующие аэродромы, не нуждаясь в стартовых сооружениях. Но системы подготовки к старту (монтажно-испытательный комплекс, склады компонентов топлива, здания управления полётом) строить всё равно нужно.

Возможность старта с нужной широты. Если самолёт-носитель имеет значительную дальность, можно стартовать с меньшей широты для увеличения грузоподъемности или сместиться на нужную широту для создания нужного наклонения орбиты.

Недостатки

Очень плохая масштабируемость. Ракета, которая выводит на НОО 443 кг весит комфортные 23 тонны, которые без особых проблем можно прицепить/подвесить/поставить на самолёт. Однако ракеты, которые выводят хотя бы 2 тонны на орбиту, начинают весить уже 100-200 тонн, что близко к пределу грузоподъемности существующих самолётов: Ан-124 поднимает 120 тонн, Ан-225 — 247 тонн, но он в единственном экземпляре, и новые самолёты фактически уже невозможно построить. Boeing 747-8F — 140 т, Lockheed C-5 — 122 т, Airbus A380F — 148 т. Для более тяжелых ракет нужно разрабатывать новые самолёты, которые будут дорогими, сложными и монструозными (как на КДПВ).

Жидкое топливо потребует доработки носителя. Криогенные компоненты будут испаряться за длительное время взлета и набора высоты, поэтому нужно иметь на носителе запас компонентов. Особенно плохо с жидким водородом, он очень активно испаряется, нужно будет везти большой запас.

Проблемы структурной прочности полезной нагрузки и ракеты-носителя. На Западе спутники достаточно часто разрабатываются с требованием выдерживать только осевые перегрузки, и даже горизонтальная сборка (когда спутник лежит «на боку») для них недопустима. Например, на космодроме Куру РН «Союз» вывозят горизонтально без полезной нагрузки, ставят в стартовое сооружение и присоединяют полезную нагрузку уже там. Что же касается самолёта-носителя, то даже взлет создаст комбинированную осевую/боковую перегрузку. Я уж не говорю о том, что в нестабильной атмосфере т.н. «воздушные ямы» могут серьезно встряхивать комплекс. Ракеты-носители тоже не рассчитывались на полёты «на боку» в заправленном состоянии, наверняка, ни одну существующую РН на жидком топливе нельзя просто погрузить в грузовой люк и выбросить в поток для старта. Нужно будет делать новые ракеты, более прочные, — а это лишний вес и и потеря эффективности.

Необходимость разработки мощных гиперзвуковых двигателей. Поскольку эффективный носитель — это быстрый носитель, обычные турбореактивные двигатели плохо подходят. L-1011 даёт только 4% высоты и 3% скорости для «Пегаса». Но новые мощные гиперзвуковые двигатели находятся на грани нынешней науки, таких ещё не делали. Поэтому они будут дорогими и потребуют много времени и денег на разработку.

Заключение

Аэрокосмические системы могут стать очень эффективным средством доставки грузов на орбиту. Но только если эти грузы будут небольшими (наверное, не больше пяти тонн, если предсказывать с учетом достижений прогресса), а носитель — гиперзвуковым. Попытки создать летающих монстров типа сдвоенного Ан-225 с двадцатью четырьмя двигателями или ещё какой-нибудь сверхтяжелый образец победы техники над здравым смыслом — это тупик на нынешнем уровне наших знаний.

+1

2

Дим,  какая-то  двойственность  после  прочтения.
С одной стороны вроде "да", а с другой и здесь не все гладко, проблемы заменяются на другие проблемы.
Надо хорошенько всё "обмозговать".

+1

3

Мне кажется воздушный старт для тяжёлых и габаритных грузов даже в будущем будет слишком дорог, сложен и опасен. Другое дело компактные и лёгкие объекты (200-300 кг).
Хотя если подымать аппараты с помощью дирижабля или группы дирижаблей хотя бы на высоту 20-25 км и от туда делать запуск, то возможно удастся удешевить запуск, а за одно и уменьшить перегрузки и время их действия.

Отредактировано Delitant (2014-09-19 09:09:39)

0

4

Двойственность действительно присутствует. в первую очередь это ограничения по массе и габаритам. Ну и как сказано в статье наибольшая выгода будет если использовать гиперзвуковой разгонщик  и поднять ракету до 30 км (дальше всё что с крыльями летать не может в принципе) И здесь идеально подходит наш проект "Стрела". Зарубленный в 70х годах он до сих пор остаётся актуальным и детально проработанным . проблемы возникли из за сложности создания в 70х гиперзвукового разгонщика (а орбитальный самолёт был разработан и даже испытан - его испытывали под видом БОР 4). Но это очень перспективно так как водородный самолётный двигатель в 5 раз более экономичней ракетного! Могу "тиснуть" сюда статьи про "Стрелу" И 2 перспективных проекта которые пытались протолкнуть в двухтысячных и были загублены алкашом президентом. :'(

0

5

Интересно,  есть  ли  проект  стартового  комплекса-дирижабля?  Этакий  "воздушный  старт"  наподобие  Морского  старта,  вообще бы классно было.
Статейки тиснуть,  не грех,  здесь  не  забанят,  а  можно и  просто ссылку,  тоже  нормуль  будет.

0

6

Вячеслав с дирижаблями не прокатит (слишком их большими надо делать- по несколько км в диаметре, поднимать то надо десятки тонн, а подъёмная сила не велика). А вот небольшие спутники и человеков можно и с самолёта- (Ан 125 Мрия ). (основная масса коммерческих пусков приходится на спутники связи и подобные). Понятно что телескопы и межпланетные станции запускать придётся по старинке но это разовый продукт.

0

7

Почему именно Многоцелевая авиационно-космическая система (МАКС)?

Наша практическая деятельность в околоземном пространстве продолжается уже без малого 50 лет. Для космической отрасли это солидный возраст, и ее достижения общеизвестны. Но именно прошедшие десятилетия определили несколько ключевых проблем, сдерживающих дальнейшее развитие российской космонавтики. С них и начнем.

