В космос на Ил-76

В дальнейшем уникальный авиационный ракетный комплекс космического назначения получил свое развитие в Акционерном обществе «Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева». Разработка велась по заказу корпорации «Воздушный старт» ведущими предприятиями авиационно-космической отрасли России и Украины.

Этот проект был предназначен для доставки полезных грузов на различные околоземные орбиты, включая геостационарную. Ракета размещалась на самолете-носителе АН-124-100ВС и по расчетам могла выводить спутник массой 3,9 тонны на низкую орбиту, массой 1,5 тыс. кг на геопереходную орбиту и 650 кг - на геостационарную орбиту.

Однако по расчетам инженеров компании «Лин Индастриал», грузоподъемность самолета АН-124-100ВС «Руслан» является избыточной для данного проекта, поэтому инженеры решили рассмотреть другие самолеты для воздушного старта.

Проект двойного назначения

Компания «Лин Индастриал» разработала свой проект многоразовой двухступенчатой авиационно-космической системы (АКС) двойного назначения. Генеральным конструктором проекта является Александр Ильин.

Заказчиком, которого в компании не называют, была поставлена задача разработать систему, которая позволяла использовать АКС «Вьюга» для проведения технологических и общебиологических исследований на коммерческой основе, а также для получения новых материалов в условиях космического полета. Кроме того, система может применяться для запуска микроспутников массой до 450 кг.




Для военных эта система может быть крайне полезной. Так как воздушный старт дает возможность запуска на орбиты в широком диапазоне наклонений, с ее помощью возможна инспекция и перехват космических аппаратов. Более того, такой спутник мог бы вполне нести высокоточное оружие.

Характеристики АКС




Характеристики первой ступени




Характеристики орбитальной ступени




Схематичное изображение силовой конструкции

Предполагается, что силовая конструкция первой ступени будет выполнена из углепластика. В таком случае ее масса составит 1230 кг.




Для передачи нагрузок на самолет-носитель используется специальная внутренняя ферма. Конструкция фермы выбиралась из соображения минимальных доработок самолета. Габаритные размеры фермы позволяют разместить ее в грузовом отсеке Ил-76.

Основными преимуществами авиационно-космической системы является многоразовость, использование в качестве самолета носителя доступного и надежного Ил-76, возможность запусков на орбиты в широком диапазоне наклонений, экологическая безопасность. Мобильность системы давала возможность запусков космических аппаратов с территорий стран-заказчиков, что также является сильным преимуществом для коммерческих стартов.

Как пояснил гендиректор компании «Лин Индастриал» Алексей Калтушкин, данный проект будет интересен ученым, которые исследуют различные слои атмосферы и испытывают в этой среде оборудование.

По его словам, данная система проигрывает по стоимости классическому ракетному подходу, но выигрывает в плане удобства для отдельных заказчиков.

«Иногда возникает ситуация, когда нет подходящих пусковых систем для запуска суборбитального оборудования. Все-таки ракета имеет определенный цикл производства, время подготовки, и в этом случае ожидание выходит порой дороже, чем сам старт. Ученые могут ждать год или два, чтобы запустить свой прибор в космос. Вся работа может встать. Например, прежде чем запустить большой спутник, они могут проверить часть оборудования на каком-нибудь кубсате (малом спутнике). Поэтому им в некоторых случаях выгоднее использовать авиакосмическую систему и переплатить сейчас, чем ждать несколько лет запуска большого аппарата», - пояснил Калтушкин.

Почему Ил-76?

Стоит отметить, что инженеры компании не сразу выбрали Ил-76 в качестве самолета носителя, рассматривались и М-55Х «Геофизика» и МиГ-31.

Как рассказали в «Лин Индастриал», высокий практический потолок самолета М-55Х «Геофизика» (20,4 км) позволял получить значительный выигрыш характеристической скорости АКС, необходимой для выведения на орбиту, за счет уменьшения аэродинамических потерь. Но малая целевая нагрузка (3,5 т) не позволяла создать многоразовую авиационно-космической систему. Единственный возможный в данном случае вариант — это одноразовая кислородно-водородная ракета с полезной нагрузкой порядка 10–50 кг.

