WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

Pages:   || 2 | 3 |

«ВИКТОР ГРЕБЕНЩИКОВ КАК СДЕЛАТЬ СУПЕР ШАТТЛ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ КАЛУГА 2017 ГОД Содержание Предисловие стр.3 Орбитальные транспортные ...»

-- [ Страница 1 ] --

ВИКТОР ГРЕБЕНЩИКОВ

КАК СДЕЛАТЬ

СУПЕР ШАТТЛ

ДЛЯ ЧАЙНИКОВ

КАЛУГА 2017 ГОД

Содержание

Предисловие стр.3

Орбитальные транспортные системы ближнего и среднего космоса стр.3

Российские транспортные системы – ракеты первого и второго поколений стр.4

Российские транспортные системы – ракеты носители третьего поколения стр.6

Европейские транспортные системы – ракеты носители третьего поколения стр.7 Американские транспортные системы – ракеты носители третьего поколения стр.8 Китайские транспортные системы – ракеты носители третьего поколения стр.9 Два последних гвоздя в ящик со сверхтяжелыми ракетами носителями стр.10 Транспортные космические системы «Space Shuttle» и «Энергия Буран» стр.13 Термические нагрузки на гиперзвуковых (космических) скоростях стр.14 Миниатюризация космических спутников и новые ракеты носители стр.16 Альтернативные способы запуска коммерческих грузов и экипажей стр.17 Новые перспективные космические корабли для ближнего космоса стр.23 Новые перспективные космические корабли для среднего космоса стр.28 Новый полностью многоразовый ВКС с аэродромным стартом (ВКС МАС) стр.29 Основные этапы вывода супер шаттла класса «Сибиряк» на орбиту стр.39 Сравнительная весовая и техническая оценка ВКС МАС с аналогами стр.42 Предварительная экономическая оценка супер шаттла ВКС МАС стр.45 Воздушно-космический комплекс неограниченного радиуса действия стр.



51 Российский авиационный комплекс дальней авиации ПАК ДА стр.52 Американский перспективный авиационный комплекс LRS-B стр.55 Описание концепции и технические данные ВКК НРД СиР-240 «Быстрый» стр.57 Технические данные трехступенчатого ВКК НРД Сибиряк СиР-240 стр.62 Критерий «стоимость - эффективность - реализуемость» ВКК НРД стр.64 Оценка ВКС класса 240 тонн по критерию стоимости разработки стр.64 Оценка ВКС класса «Сибиряк» по критерию эффективности стр.68 Оценка ВКС класса «Сибиряк» по критерию реализуемости изделия стр.70 CA технологии виртуальной разработки и сопровождения изделий стр.72 Воздушно Космический Комплекс Ближнего и Среднего Космоса стр.75 Технические данные ВКК БСК трехступенчатого ВКС СиР-640 стр.81 Супер шаттлы для среднего и дальнего космоса «Атлант» и «Вектор» стр.84 Приложение 1. Траектория разгона и аэродинамика ВКС МАС стр.88 Приложение 2 Аэродинамические характеристики шаттла «АТЛАНТ» стр.93 Приложение 3. Компьютерный расчет внешней теплозащиты стр.94 Техническая литература стр.96 Немного об авторе этой книги «Как сделать Супер Шаттл» стр.98

–  –  –

После прикрытия американской программы «Space Shuttle» и смерти российского шаттла «Буран» при «родах» - резюмируем - на современном уровне развития средств доставки полезной нагрузки в космос остались только ракетные комплексы. Достаточно привести начало длинного списка разнокалиберных ракет с очень прожорливыми (неэкономичными) жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) – надо поместить рядом российскую «Ангару», французский «Ариан» и американский «Атлас» - получите близнецов-братьев на три буквы... С учетом эксплуатации космодромов – полет в космос это достаточно дорогое удовольствие, поэтому потребность в недорогих, надежных и простых в эксплуатации средствах доставки груза на орбиту Земли чрезвычайно велика. Поэтому работы в этом направлении идут во всех странах которые осуществляют запуски в космос, летают странные космопланы Х-37, их индийские копии из фильма «Avatar» - все присоединяются к космической гонке.





Конечно американцы придумали большой и самый дорогой космический комплекс «Стратоланч» («Stratolaunch»), однако нет необходимости бежать за ними и потерять последние штаны на ходу. Согласно задумкам великого российского мыслителя калужанина К.Э.

Циолковского существует простая формула (многие профессионалы об этом знают или хотя бы догадываются): «Москва – Луна, Калуга – Марс». На самом деле возможно создать еще более эффективный воздушно-космический самолет (ВКС), если слегка подумать головой и вспомнить некоторые основополагающие аксиомы и постулаты из двух близких областей высоких технологий – авиации и космонавтики – в прямом смысле.

На первый взгляд может показаться что это космическая фантастика, - однако при дальнейшем рассмотрении в этой книге объективно доказывается что существует возможность создания нового ВКС, супер шаттла «Super Shuttle» причем все на базе современных технологий и без привлечения помощи с других планет. Как решение этой неординарной задачи по созданию шаттла летательного аппарата нового типа и поколения - полностью многоразового воздушнокосмического самолета с аэродромным стартом - впервые в России появился проект «Сибиряк» линейка конструктивных типоразмеров воздушно-космических самолетов с различным взлетным весом.

Полный вариант книги с иллюстрациями можно скачать бесплатно на сайтах:

http://www.spacecreator.ru/sbonus.html http://www.planetfaeton.ru/sbonus.html На самом деле сделать супер шаттл - все это очень просто!

Орбитальные транспортные системы ближнего и среднего космоса Основные типы систем и проблемы эксплуатации Рассмотрим пристально на чем же сегодня летает в космос прогрессивное человечество, которое увлечено мыслями о широком освоении пространства вокруг планеты Земля, поэтапно начиная со времен появления первых спутников и первых астронавтов с космонавтами.

На сегодняшний день практически все запуски в космос осуществляются со стационарных космодромов функционирующих довольно длительное время, крупных, типа старого казахского пускового комплекса Байконур или вполне современного французского Куру, а также пусковых сооружений на американском мысе Канаверал, - для запуска ракет-носителей и шаттлов тяжелого и среднего классов, - и еще большее количество мелких космодромов и пусковых площадок для запусков на орбиту разбросано по всему миру.

Это дорогие сооружения и амортизация их инфраструктуры ложится весомым довеском в стоимость запусков. Эксплуатация космодрома «Байконур» стоит около 5 млрд рублей в год (стоимость аренды комплекса «Байконур» составляет 115 млн долларов — около 3,5 млрд рублей в год; ещё около 1,5 млрд рублей в год Россия тратит на поддержание объектов космодрома), что составляет 4,2 % от общего бюджета Роскосмоса (!).

В бюджет города Байконур ежегодно осуществляется поступление в размере 1,16 млрд. В общей сложности космодром и город обходятся бюджету России не менее 6,16 млрд рублей в год.

Ориентировочная стоимость строительства нового российского космодрома Восточный не менее 400 млрд рублей без учета типичного для крупных объектов в России долгостроя. [7], [22].

Рис. 1 Космодромы и пусковые комплексы – многоэтажные сооружения - небоскребы Количество стартов ракет-носителей тяжелого класса из-за довольно сложной процедуры подготовки к запуску, к примеру знаменитые российские системы типа «Протон» могут стартовать с космодрома Байконур в Казахстане не более 12 раз в год. То есть здесь имеется серьезное и [2] принципиальное технологическое препятствие к наращиванию присутствия человека в космическом пространстве, начиная с орбиты Земли и далее. Кроме того и стоимость ракетносителей и их обслуживание достаточно высоки для существующих систем - к примеру стоимость коммерческого пуска РН «Протон-М» с Байконура составляет около $100 млн. для вывода полезной нагрузки в космос. Общая стоимость «Протон-М» с блоком «ДМ» или «Бриз-М»

в середине 2011 года составляла порядка 2,4 млрд рублей (около $80 млн или €58 млн). Эта цена складывается из самой РН «Протон» (1,348 млрд. руб.), РБ «Бриз-М» (420 млн. руб.), доставки компонентов на Байконур (20 млн. руб.) и комплекса услуг по запуску (570 млн. руб.).

Для примера – у ракетных систем удельная стоимость вывода на низкую околоземную орбиту 1 кг полезного груза составляет: РН «Протон» – 3250$/кг, «Space Shuttle» - более 42553$/кг (!!), РН «Сатурн-5» – 11273$/кг [7], [22] поэтому вопрос снижения затрат является главным. Здесь не приходится рассуждать о широкой экспансии в космос, о полетах человека на планеты Солнечной Системы, - даже для экономики США программа «Space Shuttle» оказалась непомерной, и сейчас все ограничиваются лишь запусками космических зондов. Далее рассмотрим подробнее развитие орбитальных транспортных средств различных классов начиная с первых ракет из прошлого века и до перспективных систем завтрашнего дня, а также оценим и сравним их эффективность.

Российские транспортные системы – ракеты носители первого и второго поколений

Трехступенчатая РН 8К72К «Восток» — первый носитель пилотируемых космических кораблей. Ее создали в ОКБ-1 в 1959-60 гг. на базе двухступенчатой межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7 (8К71) с добавлением 3-й ступени от РН 8К72, запускавшей к Луне первые автоматические станции. Оказалось, что эта лунная ракета — с некоторыми доработками может вывести на орбиту КК массой 4.5 т. РН «Восток» повторяла конструктивнокомпоновочную схему предыдущих вариантов Р-7. Эта схема остается неизменной и для всех современных «семерок» (как часто называют РН типа Р-7), таких как «Союз-У» или «Молния-М».

Блоки первых двух ступеней соединялись параллельно, в «пакет», состоящий из четырех одинаковых боковых блоков (Б, В, Г и Д) 1-й ступени, которые окружали центральной блок (А) 2-й ступени. При старте двигательные установки (ДУ) всех блоков включались одновременно.

Боковые блоки сбрасывались после 118-120 сек полета, а центральный блок 2-й ступени продолжал работать еще в течение 180-190 сек. Третья ступень (блок Е) устанавливалась на вторую последовательно, и ее ДУ включалась в конце работы 2-й ступени.

Для транспортной системы «Восток Р-7» - средний весовой КПД – отношение веса 4,725 тонны, доставленного на НОО (низкую опорную орбиту ~ около 200 км) к стартовому весу 287 тонн - имеет размер: Квр = 4,725 / 287 = 0,0165.

Рис. 2 Российские ракеты носители среднего и тяжелого классов «Р-7, Союз» - «Протон-М».

«Союз» (индекс УРВ РВСН — 11А511) — советская трёхступенчатая ракета-носитель (РН) среднего класса из семейства Р-7, предназначенная для выведения на круговую орбиту Земли с неизменным наклонением орбиты пилотируемых космических кораблей типа «Союз» и автоматических космических аппаратов серии «Космос». Разрабатывалась и изготавливалась в куйбышевском Филиале № 3 ОКБ-1 (ныне — ЦСКБ-Прогресс) под руководством Дмитрия Ильича Козлова и Сергея Павловича Королёва на основе ракет-носителей «Р-7А» и «Восход».