1. Космическая отрасль постепенно осваивает прикладные направления деятельности, приносящие прибыль. Это космические средства связи, мониторинг Земли, навигация и метеорология. Но эти достижения не являются определяющими в экономике отрасли и она остается в основном дотационной. Задумаемся - космонавтика как сфера деятельности человека на протяжении всей своей полувековой истории убыточна! Другими словами, она не в состоянии выжить за счет той экономической отдачи, которую генерирует внутри себя (говоря экономическим языком, космонавтика не создает прибавочной стоимости, оправдывающей ее существование). Если утрировать, то без военно-политических факторов и соображений национального престижа космонавтика ... неизбежно умрет!
Анализ показывает, что космическая деятельность станет рентабельной, т.е. самодостаточной, при снижении удельной стоимости выведения полезного груза в космос до значений менее 3000 $/кг. У современных одноразовых средств выведения этот параметр значительно превышает 10000 $/кг. И серьезно снизить ее на одноразовых носителях принципиально невозможно. Поэтому сейчас, как и полвека назад, широкомасштабное технологическое и индустриальное освоение космоса - только отдаленная перспектива.

2. Проблема усугубляется еще и тем, что подавляющее большинство задач, способных приносить прибыль, связано с выведением спутников на геостационарную орбиту. Здесь же в последнее время произошли существенные изменения не в пользу отечественной космонавтики. Созданы новые мощные зарубежные ракетоносители, имеющие стартовые позиции на значительно более низких широтах, чем у России.
"Атлас-5" и "Дельта-4" (США, i=28º), "Ариан-5" (ESA, i=7º) уже летают, а "на подходе" новые японские, китайские, индийские и бразильские РН. Из-за значительных энергетических затрат на поворот плоскости орбиты до экваториальной отечественные РН, стартующие с высокоширотных космодромов, объективно проигрывают в конкурентной борьбе. Да и в международном консорциуме See Launch, осуществляющих запуски тяжелых коммерческих спутников с экваториальной морской платформы, доля России сравнительно невелика.

3. Главный российский космодром - Байконур - находится на арендованной у другого государства (Казахстана) территории, что помимо высокой арендной платы в случае развития интенсивной рентабельной космической деятельности потребует дополнительные налоговые отчисления в бюджет Казахстана. Однако помимо экономических существуют еще и геополитические риски, которые трудно измерить. В случае отказа от Байконура Россия потеряет доступ пилотируемых средств к орбитам с наклонениями ниже i=51º, в том числе и к Международной космической станции (МКС).

4. Пилотируемая космонавтика всегда была нашим приоритетом. Сегодня - это работы по МКС, занимающие значительный объем финансирования в Федеральной космической программе. Большую часть эксплуатационных затрат составляют транспортные операции, выполняемые космическими кораблями "Союз" и "Прогресс". Эти корабли, созданные по идеологии сорокалетней давности и исчерпавшие возможности для дальнейшей модернизации, создают ограничения по грузопотоку, что при повышенных эксплуатационных расходах сдерживают развитие научно-исследовательских работ на борту МКС. Еще бы - удельная стоимость транспортных операций с использованием "Союза" на маршруте "Земля-орбита-Земля" лежит в диапазоне 63000…80000 $/кг! Для сравнения - для "дорогого" Space Shuttle этот показатель "всего" 26000 $/кг. И мы говорим только о поддержании эксплуатации МКС - обеспечивать ее развитие (строительство) эти корабли принципиально не способны.

5. Развитие пилотируемой космонавтики поставило задачу аварийного спасения космонавтов. Спасение экипажа с аварийной РН  на участке выведения удалось решить почти сразу с началом пилотируемых полетов путем оснащения кораблей системой аварийного спасения. Спасение экипажа орбитальной станции может осуществляться на пристыкованном к ней корабле "Союз". Но задача спасения с пилотируемого транспортного корабля пока решения не имеет. Трагическая гибель "Колумбии" показала неспособность обеспечить оперативное спасение экипажей космических аппаратов средствами наземного базирования. Для таких спасательных операций требуется космическая транспортная система, имеющая в своем составе многоразовый возвращаемый аппарат. Она должна обеспечивать выведение в широком диапазоне наклонений орбиты (в том числе и ниже 51º) при минимальном времени фазирования для сближения и стыковки с аварийным космическим аппаратом и иметь возможность производить экстренную посадку на большом удалении от плоскости орбиты, т.е. оперативно возвращаться на место базирования или на запасные посадочные площадки.

6. Традиционные средства выведения требуют отчуждение земель под поля падения отработанных ракетных ступеней. Проблема усугубляется тем, что ряд РН работает на высокотоксичном топливе. Это, кстати, относится и к космическим кораблям.

Можно пытаться эволюционно решить какую-либо из означенных проблем. Но МАКС в силу своих специфичных свойств, и в первую очередь мобильного воздушного старта с многоразового самолета-носителя, решает ... все проблемы сразу!

МАКС представляет собой двухступенчатый комплекс воздушного старта, состоящий из самолета-носителя Ан-225 "Мрия" разработки АНПК им.О.К.Антонова (Украина, Киев), на котором устанавливается орбитальный самолет в пилотируемом или беспилотном варианте или грузовой контейнер с внешним топливным баком, заполненным криогенными компонентами топлива.
Система базируется на обычных аэродромах 1 класса, дооборудованных необходимыми для МАКС средствами заправки компонентами топлива, наземного технического и посадочного комплекса и вписывается, в основном, в существующие средства наземного комплекса управления космическими системами.
Основные элементы системы МАКС выполнены в многоразовом исполнении, кроме внешнего топливного бака и блока выведения. МАКС создается на основе последних достижений науки и техники в области авиации и космонавтики.