Высокий практический потолок МиГ-31 (20,6 км) и большая, чем у М-55Х грузоподъемность (5-6 тонн), делали данный самолет весьма реальным кандидатом на роль носителя АКС. Но основное преимущество МиГ-31, его высокая скорость, могло быть реализовано только с малогабаритным грузом.

Размещение груза «на спине» не позволило бы использовать МиГ-31 как сверхзвуковой разгонщик. Создание полностью многоразовой системы на базе МиГ-31 если и возможно, то с полезной нагрузкой не более 30-60 кг.

Вариант с использованием широко распространенного военно-транспортного самолета Ил-76 проигрывает двум предыдущим вариантам по высоте подъема (12 км), но значительно опережает их по массе полезной нагрузки (43,4–47 т).

В случае крепления АКС «на спине» необходимо предусмотреть не только специальные крепежные конструкции, но и укрепляющие конструкции внутри самолета. У первой ступени АКС необходимо, предусмотреть крылья, создающие подъемную силу для отделения от самолета. Возможность реализации подобного разделения доказывает сброс корабля «Энтерпрайз» (типа «шаттл») во время испытаний с самолета B-747.

Масса АКС с учетом оборудования для крепления — 35 т, высота разделения — 10 км. При этом Для передачи нагрузок на самолет-носитель используется специальная внутренняя ферма. Ее габаритные размеры позволяют разместить ее в грузовом отсеке Ил-76.




С учетом пока еще редких коммерческих стартов ракет-носителей для вывода на орбиту стаи спутников аэрокосмические системы могут стать вполне эффективной альтернативой. Использование же самолета Ил-76 будет определенно весьма эффективной авиационной составляющей этого проекта, поскольку самолет давно доказал свою надежность.

Основные параметры АКС

Высота отделения от самолета-носителя Ил-76 ~10 км
Масса космического летательного аппарата — 35 т
Топливо — жидкий кислород + керосин (скорость истечения газов — 3400 м/с)
Массовое отношение компонентов топлива - 2,726
Характеристическая скорость АКС — 8900 м/c

Первая ступень

Снабжена крылом, масса со второй ступенью или военной полезной нагрузкой (ПН) — 35 т
Характеристическая скорость ступени — 4717 м/c
Масса горючего (керосин) — 7050 кг
Масса окислителя (кислород) — 19210 кг
Окислитель размещен в цилиндрическом баке. Масса бака с теплозащитой ~1200 кг.
Горючее размещено внутри фюзеляжа, масса ~450 кг.
Масса носового конуса с теплозащитным покрытием ~75 кг.
Масса крыла, килей, пилонов, механизации ~1550 кг.
Масса двигательной установки ~350 кг.
Масса шасси ~210 кг.
Масса систем управления ~100 кг
Итого (с запасом ~5 кг): масса сухой ступени — 3940 кг, масса заправленной ступени — 30200 кг.

Орбитальная ступень

Характеристическая скорость — 4183 м/c
Масса горючего (керосин) — 914 кг
Масса окислителя (кислород) — 2486 кг
Масса корпуса орбитальной ступени ~220 кг
Масса баков окислителя ~190 кг
Масса баков горючего ~75 кг
Масса шар-баллонов ~20 кг
Масса теплозащиты днища ~120 кг
Масса теплозащиты «спины» ~60 кг
Масса маршевой двигательной установки ~60 кг
Масса парашютного контейнера ~100 кг
Масса системы управления ~45 кг
Масса двигателей ориентации ~60 кг
Полезная нагрузка ~450 кг
Сухая масса вместе с ПН — 1400 кг
Масса заправленной ступени с ПН — 4800 кг

Источник копипаста: tvzvezda.ru
Автор исходного текста: Михаил Рычагов
Фото: Министерство обороны РФ, "Лин Индастриал"