С помощью ракеты-носителя «Союз» были запущены все «Союзы 7К-ОК», первые 11 космических кораблей «Союз 7К-Т», а также первые «Союз 7К-ТА» (для орбитальной станции «Салют-3»).

Всего было произведено 32 запуска с 1966 года по 1976 год, из них 30 были успешными.

Для транспортной системы «Союз» при стартовом весе 307,65 тонны и доставке 7,1 тонны на НОО имеем средний весовой КПД в размере: Ксо = 7,1 / 307,65 = 0,0231.

«Союз-2» — семейство трёхступенчатых ракет-носителей среднего класса, созданное на основе ракеты-носителя «Союз-У» путём глубокой модернизации. Разработку осуществил ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» (Самара). Масса полезной нагрузки выводимой на низкую орбиту Земли — от 2 800 кг до 9 200 кг в зависимости от модификации и точки запуска. Является частью семейства ракет-носителей Р-7. Проектное название — «Русь».

Для транспортной системы «Союз-2» при стартовом весе 313 тонн и доставке 9,2 тонны на НОО средний весовой КПД в размере: Кср = 9,2 / 313 = 0,0294.

РН «Протон» разработана в 60-е годы в связи с потребностями советской космической отрасли в носителях тяжелого класса. Как и в случае с большинством ракет — носителей космической эры, основой для нового носителя послужила межконтинентальная баллистическая ракета УР 500, наиболее часто используемой версией ракеты в данный момент является Протон-М.

7 апреля 2001 состоялся первый пуск модернизированной ракеты 8К82КМ Протон-М с цифровой системой управления и новым разгонным блоком 14С43 Бриз-М и КА «Экран-М». Это позволило заметно увеличить полезную нагрузку при выведении на геостационарные орбиты (ГСО).

Существуют трёх- и четырёхступенчатый варианты носителя, ступени собраны по тандемной схеме. Самовоспламеняющаяся топливная смесь позволила упростить двигательную установку и увеличить её надёжность. В то же время компоненты топлива являются токсичными и требуют осторожности в обращении. Совместная российско-американская фирма International Launch Services (ILS) занимается коммерческим сбытом пусковых услуг с применением ракеты в более современной версии «Протон-М».

Для транспортной системы «Протон-М» при стартовом весе 700 тонн и доставке 22 тонн на НОО средний весовой КПД в размере: Кпм = 22 / 700 = 0,0314.

Российские транспортные системы – ракеты носители третьего поколения

«Ангар» — семейство ракет-носителей модульного типа с кислородно-керосиновыми двигателями, включающее в себя носители четырёх классов — от лёгкого до тяжёлого — в диапазоне грузоподъемностей от 1,5 («Ангара 1.1»), 25,8(«Ангара-А5») до 35 («Ангара-А7») тонн на низкой околоземной орбите (при старте с космодрома «Плесецк»). Головным разработчиком и производителем РН семейства «Ангара» является Государственный космический научнопроизводственный центр имени М. В. Хруничева. Различные варианты «Ангары» с различным числом универсальных ракетных модулей (УРМ) (УРМ-1 — для первой ступени, УРМ-2 — для второй и третьей) — один модуль для носителей лёгкого класса («Ангара 1.1» и 1.2), три — для носителя среднего класса («Ангара-А3») и пять — для носителя тяжёлого класса («Ангара-А5»).

Рис. 3 «Новые» 20-летние российские ракеты носители семейства «Ангара» от 1 до 5.

На программу потрачено 100 млрд руб. (2013), - а дальше – больше (Ариан 5 – 7 млрд долл.) ….

России был необходим ракетный комплекс, способный выводить на геостационарную орбиту полезные нагрузки с территории Российской Федерации (космодром «Плесецк», возможный вариант — космодром «Восточный»). В настоящее время ракета-носитель «Протон»

запускается только с космодрома «Байконур», расположенного на территории Казахстана.

Из соображений стратегической безопасности комплекс полностью спроектирован и изготовлен кооперацией российских предприятий, находящихся на территории России.

Ликвидация проблем использования тяжёлых РН с токсичным топливом. Традиционно в качестве топлива для «тяжёлых» РН (в СССР/РФ) — использовался гептил, очень токсичное вещество; в наше время данный тип топлива используется на РН Протон-М. В РН «Ангара» будет использоваться экологически чистое топливо на основе керосина; в качестве окислителя будет выступать жидкий кислород; соответственно, такая РН значительно более безопасна при использовании. В будущем возможна сертификация применения РН «Ангары» и для пилотируемых полетов.

Модульность. Позволит упростить доставку готового изделия по железной дороге к месту старта. Модульная концепция построения позволяет создать целое семейство РН: лёгкого класса (на базе 1-го модуля первой ступени с массой полезной нагрузки на низкой околоземной орбите 1,5 т), тяжёлого (до 35 т, состоящего из 7 универсальных ракетных модулей в составе первой ступени).

Полезная нагрузка «Ангары А7» — до 35 тонн, что больше, чем у РН «Протон». Данные технические возможности «Ангары А7» позволят вывести с космодрома Плесецк на геостационарную орбиту полезную нагрузку такой же массы, как и с космодрома Байконур при помощи РН «Протон-М».

В результате создания «Ангары», ГКНПЦ им. Хруничева может занять почти весь российский рынок космических запусков, создав на основе УРМ единую замену для большинства существующих типов ракета-носитель, созданных в СССР: — «Протон» (вместо него «Ангара» А5, А7), «Зенит-2» (производится на Украине, вместо него «Ангара А3»), «Циклон-2/3» (снят с производства на Украине, вместо него «Ангара А1.2») и «Космос-3М» (вместо него «Ангара А1.1»). Без замены оставалось бы только семейство ракет-носителей типа Р-7 (Союз/Молния) и небольшие носители. Методология создания унифицированного ряда ракета-носитель стала основой докторской диссертации первого заместителя Генерального директора ГКНПЦ им.

Хруничева А. А. Медведева, защищенной в 1999 году (в 2001 г. А. А. Медведев был назначен Генеральным директором ГКНПЦ имени М. В. Хруничева).

Для транспортных систем «Ангара А5» стартовым весом 790 тонн и «Ангара А7»

стартовым весом 1154 тонны средний весовой КПД (отношение веса груза доставленного на НОО к полному стартовому весу) в размере:

Ка5 = 25,8 / 790 = 0,0326 и соответственно Ка7 = 35 / 1154 = 0,0300 (!?) Провал весового КПД на более тяжелом варианте ракеты «Ангара А7» заставляет задуматься….

Европейские транспортные системы – ракеты носители третьего поколения

«Ариан 5» (фр. Ariane 5) — европейская ракета-носитель семейства Ариан, предназначена для выведения полезной нагрузки на низкую опорную орбиту (НОО) или геопереходную орбиту (ГПО). Производится Европейским космическим агентством (ЕКА), основной подрядчик — European Astrium Space Transportation (EADS). Ракета продвигается на рынке компанией

Рис. 4 Европейские ракеты носители семейства «Ариан» 5 полеты с 1996 года и «Ариан» 6.

Арианспейс. Запуски происходят с космодрома Куру во Французской Гвиане. РН «Ариан 5»

является основной ракетой-носителем ЕКА и останется таковой по крайней мере до 2023 года, когда должны начать полеты ракеты «Ариан-6». Только за период 1995—2007 гг., Арианспейс разместила заказы на 99 РН в EADS, было произведено 43 запуска, из которых 39 успешных.

В работах участвовали 12 из 14 стран ESA при максимальном финансовом вкладе Франции Французский Национальный центр космических исследований был назначен головным подрядчиком по проекту, В промышленности роль "архитектора" проекта досталась компании "Aerospatiale". Всего в работе над "Ариан-5" участвовали 240 компаний. "Критический смотр", окончательно утвердивший проект "Ариан-5", состоялся в феврале 1994 г. Первый пуск из Гвианского космического центра (CSG) был выполнен 4 июня 1996 г.

Разработка «Ариан 5» заняла 10 лет, стоила 7 млрд долларов США и предназначалась для замены ракеты-носителя ЕКА «Ариан-4». Использование разных вариантов контейнеров полезной нагрузки позволяет одновременный запуск двух-трёх спутников и размещение до восьми микроспутников. Ракета-носитель использовалась для снабжения Международной космической станции (МКС) с помощью автоматических грузовых кораблей.

Стартовая масса «Ариан 5» - 777 тонн, Полезная нагрузка - НОО (т): 16 (G); 21 (ES) Сравнимые ракеты-носители: «Протон-М», «Ангара А5», «Дельта IV», «Атлас V», «Великий поход 5», GSLV Mk.III, «Фалькон 9», H-IIB, Циклон-4. Для транспортной системы «Ариан 5» имеем средний весовой КПД в размере: Кар = 21 / 777 = 0,0270.

Американские транспортные системы – ракеты носители третьего поколения

«Атлас» — семейство американских ракет-носителей для запуска военных и коммерческих полезных нагрузок, разработанных на базе первой американской МБР «Атлас», поступившей на вооружение США в конце 1950-х годов. Первоначально проект был предложен фирмой Convair, на боевое дежурство МБР встала, когда Конвэр принадлежала General Dynamics. Сейчас права на всю серию «Атлас» принадлежат Lockheed Martin. 25 октября 1962 года в разгар Карибского кризиса ракеты SM-65 Atlas были переведены в близкую к максимальной боевую готовность DEFCON-2.

МБР «Атлас» недолго находились на вооружении, так, последнее подразделение было снято с боевого дежурства в 1965 году, они были заменены на ракеты Титан-2 и Минитмен. Ни одна из ракет не была уничтожена: все они были сохранены и использовались затем для запуска спутников или межпланетных зондов. Семейство носителей имеет обширную историю запусков, в том числе пилотируемых, начавшихся с первого американского орбитального полета Джона Гленна 20 февраля 1962 года. В 1986 году, после катастрофы «Челленджера», в США в течение довольно короткого времени произошли ещё и аварии одноразовых ракет-носителей «Титан» и «Дельта», в связи с возникшим дефицитом с консервации была снята ракета «Атлас», произведённая в 1965 году, и успешно запущена после 21 года хранения. Различные конфигурации РН Атлас 2 63 раза совершили полёт в период с 1991 по 2004 год. Атлас 3 была использована только в 6 запусках, между 2000 и 2005 годами. Атлас 5 находится в эксплуатации, ряд её запусков запланирован на 2011 год. Ракеты семейства использовались в разных конфигурациях, в частности, использовались различные вторые ступени и разгонные блоки, такие, как «Центавр» и «Аджена».

«Атла с V» (англ. Atlas V) — одноразовая ракета-носитель семейства РН Атлас, которая первоначально производилась компанией «Локхид», а затем альянсом «United Launch Alliance», сформированным совместно Локхидом и Боингом. Фирма «Аэроджет» разрабатывает и производит твердотопливные ускорители («ТТУ») для ракеты-носителя Атлас V. Сама ракетаноситель, производимая в Денвере (Колорадо, США), состоит из работающей на керосине («RP-1») и жидком кислороде («LOX») первой ступени, которая использует российский жидкостный ракетный двигатель РД-180, и второй ступени на базе разгонного блока «Центавр», который использует в качестве топлива жидкий водород («LН2») и LOX в качестве окислителя. Некоторые конфигурации включают различное количество собранных в пакет ускорителей: в первом случае несколько вариантов использует от одного до пяти ТТУ; во втором случае вариант с общим названием «Хеви» (англ. Heavy,Тяжёлый) предполагает использование ещё двух, схожих с первой ступенью, универсальных ракетных модулей («УРМ»).