МАКС предназначена для решения широкого круга задач в космосе, в том числе:
- выведение на околоземную орбиту и возврат с орбиты различных полезных грузов;
- транспортно-техническое обеспечение космических объектов различного назначения;
- проведение аварийно-спасательных работ на орбите;
- решение научно-технических и технологических экспериментов в космосе;
- проведение международного контроля за космическим пространством;
- экологический контроль за космическим пространством и земной поверхностью, дистанционное зондирование Земли и исследование околоземного пространства;
- очистка околоземного космического пространства от техногенного мусора;
- производство кристаллов, биопрепаратов и других материалов в условиях вакуума и микрогравитации;
- сборка крупногабаритных объектов на околоземной орбите из модулей, в том числе для лунных и марсианских экспедиций;
- космический туризм.

МАКС обладает неоспоримыми преимуществами перед существующими ракетами-носителями:
- более низкая стоимость выведения полезных грузов на орбиту (~1000 US$/кг) по сравнению с одноразовыми ракетами-носителями (~12000-15000 US$/кг) и многоразовыми средствами выведения первого поколения ("Буран", СССР и "Space Shuttle", США);
- возможность запуска в любом направлении;
- возможность выведения на орбиты с необходимым фазированием и параллаксом относительно аэродрома вылета;
- возможность широкого маневрирования в продольной и боковой плоскостях при возврате с орбиты;
- оперативность применения;
- возможность возврата полезных грузов и их многоразового использования;
- возможность возврата МАКС при отмене пуска;
- экологическая чистота (сокращение полей падения ступеней и нетоксичные компоненты топлива).

Достоинства МАКС общепризнаны - на состоявшемся в ноябре 1994 года в Брюсселе Всемирном салоне изобретений, научных исследований и промышленных инноваций "Брюссель-Эврика-94" программа МАКС получила золотую медаль (с отличием) и специальный приз премьер-министра Бельгии.

СвидетельствоПатентПризДиплом из БрюсселяДиплом из Брюсселя

Кроме того, его основные технические  характеристики и финансово-экономические параметры проекта подтверждены независимыми исследованиями немецкого национального космического агентства (для Европейского космического агентства) и группой экспертов английской компании "British Aerospace Space & Communications Ltd."

MАКССравнительный анализ МАКС с другими зарубежными системами аналогичного назначения показывает два ключевых фактора, обеспечивающих МАКСу неоспоримые преимущества - МАКС является наиболее реализуемой и в то же время самой экономичной системой выведения грузов в космос. Именно поэтому  в случае успешного создания МАКС она длительное время будет доминировать на мировом космическом рынке. Экономические расчеты показывают, что в случае нормального финансирования МАКС период окупаемости затрат, вложенных в разработку (научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы - НИОКР), составит не более 4-6 лет, что находится на уровне высокорентабельных коммерческих инвестиционных проектов. В период полномасштабного применения (в дальнейшие 20-30 лет) МАКС обеспечит получение прибыли, в 8-10 раз превышающей объем первоначально вложенных средств (затрат на НИОКР).

Полномасштабная реализация проекта МАКС наталкивается на следующие проблемы:
- слабость научного и, в первую очередь,  экономического потенциала России;
- непонимание руководством страны в целом, в том числе и руководством Федерального космического агентства (Роскосмоса), перспектив развития отечественной космонавтики, что зачастую приводит к волюнтаристской непоследовательности и субъективной некомпетентности при формировании Федеральной космической программы (ФКП) , в значительной мере ориентированной не на национальные потребности и накопленный отечественной космонавтикой опыт, а на продолжающее копирование зарубежных национальных программ и проектов. Образно говоря, "...если впереди не маячит американская спина, то мы не знаем, куда нам идти";
- два вышеперечисленных фактора приводят к недостаточному финансированию космонавтики, находящемуся на уровне стран третьего мира; это усугубляется коррупцией в "околокосмических" эшелонах власти и в руководстве головных предприятий космической отрасли, приводящее к кадровой чехарде руководителей предприятий и частично нецелевому использованию выделяемых на космонавтику бюджетных средств;
- активное противодействие "ракетного лобби" в отечественной космонавтике, вытекающее из исторической межведомственной разобщенности между ракетной и авиационной отраслями; это усугубляется тем фактом, что космонавтику удалось в основном сохранить после распада СССР путем организации Федерального космического агентства, в то время как ничем не скомпенсированное преступное упразднение Министерства авиационной промышленности привело к деградации отечественной авиационной промышленности;
- украинская принадлежность самолета-носителя Ан-225 "Мрия" и связанные с этим опасения по политической нестабильности на Украине и провозглашенным курсом на вхождение Украины в НАТО. Здесь необходимо добавить, что Украина выразила однозначное согласие на правительственном уровне на участие в проекте МАКС и ее дальнейшее сближение с отечественными участниками проекта сдерживается именно российской стороной, даже не смотря на возможность производства "Мрии" внутри России на Ульяновском авиационно-производственном комплексе.

Условия финансового участия и Сертификат акций АООТ "Мк МАКС"В последние годы предпринимались неоднократные попытки привлечения внебюджетных источников финансирования, но при полном отсутствии поддержки (в том числе законодательной) со стороны государства успеха они не имели. В качестве примера можно привести создание в середине 1990-х годов акционерного общества "Международный консорциум Многоцелевые авиационно-космические системы" (АООТ "Мк МАКС") с размещением публичной эмиссии акций и организация различных общественных (некоммерческих) обществ поддержки проекта (например, "Дальневосточного общественного комитета поддержки космического проекта МАКС").