Рис. 5 Американские ракеты носители семейства «Атлас» от 2 до 5 полеты с 1991 года.

Начиная с августа 2002 года по ноябрь 2011 года было произведено 28 стартов, при которых была продемонстрирована почти 100 % надежность ракеты-носителя. В ходе полёта 15 июля 2007 года со спутником военной разведки США «L-30», произошла неисправность при функционировании второй ступени, приведшая к её более раннему отключению, в результате чего полезная нагрузка не вышла на расчетную орбиту. Тем не менее, заказчик классифицировал выполнение этого полета как удачное. После возникновения этих проблем, РН Атлас V со стартовым весом 546,7 тонн выполнила 18 успешных стартов на НОО 18,8 тонн, по состоянию на конец осени 2011 года.

Сравнимые ракеты-носители: Дельта-4 - Фалькон 9 - Ариан 5 - Ангара 5 - Протон М - Циклон-4.

Для транспортной системы класса «Атлас 5» средний весовой КПД имеет размер:

Кат = 18,8 / 546,7 = 0,0344.

Китайские транспортные системы – ракеты носители третьего поколения

Китай разрабатывает ракеты-носители «Чанчжэн-5» новейшего поколения. В первый космический полёт ракеты будут запущены в ближайшее время. Сведения об этом опубликовала газета «China Daily» – в интервью с китайским академиком Юй Мэнлунем.

Китайские конструкторы в настоящее время работают одновременно над тремя типами ракет семейства Chang Zheng («Великий поход»). Ракеты должны быть дешёвыми, надёжными, экологически безопасными и иметь возможность для апгрейда. Самая мощная ракета называется «Чанчжэн-5» со стартовым весом 643 тонны. Она сможет выводить на низкие орбиты полезную нагрузку до двадцати пяти тонн, а на геосинхронные орбиты (выше 30 тыс. км) – нагрузку до четырнадцати тонн. Относительно лёгкая ракета «Чанчжэн-6» предназначается для запуска на солнечно-синхронные орбиты, расположенные на высоте 600-800 км, грузов до одной тонны.

Наконец, «Чанчжэн-7» будет производиться с целью вывода на низкие орбиты аппаратов массой до тринадцати с половиной тонн, а на солнечно-синхронные орбиты – до пяти с половиной тонн.

Рис. 6 Китайские ракеты носители семейства «Чанчжэн» - («Великий поход»).

Ведущим разработчиком ракеты-носителя ВП-5 является Лун Лэхао (Long Lehao). Основным назначением ВП-5 будет удовлетворение потребности КНР в выводе грузов на низкую опорную орбиту и геостационарную орбиту в следующие 20—30 лет. Проект был анонсирован в феврале 2001 года с началом развития в 2002 году, первый запуск РН предполагался в 2008 году. Однако финансирование было выделено только в 2007 году, как было сообщено разработчиками проекта в ходе выставки в Дунбэе. 30 октября 2007 года было начато строительство завода для ракетыносителя ВП-5 в городе Тяньцзинь около порта, которую предполагается использовать при доставке крупных блоков РН к стартовым площадкам (доставка центрального блока 5-метрового диаметра возможна в Вэньчан, остров Хайнань.только водным транспортом).

Для транспортной системы «Чанчжэн 5» средний весовой КПД превосходит характеристики всех современных ракетных систем в мире: Кчч = 25 / 643 = 0,0388.

Два последних гвоздя в ящик со сверхтяжелыми ракетами носителями

Сверхтяжелая ракета-носитель «Сатурн 5» использовалась американским аэрокосмическим агентством (НАСА) для программ «Аполлон» и «Скайлэб» между 1967 и 1972 годом, в эпоху пика космической гонки между США и СССР.

РН была разработана в космическом центре Маршалла (Хантсвил, штат Алабама) под руководством бывшего немецкого инженера ракетной техники Вернера фон Брауна, в качестве субподрядчиков в разработке участвовали такие промышленные гиганты, как Боинг, North American Aviation и Douglas Aircraft Company (на данный момент все они закуплены Боингом).

Конструктивно «Сатурн 5» состоял из трех трех ступеней расположенных по поперечной схеме (тандем), все ступени заправлялись жидким топливом, в качестве третьей ступени (блок разгона до Луны) использовалась вторая ступень РН «Сатурн 1». Первая ступень располагала пятью ЖРД двигателями F-1, работавших на керосине и жидком кислороде, данные двигатели являются мощнейшими однокамерными ЖРД в мире (самым мощным ЖРД пока является советский четырехкамерный двигатель РД 170 разработанный для программ «Зенит» и «Энергия»).

По сегодняшний день РН «Сатурн 5» остается мощнейшей работавшей ракетой в истории, как в плане размеров, так и в плане стартовой массы или выводимой на околоземную орбиту полезной нагрузки весом в 115 тонн. Разработанная для американской лунной программы «Аполлон», ракета позволила нашей цивилизации впервые высадить человека на поверхность Луны.

До закрытия программы осуществлено 13 безупречных пусков РН «Сатурн 5», 12 по программе «Аполлон» (3 тестовых, 9 полетов к Луне, 6 из которых увенчались посадкой на поверхность) и 1 по программе «Скайлэб».

Для транспортной ракетной системы «Сатурн 5» стартовым весом 2980 тонн средний весовой КПД (отношение веса груза доставленного на НОО 115 тонн к полному стартовому весу) Ксн = 115 / 2980 = 0,0386.

Рис. 7 Сверхтяжелые ракеты носители первого поколения «Сатурн 5» и «Гукос Н-1».

H-1, H1 (индекс Гукос — 11А52) — советская ракета-носитель сверхтяжёлого класса.

Разрабатывалась с середины 1960-х годов в ОКБ-1 под руководством Сергея Королёва, а после его смерти — под руководством Василия Мишина.

Первоначально предназначалась для вывода на околоземную орбиту тяжёлой (75 т) орбитальной станции с перспективой обеспечения сборки тяжелого межпланетного корабля для полётов к Венере и Марсу. С принятием запоздалого решения по включению СССР в т. н. «лунную гонку», по организации полёта человека на поверхность Луны и возвращения его обратно, программа Н1 была форсирована и стала носителем для экспедиционного космического корабля Л3 в комплексе Н1-Л3 советской лунно-посадочной пилотируемой программы.

Все четыре испытательных запуска Н-1 были неуспешными на этапе работы первой ступени. В 1974 году советская лунно-посадочная пилотируемая лунная программа была фактически закрыта до достижения целевого результата, а несколько позже — в 1976 году — также официально закрыты и работы по Н-1. Вся пилотируемая лунная программа, включая носитель Н-1, была строго засекречена и стала достоянием общественности только в 1989 году. Техническое наименование Н-1 было производным от слова «носитель». Согласно некоторым источникам, в случае успеха и обнародования программы Н-1 должна была получить официальное название «Раска»т или «Наука-1».

Для транспортной ракетной системы «Гукос Н-1» стартовым весом 2950 тонн средний весовой КПД (отношение веса груза доставленного на НОО 118 тонн к полному стартовому весу) в размере: Ксн = 118 / 2950 = 0,0399.

Руководство РКК «Энергия» представляло в свое время приблизительную смету перспективной пилотируемой программы, реализация которой позволит России отправить космонавтов на Луну - для реализации намеченных ранее планов покорения Луны (такая перспективная задача была сформулирована еще в 2012 году) потребуется примерно треть средств, выделяемых на космическую деятельность России до 2025 года. То есть стоимость проекта — около 1 трлн рублей. Основная часть затрат - на создание ракеты-носителя сверхтяжелого класса, которая сначала сможет выводить на орбиту 70–90 т полезной нагрузки, а затем будет модернизирована до 120 т. В принципе появление такой ракеты логично, если перед российской пилотируемой космонавтикой стоит задача достичь Луны. Для этого в РКК «Энергия» уже разрабатывают новый пилотируемый транспортный корабль (ПТК), который также по планам Роскосмоса после 2020 года заменит ныне летающие к МКС «Союзы». По данным РКК «Энергия», бюджет создания комплекса ПТК (кроме самого корабля он включает ракетный блок аварийного спасения, сборочно-защитный блок и целый комплекс наземных средств) составляет 160 млрд рублей в ценах 2012 года.

С точки зрения создания носителя сверхтяжелого класса сумма выглядит объяснимой, но в истории человечества необходимость в создании ракеты таких параметров возникла только один раз в 1961 году. Тогда Кеннеди был политически мотивирован превзойти Советский Союз в космосе, достигнув Луны, - таково экспертное мнение директора по науке космического кластера «Сколково» Дмитрия Пайсона.

Рис.8 Супер-амбициозный лунный проект «Роскосмоса» к Луне и лежащий на боку «Протон-М»

С тех пор ни у кого в здравом рассудке не возникало потребности делать такую большую ракету.

Появление американских шаттлов было обусловлено сложным комплексом предпосылок и лоббирования, система «Энергия-Буран» создавалась скорее с перепугу - реальных задач под нее не было, таких задач нет и сейчас, и насколько всё это реализуемо в нынешних экономических условиях снятия с «нефтяной иглы». Одноразовый полет к Луне за триллион народных денег чтобы без штанов поменять американский флаг на российский триколор рядом со старым лунным артефактом – это по-российски роскошно, - и при этом терять обычные ракеты на старте… В 2011 году крупнейший в России производитель ракет - «ГКНПЦ имени Хруничева»

представил свои подсчеты колонизации Солнечной системы. Создание орбитальных станций вокруг Луны и Марса с последующим строительством постоянно обитаемых баз на самих планетах к 2040–2050 годам было оценено в 4,8 трлн рублей. На сегодняшний день подобные амбициозные планы выглядят чистой космической фантастикой.

Транспортные космические системы «Space Shuttle» и «Энергия Буран»

Спейс Шаттл или просто Шаттл (англ. Space Shuttle — «космический челнок») — американский многоразовый транспортный космический корабль. Шаттлы использовались в рамках осуществляемой НАСА государственной программы «Космическая транспортная система»

(англ. Space Transportation System, STS). Подразумевалось, что шаттлы будут «сновать, как челноки» между околоземной орбитой и Землёй, доставляя полезные грузы в обоих направлениях.

Программа по созданию шаттлов разрабатывалась компанией North American Rockwell по поручению НАСА с 1971 года. При создании системы использовался ряд технических решений для лунных модулей программы «Аполлон» 1960-х годов: эксперименты с твердотопливными ускорителями, системами их отделения и получения топлива из внешнего бака. Всего было

Рис. 9 Транспортные системы первого поколения «Space Shuttle» и «Энергия Буран».