В начале 2006 г. проект МАКС принял участие в конкурсе на проект пилотируемого космического корабля нового поколения, проводимого Роскосмосом в соответствии с федеральной космической программой (ФКП) в рамках темы "Клипер" (опытно-конструкторская работа "Создание многоразового пилотируемого корабля нового поколения для транспортно-технического обслуживания орбитальных пилотируемых станций, перспективных космических комплексов и других объектов околоземной группировки", N36 по ФКП).
В конкурсе, помимо НПО "Молния" с проектом МАКС, также участвовали ГКНПЦ им. Хруничева с проектом пилотируемого транспортного корабля и РКК "Энергия" со своим проектом "Клипер". Последний был первоначальным фаворитом конкурса, точнее - сам конкурс был организован специально под этот проект. Предполагалось, что конкурс будет внутриведомственным, с участием в нем только предприятий, подчиненных Роскосмосу. Однако НПО "Молния", получив письменное согласие от Федерального агентства по промышленности, смогло добиться своего участия в конкурсе, спутав все карты его организаторам. В результате конкурс стал межведомственным. Однако уже в ходе проведения конкурса возникли трения между руководством РКК "Энергия" и Роскосмосом (и наметилось сближение руководства Роскосмоса с руководством ГКНПЦ), и несмотря на то, что условия конкурса  ("Технические требования к пилотируемому космическому кораблю нового поколения") изначально писались под "Клипер" РККЭ и им также со значительным запасом отвечал проект МАКС, Роскосмос  информационным письмом (исх. номер ВР-21-1526 от 10.03.2006) поменял условия конкурса, введя надуманное требование к конкурсным предложениям "обеспечения самостоятельного решения задач доставки экипажей к Луне и возвращение их на Землю, а в перспективе - использование модификации корабля в составе марсианских пилотируемых экспедиций". Первенство перешло к бескрылому проекту пилотируемого транспортного корабля ГКНПЦ им. Хруничева, однако ситуация стала настолько скандальной (к этому времени строка по ОКР "Клипер" исчезла из ФКП, и одновременно с этим Европейское космическое агентство (ESA) вмешалось в события, пообещав $30 млн. на "совместную разработку нового пилотируемого корабля"), что Роскосмос прекратил конкурс, объявив его несостоявшимся. Все проекты были отклонены, причем в обосновании этого решения к проекту МАКС было только одно техническое (!) замечание - самолет-носитель иностранного производства...

Главный конструктор Многоцелевой авиационно-космической системы Владимир Алексеевич Скороделов

Тем не менее, попытки привлечения внебюджетных средств в проект МАКС продолжаются и сегодня - с целью практической реализации проекта МАКС и его эффективного примененияв 2007 г. был создан консорциум "Авиационно-космические производственные системы". На первом этапе консорциум имеет статус некоммерческого партнерства и решает задачи привлечения инвестиций и формирования кооперации. Руководство консорциума состоит из Президента А.А.Абрамяна, Генерального директора Н.А.Кушнарева, Главного конструктора В.А.Скороделова и Председателя экспертного совета академика РАН К.В.Фролова.
В число учредителей Консорциума вошли: ОАО ТМНПХ "Промтрастинвест", ОАО НПО "Молния", ЗАО "Согласие", ЗАО ФТ и ИПХ "Победа", ФГУП ЦАГИ им. Н.Е.Жуковского, Институт Машиноведения им. Благонравова РАН, Физико-технологический институт РАН, Институт физики полупроводников Сибирского отделения РАН, Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, ЗАО "ТИСЭ", ФГУП "Межотраслевой центр эргономических исследований и разработок" и ряд других организаций.
Предполагается, что в кооперацию по разработке проекта войдут предприятия и институты, ранее работавшие по программе "Энергия-Буран".
Предложения консорциума по инвестированию проекта и сотрудничеству направлены в Правительство РФ, Правительство Украины, Федеральное космическое агентство и Федеральное агентство по промышленности.

29 марта 2007 года в Государственной думе РФ прошел Круглый стол на тему: "Порядок реализации совместных проектов создания производства элементной базы микроэлектроники в космосе и многоразовых авиационно-космических транспортных систем". В мероприятии приняли участие члены Совета Федерации, депутаты Госдумы, представители Правительства и Администрации Президента РФ, специалисты аэрокосмической промышленности, РАН, Российской инженерной академии, а также члены консорциума и представители предприятий-разработчиков, производителей и заказчиков, в том числе консорциум "Авиационно-космические производственные системы", МОКБ "Марс", Посольство Украины, украинские АНТК им. О.К.Антонова, ГКБ "Южное" и Институт физики полупроводников им. В.Е.Лошкарева. Круглый стол определил направления деятельности в создании авиационно-космической производственной системы, базовой орбитальной многофункциональной технологической производственной системы и многоразовой авиационно-космической системы. Все участники проекта МАКС уверены, что его реализация позволит поднять научно-промышленный и технологический потенциал России на новый, более высокий уровень.

15 февраля 2008 года в Посольстве Украины в Российской Федерации прошел второй Круглый стол на тему "Выбор основных приоритетов развития аэрокосмической отрасли. Перспективные направления развития авиационно-космических нанотехнологий". Конференция была приурочена к завершению юридического оформления (регистрации) Международного стратегического консорциума "Объединенное конструкторское бюро "Авиационно-космические производственные системы" и проводилась с целью:
- системного анализа научно-технического задела в аэрокосмической и радиоэлектронной промышленности для реализации комплексного проекта авиационно-космической производственной системы;
- формирования организационно-финансовых предпосылок для начала реализации комплексного проекта МАКС;
- формирования общественного мнения о возможных путях интенсификации развития российской экономики.
К открытию Круглого стола в журнале "Аэрокосмический курьер" вышла статья группы авторов "Новый путь в космос".

См. также:
- статью "Возобновляется исследование системы МАКС" в журнале "Аэронавтика и космос", N013 (апрель 2007);
- статью Игоря Афанасьева "Состояние и перспективы МАКС" в журнале "Новости космонавтики", N6/2007

+1

8

Работы над проектом МАКС ведутся ОАО "НПО Молния" со времени завершения разработки ОК "Буран". В 1988 году большой кооперацией (около 70 предприятий авиационной и космической промышленности) разработан эскизный проект в 220 томах.
В подтверждение проектных технических характеристик выполнен большой объем экспериментально-исследовательских работ по аэродинамике, газодинамике, прочности элементов конструкции и другим направлениям.
Изготовлены натурные макеты хвостовой части орбитального самолета и внешнего топливного бака. Прошел летные испытания первый экземпляр базового самолета Ан-225 "Мрия". Практически завершена разработка конструкторской документации по орбитальному самолету и топливному баку.
К настоящему времени на разработку МАКС израсходовано около $1,5 млрд. в текущих ценах.
Внешний топливный бак    
Полноразмерный макет внешнего топливного бака МАКС в цехе Южного Машиностроительного завода, г.Днепропетровск, Украина.

После распада СССР конструктивно-технологический макет внешнего топливного бака Многоцелевой авиационно-космической системы (МАКС) остался на территории незалежной Украины, в цехах НПО "Южное". Несколько лет назад НПО "Молния" - головной разработчик МАКС - профинансировало уникальную транспортную операцию - доставку бака в Россию, на территорию своего субподрядчика - Экспериментального машиностроительного завода имени В.М.Мясищева. О сложности и всех перипетиях этой операции мы еще расскажем, но сейчас важно другое: бак стал мешать коммерческой деятельности ЭМЗ, занимая место на открытой площадкена территории ЛИИ в подмосковном г.Жуковске, где складировались нерастаможенные легковые автомобили. В этой ситуации прежнее руководство ЭМЗ (бывший генеральный конструктор Валерий Новиков) сначала выставило НПО "Молния" счет за коммерческую (!) аренду занимаемой автостоянки (!), а когда "Молния" отказалась его оплачивать, смогло "убедить" военного заказчика в ненужности макета бака. После "разрешения" военпреда бак был сразу разрезан, и 12 тонн чистого алюминия (макет был тяжелее штатного бака в силу своих технологических особенностей) были мгновенно распроданы.

Трехкоапонентный двигатель МАКСа РД-701Слева представлен уникальный трехкомпонентный (!) маршевый двигатель РД-701 разработки НПО "Энергомаш" (Подробности)
Работа двигателя протекает в два этапа: на первом реализуется режим на компонентах керосин-жидкий кислород-жидкий водород, затем после выработки запасов керосина на больших высотах осуществляется стадия наиболее энергетически выгодных компонентов топлива жидкий кислород-жидкий водород. Таким сочетанием режимов работы достигается оптимальность характеристик двигателя во время всего полета. На сегодняшний день РД-701 является единственным трехкомпонентным двигателем в мире.
Характеристики (числитель - работа на первом режиме, знаменатель - на втором): тяга, тс - 204.1/80.9, удельный импульс - 415/460 сек.

МАКС в цехах НПО МолнияСправа - фотография (фото предоставлено НПО "Молния", публикуется впервые) технологического макета хвостовой части фюзеляжа пилотируемого орбитального самолета (вариант ОС-П 1994 г.) Многоцелевой авиационно-космической системы в зале статических испытаний НПО "Молния". Хорошо видна компоновка хвостовой части самолета с вертикальным оперением (килем), обтекателем поворотного механизма подвижных консолей крыла и блоком маршевых двигателей РД-701.

МАКС в цехах НПО МолнияСправа - технологический макет первого варианта орбитального корабля МАКС в сборочном цехе НПО "Молния". Обращает на себя другая компоновка двигательной установки в хвостовой части фюзеляжа (три кислородно-водородных ЖРД НК-45 разработки Самарского НПО "Труд" с пустотной тягой по 90т каждый ). Также отличительной чертой этого варианта является одноместная кабина экипажа - все последующие варианты были уже двухместными.
Фото (инвентарный N1576) предоставлено НПО "Молния", публикуется впервые.

Одной из важных особенностей МАКС является динамически-огневое разделение второй ступени (связки орбитального самолета с внешним топливным баком) и первой ступени (самолета-носителя Ан-225 "Мрия") в полете (см. рис. справа). Проведенный большой объем исследований режима разделения позволил выбрать оптимальные параметры, которые после патентования являются эксклюзивными "know-how" НПО "Молния".

Ан-225 "Мрия" уже неоднократно испытан в качестве транспортной платформы при воздушной транспортировке орбитального корабля "Буран", и в настоящее время под украинским флагом используется для международных коммерческих перевозок.

Увеличить до 2002х1225, 310КZoom In to size 2002x1225, 310K

Высокая степень реализуемости Многоцелевой авиационно-космической системы обеспечивается научно-техническим заделом:

    для разработки МАКС создана кооперация из предприятий авиационной и космической отраслей, ранее участвовавших в создании элементов системы "Энергия-Буран";
    создан и испытан летный образец самолета Ан-225 "Мрия";
    разработан эскизный проект по МАКС и ряд дополнений к нему;
    глубоко проработаны варианты применения системы и оценена ее эффективность;
    проведена предварительная конструктивная проработка основных элементов конструкции орбитального самолета и внешнего топливного бака;
    существует большой конструкторский задел по двигательным установкам орбитального самолета, натурный макет маршевой установки демонстрировался на международных выставках ("Авиадвигатель-92");
    изготовлены натурные макеты наиболее важных составных частей орбитального самолета и заканчивается изготовление конструктивно-подобного макета внешнего топливного бака;
    создана уникальная экспериментальная база, использовавшаяся для обеспечения разработки ОК "Буран" и ракеты-носителя "Энергия", которая будет использована при создании системы МАКС;
    SU27UBв конструкции орбитального самолета используется задел по ОК "Буран";
    создана криогенная база на космодроме Байконур;
    имеется комплекс средств обучения экипажей;
    имеются положительные заключения головных институтов авиационной промышленности на эскизный проект МАКС (ЦАГИ, ГосНИИАС, НИИАТ, ВИАМ, НИИЭПУ).

Очевидно, что в дальнейшем, при создании авиационно-космической системы с посадкой крылатого аппарата "по-самолетному" на ВПП аэродрома, необходимо использование как самолета-лаборатории, так и аналога для отработки аппаратуры и системы посадки , а также для тренировки летчиков (как это было реализовано на аналоге БТС-02 ГЛИ в программе ОК "Буран"). Так, для системы МАКС предварительными проработками предусматривается создание самолета-лаборатории на базе самолета-истребителя Су-27 (см. справа), а также аналога орбитального самолета.