построено пять шаттлов (два из них погибли в катастрофах) и один прототип. Полеты в космос осуществлялись с 12 апреля 1981 года по 21 июля 2011 года. В 1985 году НАСА планировало, что к 1990 году будет совершаться по 24 старта в год, и каждый из кораблей совершит до 100 полётов в космос. На практике же они использовались меньше — за 30 лет эксплуатации было произведено 135 пусков, больше всего полётов (39) совершил шаттл «Дискавери».

Многоразовая транспортная космическая система (МТКС) "Спейс Шаттл" состоит из двух спасаемых твердотопливных ускорителей, являющихся фактически I ступенью, и орбитального корабля с тремя маршевыми кислородно-водородными двигателями и подвесным топливным отсеком, образующими II ступень, при этом топливный отсек является единственным одноразовым элементом всей системы. Предусматривается двадцатикратное использование твердотопливных ускорителей, стократное - орбитального корабля, а кислородно-водородные двигатели рассчитываются на 55 полетов. При проектировании предполагалось, что такая МТКС при стартовой массе 1995-2050 т сможет выводить на орбиту с наклонением 28.5 град. полезный груз массой 29.5 т на солнечно-синхронную орбиту - 14.5 т и возвращать на Землю с орбиты полезный груз массой 14.5 т. Предполагалось также, что количество запусков МТКС может быть доведено до 55-60 в год. В первом полете стартовая масса МТКС "Спейс Шаттл" составляла 2022 т, масса пилотируемого орбитального корабля при выведении на орбиту - 94.8 т, при посадке - 89.1 т.

Разработка такой системы - весьма сложная и трудоемкая проблема, о чем говорит тот факт, что на сегодня оказались не выполненными заложенные в начале разработки показатели по общим затратам на создание системы, стоимости ее запуска и сроки создания. Так, стоимость возросла с 5,2 млрд. дол. (в ценах 1971 г.) до 10,1 млрд. дол. (в ценах 1982 г.), стоимость пуска - с 10,5 млн.

дол. до 240 млн. дол. Не удалось выдержать срок и намечавшегося на 1979 г. первого экспериментального полета. Орбитальная ступень обшита несколькими видами теплозащитных покрытий (в виде 35 тысяч отдельных плиток на основе кремния и кадмия), предохраняющих ее от чрезмерного нагрева и разрушения при прохождении атмосферы Земли при запуске, а также сходе с орбиты и посадке.

"Буран" - советский крылатый орбитальный корабль многоразового использования.

Предназначен для выведения на орбиту вокруг Земли различных космических объектов и их обслуживания; доставки модулей и персонала для сборки на орбите крупногабаритных сооружений и межпланетных комплексов; возврата на Землю неисправных или выработавших свой ресурс спутников; освоения оборудования и технологий космического производства и доставки продукции на Землю; выполнения других грузопассажирских перевозок по маршруту Землякосмос-Земля, решения ряда оборонных задач.

Рис. 10 Многоразовые воздушно-космические орбитальные корабли «Shuttle» и «Буран».

После старта универсальной ракетно-космической транспортной системы "Энергия" с кораблем "Буран" орбитальный корабль вышел на расчетную орбиту, совершил двух-витковый полет вокруг Земли и приземлился в автоматическом режиме на посадочной полосе космодрома Байконур. Успешное выполнение полета и высокоточная посадка в условиях штормового предупреждения метеорологов позволяет сделать вывод, что в целом предполетные аэродинамические характеристики ОК, полученные в результате выполнения обширной программы комплексных расчетно-теоретических и экспериментальных исследований, следует считать достаточно достоверными. Ракета-носитель «Энергия» предназначена для выведения космических аппаратов на низкие, а с использованием разгонных блоков на средние, высокие эллиптические и круговые орбиты. Ракета-носитель «Энергия» при стартовой массе - 2400 т обеспечивает выведение космических аппаратов массой - 100 т на низкие орбиты искусственного спутника Земли, - 18 т на геостационарную орбиту, 32 т к Луне и - 28 т к Венере и Марсу. Ракетаноситель «Энергия» состоит из четырех кислородно-керосиновых боковых ракетных блоков первой ступени, кислородно-водородного центрального ракетного блока второй ступени и стартово-стыковочного блока.

Для транспортных систем «Space Shuttle» и «Энергия Буран» имеем средний весовой КПД (отношение веса груза доставленного на НОО к полному стартовому весу) в размере:

Кss = 94,8 / 2022 = 0,0469 и соответственно Кэб = 100 / 2400 = 0,0416

Термические нагрузки при полетах с гиперзвуковыми (космическими) скоростями

Но важнейшей при полетах с гиперзвуковыми (космическими) скоростями является проблема тепловой защиты наружной поверхности летательного аппарата, напрямую связанная с безопасностью экипажа и сохранности полезной нагрузки. Для примера нос фюзеляжа «Space Shuttle» (соответственно и российской транспортной системы «Энергия Буран», скопированной с американского образца) и передние кромки крыльев, нагревающиеся до 1755К, защищают теплозащитой RCC ("углерод-углерод"), представляющей собой многослойную конструкцию из углеродной ткани, пропитанной фенольной смолой.

Участки, нагревающиеся до 820-1500К, защищают теплозащитой НRSJ на основе кварцевого волокна, которая изготавливается в основном в виде квадратных плиток (общее количество 2000 шт.) размером 15.2х15.2 см при толщине от 19 до 63.6 мм в зависимости от нагрева участка. Участки, нагревающиеся до 680-820К, защищают теплозащитой LRSJ на основе кварцевого волокна, также изготавливаемой в виде квадратных плиток (общее количество 7000 шт.) размером 20.3х20.3 см при толщине 5.1-25.4 мм в зависимости от нагрева участка.

Теплозащита LRSJ почти аналогична теплозащите НRSJ и отличается от нее только покрытием и пигментом, которые обеспечивают ей низкий коэффициент поглощения и высокий коэффициент излучения солнечной радиации. Плитки теплозащиты НRSJ и LRSJ на внешней поверхности имеют покрытие из боросиликатного стекла, обеспечивающее непроницаемость для влаги и требуемые оптические свойства, приклеиваются к изолирующей войлочной подложке из волокна "monex", которая компенсирует неравномерную деформацию обшивки и теплозащиты, а вместе с подложкой - к обшивке шаттла.

Рис. 11 Аэродинамический нагрев воздушно-космических кораблей «Shuttle» и «Буран».

Участки, нагревающиеся до 645К при входе в атмосферу и до 672К на участке выведения, защищены теплозащитой FRSJ, представляющей собой войлок толщиной 4.1-10.2 мм с нанесенной белой силиконовой резиной.

Теплозащиты RСС, НRSJ, LRSJ и FRSJ занимают 3.5% (38 кв.м), 43.2% (475 кв.м), 25.6% (281 кв.м) и 27.7% (304 кв.м) общей площади защищаемой поверхности, а их массовые доли равны 21.5%, 59.7%, 13.2% и 5.6% соответственно, при общей массе теплозащиты 7.164 т.

Потенциально разрушение любой из тысяч керамических плиток ведет к неизбежной аварии и такого рода разрушения могут привести к повторению катастрофы, которая случилась со «Space Shuttle» Columbia. При этом необходимо учитывать фактор размерности – и чем больше такой гиперзвуковой летательный аппарат – тем большее количество керамической плитки будет покрывать его поверхность и вместе с тем больше вероятность повреждения этой защиты.

Для транспортных систем с ракетами-носителями и авиационно-космическими системами первого поколения, средний весовой КПД (отношение веса груза доставленного на НОО к полному стартовому весу) имеет следующую размерность:

Крн = 0,0165 - 0,0388 и Как = 0,0416 -0,0469 Совершенно ясно что даже авиационно космические системы первого поколения значительно эффективнее чисто ракетных систем выведения на космическую орбиту по весовому КПД, однако также велика удельная стоимость вывода.

Основным преимуществом российской космонавтики была более низкая, чем у конкурентов, стоимость вывода на орбиту полезной нагрузки, но на сегодняшний день все меняется.

В середине 2014 года было опубликовано исследование РБК, согласно которому средневзвешенная по количеству запусков последних пяти лет рыночная стоимость доставки максимальной полезной нагрузки на низкую опорную орбиту (НОО) с помощью российских ракет составила $6,3-8,9 тыс./кг. У США этот показатель — $12,5-18,8 тыс./кг, у Европы — $11,0-13,6 тыс./кг. У Китая стоимость доставки грузов на НОО приближается к российскому уровню и составляет $8,1-10,8 тыс./кг. Рыночная стоимость доставки грузов на геопереходную орбиту (ГПО) уже меньше различается по странам и составляет примерно $21-27 тыс./кг у России и $21-32 тыс./кг у США.

Одним из конкурентов российских ракет сейчас является американская ракета Falcon 9.

Минимальная стоимость доставки 1 кг груза на низкую опорную орбиту для ракет Falcon 9 составляет около $4,3 тыс (Стоимость запуска ракеты «Протон» составляет $80-100 млн, ракета может вывести на низкую опорную орбиту 23 тонны груза $3,4-4,4 тыс. за 1 кг).

Наш космический китайский брат практически рядом вместе с железной дисциплиной исполнения процедуры запусков не говоря уже о тотальном контроле за изготовлением ракет-носителей.

При этом очевидно, что чисто ракетные системы практически исчерпали потенциал к развитию, прирост весовой эффективности, весового КПД выражается в тысячных долях процента (!!!), дальнейший прогресс достигается через гигантские финансовые затраты – для примера на программу «Ангара» потрачено 100 млрд руб. (на 2013г.), на «сверхтяжелые»

ракетные монстры потребуется не менее 47,25 миллиардов долларов (!!!).

Обслуживание ракет носителей сверхтяжелого класса сравнимо с обслуживанием небоскреба. То есть здесь имеется принципиальное технологическое препятствие к наращиванию присутствия человека в космическом пространстве, начиная с орбиты Земли и далее в космос. Кроме того и стоимость ракет-носителей и их обслуживание достаточно высоки для существующих систем.

Миниатюризация космических спутников и новые ракеты носители

Необходимо обратить внимание на последние мировые «тренды» космической моды, и на направления развития собственно ракет носителей – яркий пример – это новая ракета Ариан-6 (выше на Рис.3) – от Еврокосмоса, предназначенная для выведения малых полезных нагрузок.

Если в российской «Федеральной космической программы России на 2016-2025 годы (ФКП-2025)» - заложена как прогрессивная разработка всего лишь микро- и наноспутников, к примеру ОАО «Российские космические системы» - микроспутники – вес 10 – 100 кг, вес наноспутников 1 – 10 кг.

Но мировой «тренд» в направлении миниатюризации уже ушел далеко вперед – это пикоспутники весом всего 0,1 - 1 кг -- Стэнфордский университет (проект OPAL,пикоспутники StenSat массой 0,2 кг(!), QuakeSat, CubeSat) и даже фемтоспутники весом до 100 г:

персональный фемтоспутник Sprite (2,5х2,5 см, 0,05 кг) разработки Корнельского университета.

Рис.12 Перспективные изделия пикоспутник StenSat и фемтоспутники нового поколения

В соответствии с наметившейся тенденцией минитюаризации спутников естественно потребность в крупных, а тем более сверхтяжелых ракетах-носителях отпадает, поскольку теперь вывести на орбиту предстоит полезную нагрузку, измеряемую считанными килограммами, и главное определяющее обстоятельство теперь – это количество запусков и их стоимость, то есть одноразовые тяжелые (а тем более сверхтяжелые и сверхдорогие) ракеты, которые стартуют только несколько раз в год также обречены на бездействие.

Для сравнения, чтобы остудить мозги тех, кто хочет иметь сверхтяжелые ракеты, - пример лунная» сверхтяжелая РН «Сатурн-5» – 11273$/кг, цена одного запуска: 1,19 млрд $!

С 1964 года по 1973-й из федерального бюджета США всего было выделено на программу «Сатурн-5» - 6,5 миллиарда долларов. Максимум пришелся на 1966 год — 1,2 миллиарда. С учетом инфляции на программу «Сатурн-5» было за тот период потрачено 47,25 миллиардов долларов в ценах 2014 года. Приблизительная средняя стоимость одного запуска «Сатурн-5» составляла 1,19 миллиарда долларов в ценах 2014 года.

Альтернативные способы запуска на орбиту коммерческих грузов и экипажей

Предлагаемые альтернативные способы вывода коммерческих грузов и экипажей на орбиту, которые в принципе можно реализовать уже сегодня на базе отработанных авиационнокосмических технологий, также не отличаются высоким весовым коэффициентом полезного действия (КПД) при высокой стоимости запуска.

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-космическая система - АКС) получила индекс "Спираль" для первого этапа разработок.

В 1966 году ОКБ-155 А.И. Микояна начинает работу по созданию авиационнокосмической системы "Спираль". Система "Спираль" состояла из 52-тонного гиперзвукового самолета-разгонщика (ГСР), получившего индекс "50-50", и расположенного на нем пилотируемого орбитального самолета (индекс "50") с 54-тонным двухступенчатым ракетным ускорителем. Разгонщик достигал гиперзвуковой скорости 1800 м/с, а после разделения ступеней на высоте 28-30 км возвращался на аэродром. Орбитальный самолет с помощью ракетного ускорителя, работающего на жидком топливе, выходил на рабочую орбиту. Проект был свернут в начале 1970-х. Космический беспилотный аппарат БОР-4 (в рамках проекта "Буран") представлял собой вдвое уменьшенную копию орбитального самолета "Спираль". На нем в 1980-х отрабатывалась теплозащита и другие технические решения для "Бурана".

В соответствии с требованиями заказчика конструкторы взялись за разработку многоразового двухступенчатого ВКС, состоящего из гиперзвукового самолета разгонщика (ГСР) и военного орбитального самолета (ОС) весом 6800 кГ с ракетным ускорителем. Старт системы полным с весом 130000 кГ предусматривался горизонтальный, с использованием разгонной тележки, отрыв происходил на скорости 380-400 км/ч. После набора с помощью двигателей ГСР необходимых

Рис. 13 Многоразовая авиационно-космическая система «Спираль» первого поколения.

скорости и высоты произойдет отделение ОС и дальнейший разгон произойдет с помощью ракетных двигателей двухступенчатого ускорителя. Ввиду верхней компоновки запускаемых орбитальных самолетов (из зоны турбулентности за крылом и скачков уплотнения) данная схема практически неработоспособна и опасна в реальной эксплуатации, и здесь не используется весь потенциал от подъемной силы крыла на всех этапах, система не является полностью многоразовой.

Для транспортной системы «Спираль» имеем средний весовой КПД в размере:

Ксп = 6,8 / 130 = 0,0523.

Аналогична по верхней компоновке и многоразовая двухступенчатая авиационно космическая система (АКС) – МиГ АКС второго этапа, и те же принципиальные минусы конструкции, компоновки и включая гиперзвуковые режимы самолета разгонщика.

Рис.14 Авиационная система запуска типа «МАКС» и самолет SR-71 с дроном

Используемая для установки и запуска верхняя компоновка дополнительных блоков (дронов - drone) весьма неудачна с точки зрения отрыва от транспортного самолета во время полета на максимальных режимах. Здесь над верхней поверхностью крыла и фюзеляжа развивается обширная зона турбулентности, и дополнительно на сверхзвуковых режимах концентрируются скачки уплотнения, что в подобных обстоятельствах привело к разрушению и гибели самолета SRпри сходе с него экспериментального дрона типа D-21, который предполагалось сделать затем прототипом будущих систем для наземного аэродромного старта.

Поэтому такие системы (и украиньская система «МАКС») - похоже тоже не полетят никогда.

Причем система запуска типа «МАКС» нуждается в строительстве дополнительной платформы и стапелей с манипуляторами для погрузки и обслуживания водружаемых сверху дополнительных блоков из ракетных ступеней, что усложняет обслуживание и увеличивает стоимость пусков.

Рис. 15 Дополнительные платформы и стапели типа «МАКС» для погрузки на самолет

Агентство ДАРПА (Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) инициировало экспериментальный программу РАСКАЛ (Rapid Access Small Cargo Affordable Launch (RASCAL) rascal - англ. – «негодяй», - для исследования способа недорогого вывода на орбиту небольших полезных нагрузок. Этот проект имеет те же минусы – из-за неудачной верхней компоновки, однако в нем впервые была исследована система MIPCC обеспечивающая работу современных авиационных двигателей ТРДДФ при повышенных скоростях и высотах полета.

Когда в начале 70-х годов всем стало ясно, что создание в США МТКС «Спейс-Шаттл» это реальность, а не очередной миф, во что очень хотелось верить руководству страны, так как все понимали, какими затратами это ляжет на экономику всей страны, Минавиапром в числе многих других предприятий стал все больше привлекать ЭМЗ Мясищева к работам по космической тематике. Результатом этих работ явился проект одноступенчатого воздушно-космического самолета М-19 с горизонтальным взлетом и посадкой, с ядерной двигательной установкой, размерность которого должна была обеспечить выведение такого же полезного груза (30 т), какой был заявлен для американской МТКС «Спейс Шаттл». Учитывая высокий риск и сложность создания подобной системы программа создания МТКС М-19 носила поэтапный характер.

Для ускорения сроков создания многоразовой космической системы в СССР на первом этапе прототип ВКС мог бы использоваться в качестве гиперзвукового бомбардировщика со скоростями полета М~6,0 на высотах до Н~30 км и с дальностью полета порядка 10000 км. или в качестве самолета разгонщика, способного выводить на опорную орбиту орбитальную ступень весом 40 т.

Рис.16 Одноступенчатая авиационно космическая система вывода М-19 и программа РАСКАЛ По уровню современных технологий одноступенчатые системы в настоящее время нереальны вследствие чрезмерной массы конструкции при малом относительном весе полезной нагрузки выводимой в космос, и при этом - огромной внешней поверхности, подверженной воздействию высоких температур. Сегодня нет реальной и практической возможности выполнить эффективную защиту и охлаждение огромной внешней поверхности.

В ответ на разработку в США транс-атмосферного бомбардировщика «Икс-30» («Х-30», «NASP») вышли постановления Правительства СССР от 27 января и 19 июля 1986 года о создании советского эквивалента. 1 сентября 1986 года Министерство обороны выпустило техническое задание на одноступенчатый многоразовый воздушно-космический самолет (МВКС). МВКС должен был обеспечить эффективную и экономичную доставку грузов военного назначения на околоземную орбиту. На конкурс были представлены проекты ОКБ Туполева («Ту-2000»), ОКБ Яковлева («МВКС») и НПО «Энергия» («ВКС»).

Одним из последних стал проект, получивший обозначение самолет «Ту-2000», с комбинированной силовой установкой, построенной на комбинации двигателей принципиально различного типа: ТРД + ПВРД + ЖРД (на тепловыделяющих элементах с использованием ядерной силовой установки). «Ту-2000Б» проектировался как двухместный бомбардировщик с дальностью 10 000 километров и взлетным весом 350 тонн. Шесть двигателей с питанием на жидком водороде должны были обеспечить скорость в 6 Махов на высоте 30 километров.

Экспериментальный «ВКС» второго этапа должен иметь взлетную массу до 210–280 тонн.

Подобный аппарат сможет доставлять на околоземную орбиту 200–400 километров полезный груз от 6 до 10 тонн. По компоновке он будет повторять экспериментальный «Ту-2000А», но на нем планируется устанавливать более мощный ШПВРД, число ТРД увеличить до шести.

Для транспортной системы «Ту-2000» имеем средний весовой КПД в размере:

Кту = 10 / 240 = 0,0416.

Рис.17 Одноступенчатые авиационно космические системы запуска Ту-2000 (и аналог МиГ-2000) Те же самые большие грабли в виде низкой энергетической эффективности (подмененной ядерной силовой установкой – потенциальный Чернобыль при любой аварии) и гигантской внешней поверхности покрытой теплозащитными пластинами как «Space Shuttle» («Буран»).

По утверждению специалистов КБ Туполева, на сегодняшнем этапе весь объем научноисследовательских и конструкторских работ по проекту можно выполнить за 13–15 лет с начала необходимого финансирования. Стоимость постройки одного «Ту-2000» (при затратах на опытноконструкторские работы в 5,29 миллиарда долл.) составит около 480 миллионов долл.

Предполагаемая цена запуска 13,6 миллиона долл. (при периодичности - 20 пусков в год).

Уровень тепловых нагрузок в критической точке при возвращении одноступенчатой системы с орбиты будет в 2 - 3 раза больше, чем у аппарата Space Shuttle. Второй крупнейший комплекс проблем связан с созданием силовой установки одноступенчатого аппарата. Ни один из современных воздушно-реактивных двигателей (ВРД) даже в принципе не способен работать во всем диапазоне скоростей от взлетной до орбитальной (числа Маха полета от 0 до 25). И при этом для одноступенчатой системы мал удельный вес полезной нагрузки и чрезвычайно высокая удельная стоимость вывода 1кГ полезного груза на околоземную орбиту.

В США началось строительство гигантского космолета, который сможет осуществлять запуск ракет и доставлять грузы на Международную космическую станцию. Специалисты утверждают, что с появлением такого летательного аппарата начнется новая эра в покорении космоса. Система «Стратоланч» («Stratolaunch») с нижней подвеской дополнительных блоков из ракетных ступеней наиболее оптимальна - как в отношении простоты в обслуживании, так и в отношении безопасного отрыва от носителя, поэтому система будет запущена в эксплуатацию.

Целью проекта Stratolaunch стало создание системы воздушного запуска ракет и строительство гигантского космолета. В 2004 году Пол Аллен уже участвовал в проекте по изготовлению подобного аппарата, тогда в команде с американским аэрокосмическим конструктором Бертом Рутаном был построен частный космический аппарат SpaceShipOne - продукт компании Virgin Galactic для туристических полетов в космос.

В 2010 году был осуществлен пробный полет следующей версии корабля SpaceShipTwo.

Космический корабль Ричарда Брэнсона под названием Virgin Galactic SpaceShipTwo успешно завершил свой первый полёт с экипажем на борту. Он взлетел над пустыней Мохаве в Калифорнии в июле этого года. На сегодняшний день компания получила более 300 заказов и около $45 000 000 в депозит. Компания просит $200 000 за один билет для совершения 2,5-часового полёта.