История проекта МАКС, как и вообще история развития авиационно-космических систем в нашей стране, таит в себе еще очень много загадок. Вот одна из них - одноместный космический ударный разведчик, продувочная модель которого показана ниже. Изображение этого аппарата публикуется впервые.

0

9

http://buran.ru/images/gif/spiral%202.gif
http://buran.ru/images/gif/bor4_13.gif
Воздушно-орбитальный самолет (ВОС) "Спираль"

Глеб Евгеньевич Лозино-ЛозинскийПервая (титульная) страница первой книги аванпроекта по теме "Спираль"В соответствии с пятилетним Тематическим планом ВВС по орбитальным и гиперзвуковым самолетам практические работы по крылатой космонавтике в нашей стране в 1965 г. были поручены ОКБ-155 А.И.Микояна, где их возглавил 55-летний Главный конструктор ОКБ Глеб Евгеньевич Лозино-Лозинский. Тема по созданию двухступенчатого воздушно-орбитального самолета (в современной терминологии - авиационно-космической системы - АКС) получила индекс "Спираль". Советский Союз серьезно готовился к масштабной войне в космосе и из космоса...

Когда знакомишься с материалами по проекту "Спираль", невольно ловишь себя на мысли, что, если не обращать внимания на пожелтевшие машинописные страницы и несколько устаревшую терминологию, перед тобой не документы сорокалетней давности, а совершенно секретная конструкторская документация сегодняшнего дня, причем разработанная с учетом как минимум десятилетней перспективы развития авиационно-космических систем! Творческая дерзость конструкторов просто восхищает!
Так что же представлял собой этот уникальный сверхсекретный советский проект космического оружия Лозино-Лозинского?

В соответствии с требованиями заказчика конструкторы взялись за разработку многоразового двухступенчатого ВОС, состоящего из гиперзвукового самолета-разгонщика (ГСР) и военного орбитального самолета (ОС) с ракетным ускорителем. Старт системы предусматривался горизонтальный, с использованием разгонной тележки, отрыв происходил на скорости 380-400 км/ч. После набора с помощью двигателей ГСР необходимых скорости и высоты происходило отделение ОС и дальнейший разгон происходил с помощью ракетных двигателей двухступенчатого ускорителя, работающих на фторо-водородном (F2+H2) топливе.

Боевой пилотируемый одноместный ОС многоразового применения (см. рис. ниже) предусматривал использование в вариантах дневного фоторазведчика, радиолокационного разведчика, перехватчика космических целей или ударного самолета с ракетой класса "космос-Земля" и мог применяться для инспекции космических объектов. Вес самолета во всех вариантах составлял 8800 кг, включая 500 кг боевой нагрузки в вариантах разведчика и перехватчика и 2000 кг у ударного самолета. Диапазон опорных орбит составлял 130...150 км по высоте и 450...1350 по наклонению в северном и южном направлениях при стартах с территории СССР, причем задача полета должна была выполняться в течение 2-3 витков (третий виток посадочный). Маневренные возможности ОС с использованием бортовой ракетной двигательной установки, работающей на высокоэнергетических компонентах топлива - фтор F2 + амидол (50% N2H4 + 50% BH3N2H4), должны были обеспечивать изменение наклонения орбиты для разведчика и перехватчика на 170, для ударного самолета с ракетой на борту (и уменьшенном запасе топлива) - 70...80. Перехватчик также был способен выполнить комбинированный маневр - одновременное изменение наклона орбиты на 120 с подъемом на высоту до 1000 км.
После выполнения орбитального полета и включения тормозных двигателей ОС должен входить в атмосферу с большим углом атаки, управление на этапе спуска предусматривалось изменением крена при постоянном угле атаки. На траектории планирующего спуска в атмосфере задавалась способность совершения аэродинамического маневра по дальности 4000...6000 км с боковым отклонением плюс/минус 1100...1500 км.

В район посадки ОС должен был выводиться с выбором вектора скорости вдоль оси взлетно-посадочной полосы, что достигалось выбором программы изменения крена. Маневренность самолета позволяла обеспечить посадку в ночных и сложных метеоусловиях на один из запасных аэродромов территории Советского Союза с любого из 3-х витков. Посадка совершалась с использованием турбореактивного двигателя ("36-35" разработки ОКБ-36), на грунтовой аэродром II класса со скоростью не более 250 км/ч.
Согласно утвержденному Г.Е.Лозино-Лозинским 29 июня 1966 года аванпроекту "Спирали", ВОС с расчетной массой 115 тонн представлял собой состыкованные воедино крылатые широкофюзеляжные многоразовые аппараты горизонтального взлета-посадки - 52-тонный гиперзвуковой самолет-разгонщик (получивший индекс "50-50"), и расположенный на нем пилотируемый ОС (индекс "50") с двухступенчатым ракетным ускорителем - блоком выведения.

В основном варианте на ГСР установлены четыре воздушно-реактивных двигателя (ВРД), работающие на жидком водороде. ГСР использовался для разгона ВОС до гиперзвуковой скорости, соответствующей М=6 (около 1800 м/сек), затем на высоте 28...30 км происходило разделение ступеней, после чего ГСР возвращался на аэродром, а ОС с помощью ЖРД блока выведения выходил на рабочую орбиту.
Для ускорения летной отработки самолета-носителя предусмотрена установка четырех ВРД (Р-39-300), работающих на керосине и имеющих примерно аналогичный расход воздуха.
ВОС позволял вывести на полярную орбиту высотой 130-150 км при стартовом параллаксе до 750 км полезный груз массой до 10,3 т при использовании на ГСР силовой установки на жидком водороде и груз 5,0 т с силовой установкой ГСР на керосине.
Из-за неосвоенности в качестве окислителя жидкого фтора для ускорения работ по ВОС в целом в качестве промежуточного шага предлагалась альтернативная разработка двухступенчатого ракетного ускорителя на кислородно-водородном топливе и поэтапное освоение фторного топлива на ОС - сначала использование высококипящего топлива на азотном тетраксиде и несимметричном диметилгидразине (АТ+НДМГ), затем фторо-аммиачное топливо (F2+NH3), и только после накопления опыта планировалось заменить аммиак на амидол.