И теперь в планах Алена и Рутана – создание более совершенной и многофункциональной многоразовой системы космического запуска Stratolaunch.

Рис.18 Американский SpaceShipTwo - продукт компании Virgin Galactic версии корабля SpaceShipOne 13 декабря 2012 года на конференции в Сиэтле было объявлено о начале строительства этого уникального транспортного средства. На первом этапе космолет Stratolaunch будет использоваться для доставки на орбиту государственных и коммерческих грузов, а после полноценной проверки надежности всех систем - в качестве транспортного средства в космическом туризме.

Рис.19 Американский воздушно космический старт - «Стратоланч» от компании Stratolaunch Systems Новый летательный аппарат позволит в значительной мере снизить стоимость космических запусков и сократить расходы на подготовку орбитальных полетов. Автор идеи планирует изменить технологию запуска на орбиту ракетоносителей. В будущем вместо дорогостоящей стартовой площадки, построенной на базе наземного космодрома, будет использоваться гигантский пилотируемый самолет. За счет уменьшения гравитационных потерь повысится грузоподъемность ракеты-носителя. Современная система запусков построена таким образом, что большая часть средств уходит на поднятие ракетоносителя от земной поверхности.

В случае использования «Стратоланч» очевидным источником экономии станет снижение затрат на дополнительный объем топлива и на трудоемкую организацию стартового комплекса.

Рис.20 Запуск с помощью самолета-разгонщика «Стратоланч» разных полезных нагрузок.

Строительство космолета ведется специалистами американской авиастроительной компании Берта Рутана Scaled Composites в ангаре космодрома Air and Space Port на территории калифорнийской пустыни Мохаве.Система соединения ракеты и самолета в единое целое будет разрабатываться специалистами компании Dynetics. Тестовый запуск аппарата Stratolaunch должен был состоятся в 2015 году, а первый коммерческий полет был запланирован на 2016 год.

Введенный в эксплуатацию космолет Stratolaunch будет базироваться на крупнейшем космодроме Космического центра НАСА им. Кеннеди в американском штате Флорида.

Однако подобная система запуска имеет малую относительную массу поднимаемого в воздух груза - не более 0.33 от полной стартовой массы, скорость полета самолета меньше скорости звука (1М – Мах – скорость звука), высоту полета самолета около 8-9 километров, и поэтому имеет довольно низкую весовую эффективность. Однако средняя удельная стоимость вывода на низкую околоземную орбиту 1 кг полезного груза будет в диапазоне 1000-2000$/кг.

Рис.21 Примочки для «Стратоланч»: Вторая ступень самолет-разгонщик XS-1 и третья ступень X-37В.

Система «Стратоланч» с нижней подвеской дополнительных блоков из ракетных ступеней пока наиболее оптимальна - как в отношении простоты в обслуживании, так и в отношении безопасного отрыва от носителя. Под самым носом у супер профессионалов из Роскосмоса практически создана отличная космическая транспортная система, и система скоро будет запущена в эксплуатацию. В качестве второй разгонной ступени наиболее вероятно будет использоваться новый гиперзвуковой американский аппарат XS-1, а в качестве третьей космической ступени имеется несколько претендентов от различных компаний. В качестве основного выступает хорошо проверенный на практике космоплан X-37B,C и другие его модификации, ну а для доставки в космос астронавтов имеется множество оригинальных проектов, рассматриваемых далее.

На пятки Роскосмосу и НАСА наступает индийский ракетоплан Avatar. Ракетоплан является двухступенчатым многоразовым космопланом, способным к горизонтальному взлету и посадке, который разрабатывается министерством обороны Индии совместно с Индийской организацией космических исследований и другими научно-исследовательскими институтами; он Рис.22 Индийский ракетоплан Avatar - это многоразовая копия американского космоплана Х-37В может быть использован для более дешевых запусков военных и гражданских спутников.

Ожидается, что он будет способен доставлять полезный груз массой до 1000 кг на низкую околоземную орбиту. Это будет самый дешевый способ доставки материалов в космос, около US $ 67/kg. Каждый новый ракетоплан, как ожидается, выдержит не менее 100 запусков.

Концепция заключается в разработке аппарата, который сможет взлетать с обычного аэродрома, собирать воздух по пути, выделять из него кислород и хранить его на борту в качестве топлива.

Avatar RLV впервые было анонсирован в мае 1998 года на "Аэро Индия 98" в Бангалоре.

Предполагается, что он будет размером с истребитель МиГ-25 и сможет доставить от 500 кг до 1000 кг полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту с очень небольшими затратами.

Avatar будет весить всего 25 тонн, в которой 60 процентов массы будет составлять водородное топливо. Кислород, необходимый транспортному средству, собирается из атмосферы, тем самым уменьшая необходимость хранить кислород во время запуска. Далее он сможет подняться на 100-километровую орбиту и запустить спутник весом до одной тонны.

Новые перспективные космические корабли для ближнего космоса

Boeing X-37 — экспериментальный орбитальный самолёт, созданный для испытания будущих технологий запуска на орбиту и спуска в атмосферу. Этот беспилотный космический корабль многоразового использования является увеличенной на 20 % производной от X-40.

Космолёт предназначен для функционирования на высотах от 200—750 км, способен быстро менять орбиты, маневрировать, может выполнять разведывательные задачи, доставлять небольшие грузы в космос (также и возвращать). Программа создания X-37 была начата в 1999 году NASA совместно с Boeing. В ноябре 2002 c Boeing был заключен новый контракт на $301 миллион. Он предусматривал создание 2 экспериментальных аппаратов — X-37A для атмосферных испытаний и X-37B для орбитального полёта. В июле 2003 провёл наземные испытания X-37A (Approach and Landing Test Vehicle, ALTV), предназначенного для отработки маневрирования и захода на посадку. После ряда задержек 13 сентября 2004 года разработка X-37 была передана из НАСА в Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA).

Первый тестовый полёт X-37A — испытание путём сбрасывания, был совершён 7 апреля 2006 года, при посадке аппарат выкатился за пределы ВПП и повредил носовую стойку шасси. Ещё два свободных полета путем сбрасывания были совершены 18 августа и 26 сентября 2006.

17 ноября 2006 года ВВС США объявили, что они будут продолжать развивать орбитальный проект X-37B Orbital Test Vehicle (OTV).

Рис.23 Перспективный космоплан Boeing – новый проект X-37B Orbital Test Vehicle (OTV).

Цели, для которых ВВС США собирается использовать орбитальный самолёт, не разглашаются.

Согласно официальной версии основной его функцией станет доставка на орбиту грузов. По другим версиям X-37 будет применяться в разведывательных целях. По мнению экспертов вышеупомянутые предположения несостоятельны ввиду экономической нецелесообразности, а наиболее правдоподобным предназначением этого аппарата является обкатка технологий для будущего космического перехватчика, позволяющего инспектировать чужие космические объекты и, если нужно, выводить их из строя кинетическим воздействием. Такое предназначение аппарата полностью соответствует документу «Национальная космическая политика США» 2006 года, провозглашающему право США частично распространить национальный суверенитет на космическое пространство. В январе 2012 года высказывалось предположение, что находившийся на орбите с 5 марта 2011 года X-37B (OVT-2) использовался для слежения за китайским модулем Тяньгун-1, запущенным в сентябре 2011 года. Однако, анализ орбиты аппарата продемонстрировал, что он ни разу не приближался к китайскому аппарату так близко, чтобы наблюдение могло иметь смысл. Перед первым запуском ВВС США заявляло, что X-37B имеет в технических требованиях условие нахождения на орбите свыше 270 дней. Во время третьего полёта космический корабль находился на орбите 674 дня.

Dragon - Такси до космической станции. Когда в 2002 году Элон Маск учредил свою компанию Space Exploration Technologies, или SpaceX,- скептики не видели в этом никаких перспектив. Однако уже к 2010 году его стартап стал первым частным предприятием, сумевшим повторить то, что было до того времени епархией государства. Ракета Falcon 9 вывела на орбиту беспилотную капсулу Dragon. Следующий шаг на пути Маска в космос – разработка на базе капсулы многоразового использования Dragon аппарата, способного нести людей на борту. Он будет носить имя DragonRider и предназначается для полетов к МКС. Используя новаторский подход как в конструировании, так и в принципах эксплуатации, компания SpaceX заявляет, что перевозки пассажиров обойдутся всего по $20 млн за одно пассажиро-место (пассажиро-место в российском «Союзе» обходится сегодня США в $63 млн).

Рис.24 Американские космические корабли - капсула «Dragon» и шаттл «Dream Chaser»

Dream Chaser - Потомок космического челнока. Конечно, у космических самолетов есть определенные достоинства. В отличие от обычной пассажирской капсулы, которая, падая сквозь атмосферу, может лишь слегка корректировать траекторию, шаттлы способны осуществлять при спуске маневры и даже менять аэродром назначения. Кроме того, их можно использовать повторно после краткого сервисного обслуживания. Однако катастрофы двух американских челноков показали, что и космические самолеты отнюдь не идеальное средство для орбитальных экспедиций. Во-первых, возить грузы на тех же аппаратах, что и экипажи, дорого, ведь, используя чисто грузовой корабль, можно сэкономить на системах безопасности и жизнеобеспечения.

Во-вторых, крепление шаттла сбоку к ускорителям и топливному баку повышает опасность повреждения от случайно отвалившихся элементов этих конструкций, что и стало причиной гибели челнока Columbia. Однако компания Sierra Nevada Space Systems клянется, что сумеет обелить репутацию орбитального космического самолета. Для этого у нее есть Dream Chaser – крылатый аппарат для доставки экипажей на космическую станцию. Уже сейчас компания борется за контракты NASA. В конструкции Dream Chaser избавились от основных недостатков, характерных для старых космических челноков. Во-первых, теперь грузы и экипажи намерены возить по отдельности. А во-вторых, теперь корабль будет монтироваться не сбоку, а наверху ракеты-носителя Atlas V. При этом все достоинства шаттлов сохранятся. Суборбитальные полеты аппарата были назначены на 2015-2016 годы.

New Shepard - Секретный корабль от Amazon. Джефф Безос – 49-летний основатель компании Amazon.com и миллиардер со своим видением будущего – уже более десяти лет воплощает в жизнь тайные планы по освоению космоса. Из своего 25-миллиардного капитала Безос вложил уже многие миллионы в дерзкое начинание, которое получило имя Blue Origin. Его аппарат будет взлетать с экспериментальной стартовой площадки, которая построена (разумеется, с одобрения FAA) в глухом углу Западного Техаса. В 2011 году компания опубликовала кадры, на которых видна подготовленная к испытаниям конусообразная ракетная система New Shepard. Она взлетает вертикально на высоту в полторы сотни метров, зависает там на некоторое время, а затем плавно опускается на землю с помощью реактивной струи. Согласно проекту, в будущем ракетаноситель сможет, забросив капсулу на суборбитальную высоту, самостоятельно вернуться на космодром, используя собственный двигатель. Это гораздо более экономичная схема, чем вылавливание использованной ступени в океане после приводнения. После того как в 2000 году интернет-предприниматель Джефф Безос основал свою космическую компанию, он три года хранил в тайне сам факт ее существования. Компания запускает свои экспериментальные аппараты (наподобие той капсулы, которая изображена на фото) с частного космопорта в Западном Техасе.

Рис.25 Американские космические корабли - капсула «New Shepard» и корабль «SpaceShipTwo»

Для информации: успешные шаттлы - SpaceShip One и Black Knight компании Скэйлд Композитс – (Scaled Composites, LLC - 1624 Flight Line Mojave, CA. - http://www.scaled.com SpaceShipTwo - Пионер в туристическом бизнесе. Первый из аппаратов SpaceShipTwo разбит во время испытательного полета. В будущем будут построены еще четыре таких же аппарата, которые начнут возить туристов. В очередь на полет записались уже 600 желающих, включая и таких знаменитостей, как Джастин Бибер, Эштон Кутчер и Леонардо Ди Каприо.

Аппарат, построенный знаменитым конструктором Бертом Рутаном в сотрудничестве с магнатом Ричардом Брэнсоном, владельцем компании Virgin Group, заложил основу будущего космического туризма. Почему бы не катать в космос всех желающих? В новой версии этого аппарата смогут разместиться шесть туристов и два пилота. Путешествие в космос будет состоять из двух частей.

Сначала авиаматка WhiteKnightTwo (ее длина – 18 м, а размах крыльев – 42) поднимет аппарат SpaceShipTwo на высоту 15 км. Затем реактивный аппарат отделится от самолета-носителя, запустит собственные двигатели и рванет в космос. На высоте 108 км пассажиры отлично рассмотрят и кривизну земной поверхности, и безмятежное сияние земной атмосферы – и все это на фоне черных космических глубин. Билет стоимостью в четверть миллиона долларов позволит путешественникам наслаждаться невесомостью, но всего лишь четыре минуты.

Lynx – с полосы – прямо в космос. В калифорнийской компании XCOR Aerospace (штабквартира в Мохаве) полагают, что у них в руках ключ к самым дешевым суборбитальным полетам.

Компания уже продает билеты на свой 9-метровый аппарат Lynx, рассчитанный всего на двух пассажиров. Билеты стоят $95 000. В отличие от других космических самолетов и пассажирских

Рис.26 Американский космический корабль - шаттл «Lynx» и японский шаттл «Хоуп»

капсул, Lynx для выхода в космос не нуждается в ракете-носителе. Запустив специально разработанные под этот проект реактивные двигатели (в них будет сжигаться керосин с жидким кислородом), Lynx взлетит с полосы в горизонтальном направлении, как это делает обычный самолет, и лишь разогнавшись, круто взмоет по своей космической траектории.

Космический корабль, названный Нope («Хоуп»), предназначался для обслуживания японского модуля JEM орбитальной станции «Фридом». Стартовая масса «Хоуп» составляла 10 тонн, посадочная масса - 8 тонн, а вес выводимой в грузовом отсеке полезной нагрузки - 1 тонну.

Длина крылатого аппарата 10 метров, размах крыльев - 9,2 метра. Стыковка с орбитальной станцией, а также посадка корабля на аэродром проходят в автоматическом режиме.

В 90-х годах «Хоуп» был переименован в HTV — транспортный корабль, выводимый Н-2. Уже были созданы и испытаны масштабные модели OREX, HYFLEX и ALFLEX. Аппарат OREX массой 865 кг представлял собой конус диаметром 3,4 метра и высотой 1,46 метра. После выведения на орбиту 3 февраля 1994 года ракетой-носителем Н-2 он получил название «Рюсей»

(«Метеор»). Основной задачей этого аппарата явилось испытание теплозащиты для транспортного корабля Нope. Аппарат HYFLEX массой 1054 кг имел форму несущего тела и был предназначен для исследования проблем входа в плотные слои атмосферы и испытания теплозащиты. Он был запущен 11 февраля 1996 года с космодрома Танегасима с помощью двухступенчатой твердотопливной ракеты-носителя J-1, которая вывела его на суборбитальную траекторию.

Аппарат успешно прошел все стадии полета и благополучно приводнился. Внешне аппарат Нope-Х напоминает шаттл в миниатюре, но с двойным V-образным килем. Максимальный взлетный вес аппарата составляет 13,5 тонн, а посадочный вес — 11 тонн. Посадка его на ВПП длиной до 2 км производится в автоматическом режиме. Японские специалисты надеются, что при удачном исходе можно будет перейти к проекту пилотируемого многоразового корабля.

"Клипер", Россия, с 2000 года. Разрабатываемый новый космический корабль с многоразовой кабиной для доставки экипажа и грузов на околоземную орбиту и орбитальную станцию. Вертикальный запуск ракетой "Союз-2", посадка горизонтальная либо парашютная.

Экипаж - 5-6 человек, стартовая масса корабля - до 13 т, посадочная масса - до 8,8 т.

Пилотируемый космический корабль, ПКК "Клипер" представляет собой многоразовый многоцелевой космический корабль, который может использоваться как в пилотируемом, так и в беспилотном (автоматическом) режиме.

В 2004 г. в РКК "Энергия" начались предэскизные работы по уточнению конструктивнокомпоновочной схемы корабля и состава бортовых систем. В результате этого в первоначальный проект были внесены некоторые изменения. В частности, была кардинально переработана системы аварийного спасения (САС), изменилось расположение двигателей причаливания и ориентации, в системе электроснабжения также было решено отказаться от солнечных батарей в пользу электрохимического генератора.

Рис.27 Российский пилотируемый космический корабль, ПКК "Клипер" от РКК "Энергия"

В 2004 г.

была начата разработка "крылатой схемы" корабля, поскольку данный вариант в наибольшей степени соответствует условиям комфортного спуска в атмосфере и посадки:

крылатые возвращаемые аппараты обладают высоким аэродинамическим качеством, как на гиперзвуковых, так и на дозвуковых скоростях, благодаря чему экипаж испытывает лишь незначительные перегрузки на участке спуска. Кроме того, обеспечивается возможность аэродинамического маневра (-1500-2000 км) и горизонтальная (самолетная) посадка на аэродром с использованием колесного шасси. Посадка на аэродром исключает необходимость задействования дорогостоящих средств Поисково-спасательной службы (ПСС). Не требуются парашютная система, двигатели мягкой посадки, посадочное устройство, т.е. одноразовые системы, замена которых требуется после каждого полета, но размещение посадочных устройств типа шасси на существующей компоновке «Клиппера» весьма и весьма проблематично.

Новые перспективные космические корабли для среднего космоса Рис.28 Американский модульный пассажирский космический корабль - станция «Orion»

Это американский модульный пассажирский космический корабль Orion. Полеты на околоземную орбиту NASA уже без сожаления уступило частным компаниям, однако от претензий на дальний космос агентство еще не отказалось. К планетам и астероидам, возможно, полетит многоцелевой обитаемый аппарат Orion. Он будет состоять из капсулы, состыкованной с модулем, который, в свою очередь, будет заключать в себе силовую установку с запасом топлива, а также жилой отсек. Первый испытательный полет капсулы был запланирован на 2014 год. Для полета и выведения в космос ракетой-носителем Delta, при этом капсула должна вернуться в атмосферу и приземлиться в воды Тихого океана.

«Мы все больше думаем о Марсе, – говорит Дэн Дамбахер, заведующий в NASA отделом разработки исследовательских систем, – как о нашей главной цели». Правда, некоторые критики говорят, что подобные претензии несколько чрезмерны. Проектируемая система столь огромна, что NASA сможет использовать ее не чаще, чем раз в два года, так как один ее запуск будет обходиться в $6 млрд.- в случае применения тяжелых ракет носителей для последовательного вывода модулей корабля «Орион» на орбиту. Сборка такой конструкции в космосе не представляет сложности на примере эксплуатации модульных конструкций международной станции. Однако для снижения общей стоимости запусков необходимо введение в эксплуатацию система «Стратоланч»

(«Stratolaunch») от компании Stratolaunch Systems, что позволит оптимизировать затраты.

Новый полностью многоразовый ВКС с аэродромным стартом (ВКС МАС) Создание совершенного средства доставки полезной нагрузки на орбиту Земли Поскольку традиционные авиационные и космические технологии практически исчерпали себя, дальнейшее их использование дает незначительные результаты при существенных затратах, необходимы новые перспективные проекты созданные на стыке различных технологических направлений. Прообраз – это ракетно-космические комплексы «Буран» и «Space Shuttle» - которые опережали свое время и были довольно дороги в эксплуатации. Сейчас наметилась тенденция к новому витку развития перспективных многоразовых воздушно космических средств выведения на орбиту подобных системам «Стратоланч» («Stratolaunch») с XS-1 и «Avatar», - с максимальным использованием бесплатной аэродинамической подъемной силы, то есть в конструкциях новых воздушно космических летательных аппаратов обязательно присутствуют крылья и подобные воздушно космические самолеты (ВКС) относятся к компетенции авиационной промышленности и только отдельные их части могут относиться к космической отрасли.

Главная Задача - создание совершенного средства доставки полезной нагрузки на орбиту Земли, выполненного на базе современных технологий, в виде воздушно-космического самолета с аэродромным стартом (ВКС МАС) - полностью многоразового и простого в эксплуатации.

Задача решаема на стыке двух технологий, авиационной и космической, если разбить ее на более простые составляющие и правильно расставить основные алгоритмы, - разумеется опираясь на основополагающие аксиомы и постулаты.

Аксиомы:

1. Воздушно космический самолет (ВКС) должен быть многоступенчатым - для увеличения энергетической эффективности, - для базового варианта достаточно трех ступеней – здесь при необходимости возможно применение разгонного блока (РБ).

2. Воздушно космический самолет (ВКС) должен быть крылатым и использовать аэродинамическую подъемную силу на всех этапах полета - так как данный принцип полета в атмосфере самый экономичный на уровне современных технологий.

3. Первая ступень развивает сверхзвуковую скорость полета при достаточной удельной тяге авиационных турбо-реактивных двухконтурных двигателей (ТРДДФ).

Такая схема в результате представляет собой полностью многоразовый аппарат (ВКС МАС, имеющий высокие технические и экономические характеристики, обеспечивается гарантированное спасение полезной нагрузки и экипажа на всех этапах полета при возможных авариях или боевых повреждениях. Значительно снижаются термические нагрузки на первую и вторую ступень и обеспечивается простота раздельного обслуживания ступеней и эксплуатации всей системы..

Постулаты:

1. Воздушно космический самолет (ВКС) в целом осуществляет взлет и все его ступени по отдельности осуществляют посадку на взлетно-посадочную полосу (ВПП), управление первой и второй ступеней – автопилот и дистанционное.

2. Максимальное использование на ВКС более экономичных авиационных турбореактивных двухконтурных двигателей (ТРДДФ) и гиперзвуковых прямоточных воздушнореактивных двигателей (ГПВРД).

3. Закладка в конструкцию решений и вариантов для будущей модернизации ВКС и применение простых и компактных компоновок с нижним или передним расположением ступеней.