Таким образом, коллектив ОКБ-155 А.И.Микояна летом 1966 года принялся за разработку воздушно-орбитального самолета, который благодаря особенностям заложенных конструктивных решений и выбранной схеме самолетного старта позволял реализовать принципиально новые свойства для средств выведения военных нагрузок в космос:
- вывод на орбиту полезного груза, составляющего по весу 9% и более от взлетного веса системы;
- уменьшение стоимости вывода на орбиту одного килограмма полезного груза в 3-3,5 раза по сравнению с ракетными комплексами на тех же компонентах топлива;
- вывод космических аппаратов в широком диапазоне направлений и возможность быстрого перенацеливания старта со сменой необходимого параллакса за счет самолетной дальности;
- самостоятельное перебазирование самолета-разгонщика;
- сведение к минимуму потребного количества аэродромов;
- быстрый вывод боевого орбитального самолета в любой пункт земного шара;
- эффективное маневрирование орбитального самолета не только в космосе, но и на этапе спуска и посадки;
- самолетная посадка ночью и в сложных метеоусловиях на заданный или выбранный экипажем аэродром с любого из трех витков.
В то же время конструкторы уже на этапе аванпроекта видели пути дальнейшего совершенствования системы. В первую очередь существенного повышения эффективности ВОС планировалось достичь разработкой многоразового ускорителя с ПВРД со сверхзвуковым горением, что позволяло в перспективе создать полностью многоразовый комплекс.

Конструкторы надеялись, что указанные особенности ВОС обеспечат его экономическую целесообразность, оперативное решение военных задач и эффективное использование околоземного космического пространства в военных целях.
Для натурной обработки конструкции и основных систем, которые в дальнейшем должны быть применены на боевых самолетах, в аванпроекте был детально проработан экспериментальный пилотируемый одноместный орбитальный самолет многоразового применения, который с целью ускорения работ, не дожидаясь разработки ГСР, должен был выводится на орбиту с помощью ракеты-носителя "Союз" (изделие 11А511 разработки ОКБ-1 С.П.Королева); и аналог орбитального самолета, запускаемый с самолета-носителя Ту-95 аналогично ракете Х-20.

Отредактировано Дмитрий (2014-09-19 10:43:49)

0

10

Многоразовый космический корабль "Заря"
http://buran.ru/images/gif/zarya3.gif

Работы по многоразовому кораблю "Заря" (изделие 14Ф70) были развернуты в соответствии с Постановлением от 27 января 1985 года. 22 декабря 1986 года Военно-промышленная комиссия Совета Министров СССР приняла решение о выпуске эскизного проекта многоразового многоцелевого корабля "Заря". Корабль должен был создаваться в два этапа: на первом этапе должен был разрабатываться базовый многоразовый пилотируемый транспортный корабль, на втором - его модификации для решения специальных задач в автономных и совместных с другими космическими аппаратами полетах в широком диапазоне высот и наклонений (до 97º) орбит. Эскизный проект базового корабля был выпущен в I квартале 1987 года и защищен на НТС Минобщемаша. По полученным замечаниям проект был откорректирован и в мае 1988 года представлен совместному заседанию НТС МОМ и ГУКОС, принявшему решение о ведении дальнейших работ.

Корабль "Заря" создавался с учетом возможностей новой, более совершенной ракеты-носителя "Зенит", предназначенной для выведения как автоматических, так и пилотируемых космических аппаратов. Головным разработчиком РН "Зенит" было КБ "Южное" (В.Ф.Уткин). Базовый многоразовый корабль "Заря" был предназначен для:

- доставки экипажей численностью 2-8 человек и полезных грузов на постоянно-действующую орбитальную станцию типа "Мир" и возвращения их на Землю;
- дежурства на станции для обеспечения возвращения ее экипажа на Землю в нужный момент (допустимая длительность полета корабля - не менее 195 суток, в последующем - до 270 суток);
- доставки и возвращения грузов в беспилотном варианте;
- проведения операций по спасению экипажей пилотируемых объектов станции типа "Мир" и орбитального корабля "Буран";
- решения отдельных задач в автономных полетах в интересах Министерства обороны и Академии наук СССР;
- использования конструкции и систем корабля для решения целевых задач на втором этапе с учетом его дооснащения специальным оборудованием и аппаратурой.

Многоразовый пилотируемый космический корабль "Заря"
Многоразовый пилотируемый космический корабль "Заря":
1 - возвращаемый корабль; 2 - транспортируемые грузы; 3 - посадочный двигатель; 4 - рабочий отсек; 5 - аэродинамический щиток; 6 - иллюминатор; 7 - звездный датчик; 8 - катапультное кресло; 9 - пульт управления; 10 - антенна аппаратуры сближения; 11 - агрегатный отсек; 12 - бортовая аппаратура; 13 - двигатели причаливания и ориентации; 14 - лобовой теплозащитный экран-амортизатор; 15 - доплеровский измеритель скорости; 16 - система дозаправки и двигательная установка; 17 - навесной отсек; 18 - система электропитания (СЭП) с электрохимическим генератором (ЭХГ); 19 - навесной холодный радиатор

Корабль "Заря" имел диаметр 4,1 м, длину 5 м, максимальную массу около 15 т при выведении на опорную орбиту высотой до 190 км и наклонением 51,6º, в том числе массу доставляемых и возвращаемых грузов соответственно 2,5 т и 1,5-2 т при экипаже из двух космонавтов; 3 т и 2-2,5 т при полете без экипажа, или экипажа до восьми космонавтов. При проектировании корабля был максимально использован опыт разработки, производства, испытаний и эксплуатации предшествующих кораблей. Так, аэродинамическая форма возвращаемого на Землю корабля была аналогична форме спускаемого аппарата космического корабля "Союз" (аэродинамическое качество 0,26 при числе Маха больше 6), часть бортовых систем, приборов и агрегатов была заимствована с космического корабля "Союз ТМ" и т.д. Вместе с тем были применены конструкторские решения, предполагавшие использование современных материалов и новых бортовых систем на базе бортового комплекса управления с использованием современной вычислительной техники.

Космический корабль "Заря" состоял из возвращаемого корабля и навесного отсека, отделяемого от ВК перед спуском. Для стыковки с орбитальными станциями типа "Мир" на корабле предусматривался стыковочный агрегат типа штырь-конус или андрогинный периферийный агрегат стыковки (с переходным люком диаметром 800 мм), который на начальном участке выведения корабля закрывался сбрасываемым защитным конусом. Возвращаемый корабль как основная часть являлся многоразовым и мог эксплуатироваться в течение 30-50 полетов. Многоразовость достигалось, в частности, за счет применения теплозащитных материалов многократного использования (по опыту "Бурана"), новой схемы вертикальной посадки на Землю с помощью многоразовых жидкостных ракетных двигателей для гашения вертикальной и горизонтальной скоростей посадки (во избежание перекатывания по грунту) и сотового амортизатора корпуса корабля для исключения его повреждений.

Посадка корабля ЗАРЯhttp://buran.ru/images/gif/zarya2.gif

Посадка корабля "Заря"

Принцип посадки на ЖРД, кроме многоразовости, открывал перспективу применения ВК для полетов и на безатмосферные планеты. Однако использование этого принципа для возвращаемого на Землю пилотируемого корабля вызвало сомнения у специалистов ряда организаций, главным образом служб ВВС. В целях повышения безопасности экипажа до набора необходимой статистики посадок на ЖРД в комплексе средств посадки предусматривались отработанные и надежные резервные средства: так на кораблях первого этапа предполагалось использовать катапультные кресла для спасения космонавтов в аварийных ситуациях при посадке и на начальном участке выведения на орбиту, хотя размещение кресел в ВК ограничивало бы численность экипажа до четырех космонавтов. В составе основной системы посадки планировалось использовать 24 посадочных двигателя объединенной двигательной установки тягой 1,5 тс каждый, работающих на компонентах перекись водорода - керосин, а для управления спуском - 16 однокомпонентных двигателей тягой 62 кгс каждый, также входящих в ОДУ. Бортовой комплекс управления и комплекс средств посадки должен был обеспечивать точность посадки не хуже 2,5 км и перегрузку при посадке - не более 10 ед. В одноразовом навесном отсеке предполагалось разместить многофункциональную двигательную установку, обеспечивающую орбитальное маневрирование корабля, в частности подъем с опорной на рабочую орбиту и спуск на Землю с высоты рабочей орбиты 200-550 км. МДУ включала два двигателя тягой по 300 кгс каждый, работающих на компонентах АТ+НДМГ, а также двигатели причаливания и ориентации. Базовый корабль разрабатывался как многоцелевой для решения различных задач в пилотируемых и беспилотных полетах в составе орбитальных комплексов и автономно, а также для совместной работы с буксирами в режиме орбитального маневрирования (вплоть до геостационарной орбиты). Смена целевого назначения или изменение численности экипажа практически не затрагивали основной конструкции и систем корабля. Корабль "Заря" предусматривалось использовать в следующих вариантах:

- транспортный корабль с экипажем из 2-4 человек и с доставляемым и возвращаемым полезным грузом;
- корабль-спасатель с экипажем из 1-2 человек или без экипажа для возвращения на Землю космонавтов (2-4 человека на первом этапе и до 8 человек - на втором) с потерпевшего аварию космического аппарата;Корабль-спасатель на основе задела по космическому кораблю "Заря"
- корабль для проведения монтажных и ремонтно-восстановительных работ с экипажем из 2-3 человек;
- беспилотный корабль с доставляемым и возвращаемым грузами корабля для полетов на высокие орбиты (до 36 000 км) с помощью буксира.

Большим энтузиастом проведения работ по этому кораблю был К.П.Феоктистов. Работа проводилась под личным контролем генерального конструктора В.П.Глушко. Однако в январе 1989 года работы по теме "Заря" были прекращены в связи с недостаточностью финансирования. К этому времени был завершен выпуск основной конструкторской документации в НПО "Энергия" и смежных организациях.

В 1995-96 гг. РКК "Энергия" совместно с Rockwell International и Центром имени Хруничева предложила на базе "Зари" проект восьмиместного корабля-спасателя для космической станции "Альфа". Рассматривался восьмиместный  корабль (2 члена экипажа плюс пассажиры), доставляемый на станцию "Шаттлом", находящийся на ней в течение 5 лет в постоянной готовности к спуску и имеющий следующие характеристики: масса корабля 12,5 т, масса спускаемого аппарата с экипажем 8 т, диаметр спускаемого аппарата 3,7 м и длина корабля 7,2 м. В июне 1996 года НАСА приняло решение - на этапе развертывания международной станции "Альфа" в качестве корабля-спасателя использовать трехместный модифицированный корабль "Союз ТМ", работы по которому были развернуты в июле 1996 года. Однако впоследствии, когда проект "Альфы" "перерос" в проект Международной космической станции (МКС), и это решение было пересмотрено американской стороной в пользу космического корабля CRV, который должен был создаваться на базе Х-38.
В итоге специализированный корабль-спасатель для так и не был создан - из-за численности постоянного экипажа 2 человека, оставшейся после проблем с полетами "Шаттлов", с этой функцией прекрасно справляется штатный "Союз-ТМА".

0


Вы здесь » Астрофорум » Космические аппараты, зонды, полеты » Воздушный старт : плюсы , минусы и перспективы