В результате отпадает необходимость в использовании и содержании дорогого космодрома и увеличивается весовая эффективность и экономичность всей системы в целом. Прототип – базовый вариант позволяет создавать на его основе типоразмеры воздушно-космических самолетов (ВКС) с различным стартовым весом и разным назначением.

После некоторых размышлений для исходной точки проекта выбираем реальные самолетыаналоги которые имеют непревзойденные летные технические характеристики на уровне современных земных технологий – максимальные скорость и высоту полета.

Рис.29 Лучшие аналоги по аэродинамике шаттла при работе первой ступени - МИГ-31 и SR-71 На сегодняшний день выбор довольно невелик – имеется всего два самолета с такими данными – это известный американский самолет-шпион SR-71 а также российский перехватчик МиГ-31.

Конечно самолет SR-71 это непревзойденная вершина авиационного искусства, и скорость полета

Рис.30 Новый воздушно-космический самолет и аналог по аэродинамике – самолет МИГ-31

3,2 Маха тому подтверждение, просто шедевр аэродинамики от великого конструктора Келли Джонсона, чрезвычайно дорогой и сложный. Другой вариант – простые прямоугольные формы самолета МиГ-31, развивающего аэродинамику предыдущей модели МиГ-25, также обладает Рис.31 Новый воздушно-космический самолет – базовый вариант со взлетным весом 80 тонн.

высокой скоростью полета на ограничителе до 2,83 Маха и большой высотой полета. Оба самолета достойные кандидаты для применения авиационной технологии для воздушнокосмических супер шаттлов.

После недолгих размышлений теперь выбираем общую аэродинамическую форму нового воздушно-космического самолета похожей на форму самолета МиГ-31, то есть аэродинамическое качество при этом также не хуже. И даже выше, поскольку суммарная площадь горизонтальных плоскостей шаттла выше чем у аналога, - при этом надо заметить, что форма этих плоскостей позаимствована от самолета SR-71, - хоть что-то взять с великолепного летательного аппарата.

В результате имеем воздушно-космический самолет в сборке внешне очень похожий на обычный атмосферный самолет, который теперь предстоит разделить на три ступени. Для определенности выбираем взлетный вес данного ВКС как базового варианта и прототипа - 80 тонн (что кстати близко к стартовому весу самолета SR-71) и для него далее рассчитываем все остальные взлетные характеристики и остальные технические и экономические показатели.

Рис. 32 Полный базовый вариант супер шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо» - «Черный Дракон»

Результатом решения неординарной задачи по созданию летательного аппарата нового типа и поколения - полностью многоразового воздушно космического самолета (ВКС) с аэродромным стартом – впервые в России от ООО "Авиационные Космические Разработки" (Aerospace Research Keeping LLC), главный конструктор Гребенщиков Виктор Павлович появился новый ВКС - проект класса «Сибиряк» (патент Российской Федерации 121796 RU U1) – а также линейка конструктивных типоразмеров ВКС с различным взлетным весом.

Это эксклюзивная концепция единого исходного конструктива – когда на основе одного прототипа ВКС (базового варианта) однажды созданного в виде полной числовой (электронной модели) – при этом затраты на проектирование практически однократные – далее только затраты на масштабирование по коэффициентам подобия для разных взлетных весов и других модификаций для разных задач авиации и космонавтики, - остальное решают современные компьютерные программы.

Базовый вариант – воздушно-космический самолет (ВКС) – шаттл СиР-80 «Десперадо» в полной красе и при всех прибамбасах будет очень черным и будет носить имя «Черный Дракон» очень похож на изображении ниже – даже НАТО уже присвоило код «Black Dragon».

Ниже приводятся трехмерные графические изображения основных частей (ступеней) для базового варианта. Конструкция представляет собой трехступенчатый летательный аппарат пакетно-продольной схемы, внешними обводами слегка напоминающими контуры МИГ-31. Это не простое совпадение – максимальная расчетная скорость полета ВКС при работе двигателей первой ступени – в районе 3 – 4 М при движении в верхних плотных слоях атмосферы. Именно первая ступень обеспечивает максимум эффективности данной концептуальной схемы летательного аппарата, - доставка тандема из второй и третьей ступеней на высоту 25 - 30 километров.

Рис.33 Графика компоновки базового варианта нового супер шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо»

Графика компоновки воздушно космического самолета (ВКС) – шаттл СиР-80 «Десперадо»: представлена в виде пакетно-продольной схемы (позиция 4 на рис.33) - третья ступень (позиция 3 на рис.33) устанавливается в головной части второй ступени (позиция 2 на рис.33) и эта тандем-сборка подвешивается к крылу первой ступени (позиция 1 на рис.33) между двух двигательных отсеков с ТРДДФ двигателями. Такая компактная компоновка позволила уменьшить мидель конструкции, плюс беспилотная первая ступень - что важно для снижения лобового сопротивления аппарата, в результате аэродинамическое качество не хуже самолета МИГ-31 при полете в плотных слоях атмосферы.

В компоновке заложен изначально потенциал к будущему развитию, первая разгонная ступень несколько раз в сутки может запускать функционально разные вторые и третьи ступени, причем конструкция довольно совершенна - для примера первая разгонная ступень – только крыло и двигатели – проще быть не может, то есть реализовать новый эффективный аппарат возможно.

Компоновку в форматах AutoCAD можно загрузить на сайте http://www.spacecreator.ru по действующим ссылкам: http://www.spacecreator.ru/ZIPPES/Drawing71-1.dxf В других типах форматов: http://www.spacecreator.ru/ZIPPES/Drawing71-1 - Standard.zip Дополнительная информация, описание составных частей малого прототипа ВКС МАС

Сибиряк СиР-80 «Десперадо» (Рис.34 поз. 4) с взлетным весом 80000 кГ доступна на сайте:

http://www.spacecreator.ru/frame1.html и http://www.spacecreator.ru/SPACE/sotchet.pdf

Первая разгонная ступень ВКС (шаттла) класса 80000кГ – условное наименование:

«Планер» - «Глайдер» («Glider») – позиция 1 на рис. 33 и рис. 34.

Основная функция первой ступени - разгон и ускорение вторых и третьих ступеней до высоких сверхзвуковых скоростей в районе чисел Маха 3 – 4 и набор максимальной высоты.

Набор высоты в демонстрационной программе ВКС близок к аналогичной программе для самолета SR-71 - набор 7600 метров за 180 секунд (3 минуты) – для сравнения программа самолета

Рис. 34 Трехмерные изображения супер шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо» и его ступеней

SR-71 - 7500 метров за 2.5 минуты. Траектория разгона (в основных фазах соответствует разгону самолета SR-71) и вывода на НОО в первом приближении - по данным файла на сайте компании http://www.spacecreator.ru/ZIPPES/REZSRS.txt который приведен в Приложении 1. После разгона первая ступень отделяется от сборки второй и третьей ступеней и возвращается на аэродром.

Управление первой ступенью – дистанционное и автопилот, - в этом основная фишка конструкции, получаем вполне приличный выигрыш в весе и габаритах, а следовательно и аэродинамическое сопротивление меньше. Аэродинамическая схема первой ступени воздушно космического аппарата класса «Сибиряк» - классическое «летающее крыло» на котором закреплены два двигательных отсека с ТРДДФ двигателями, между которыми собственно и подвешивается тандем-сборка второй и третьей ступеней шаттла. В двигательных отсеках размещаются посадочные устройства – четыре стойки шасси по простой «автомобильной» схеме.

Главным преимуществом первой ступени - «летающего крыла» является отсутствие фюзеляжа и больших плоскостей управления, что снижает аэродинамическое сопротивление, удельную массу и даёт возможность существенно увеличить массу полезной нагрузки.

Беспилотный вариант еще больше повышает качество компоновки, - можно представить себе самолет МиГ-31, если на его фюзеляж сверху взгромоздить еще одну кабину экипажа. Геометрия крыла – аналог крыла SR-71, вариант крыла со стреловидностью 60 градусов и с боковыми плоскостями управления и стабилизации. Вариант равнозначен варианту крыла без боковых плоскостей по типу самолета B-2 –летающее крыло с элевонно-интерцепторным управлением.

Геометрия двигательных отсеков шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо» под двигатели Д30-Ф6 основной аналог двигательного тракта самолета МиГ-31. Двигатели базового варианта – аналоги двигателя J-58 для самолета SR-71 с тягой 106.3/ 144.6 kN и двигателя Д30-Ф6 для самолета МиГ-31 с тягой 93,16 /152 kN в количестве двух штук обеспечивают гарантированные характеристики на всех этапах работы первой ступени.

Дальнейшая работа по модернизации двигателей - аналогична работам по двигателю с системой MIPCC (Mass Injection Pre-Compressor Cooling) – время работы – 100 секунд - уменьшение тепловых нагрузок на компрессор ТРДДФ путем впрыска охлажденных воды и кислорода на входе в двигатель при высотных полетах на форсажных режимах.

Дополнительная информация по системе MIPCC - система РАСКАЛ (RASCAL) [15], [35].

Рис.35 Аналоги авиационных ТРДДФ - двигатели J-58 от самолета SR-71 и Д30-Ф6 от самолета МиГ-31 Время активного полета первой ступени : 800 секунд, при этом время полета на высоких скоростях 180-200 секунд, - что позволяет учитывать в расчете на прочность тепловые нагрузки частично (конструкция не успевает прогреться – для примера шаттлы Scaled Composites SpaceShip 1,2) – также для примера конструкция SR-71 из металла с хорошей теплопроводностью прогревается во время полета на высоких скоростях в течение 15 минут - 900 секунд.

Основной материал конструкции крыла I ступени и двигательных отсеков – полимерные композиционные материалы (ПКМ) (высокая прочность и низкая теплопроводность), в частности углепластики с рабочей температурой 330 С ( В конструкции следует применять материалы без специальных электропроводящих и радиопоглощающих присадок – для снижения стоимости производства). Возможно для первого варианта временное использование в силовой конструкции других материалов, в частности титановых сплавов как в самолетах аналогах только в крайнем случае. Покрытие всей конструкции – черное термостойкое барьерное напыление с высоким коэффициентом поглощения – по типу покрытия черной краской самолета SR-71.

Выбираем удельную расчетную нагрузку на крыло для первого варианта 450 кг/м2 (SR-71).

Общий коэффициент расчетной перегрузки 2G (Аналог В-2А). Посадочный механизм первой ступени (шасси) – четырехстоечный - «автомобильная схема» - рассчитывается на нагрузку в виде сухого веса I ступени, - убираются в двигательные отсеки в пространство под двигателями.

Топливные баки двигателей первой ступени располагаются в крыле и в центроплане крыла, последовательность выработки топлива: крыло – центроплан, топливо – авиационный керосин.

Вторая разгонная ступень ВКС (шаттла) класса 80000кГ – условное наименование – «Движок» - «Слайдер» («Slider») – позиция 2 на рис. 33 и рис.34 (тандем-сборка второй и третьей ступеней). Краткое описание второй ступени http://www.spacecreator.ru/frame24.html Основная функция ступени - разгон и ускорение третьих ступеней до высоких гиперзвуковых скоростей не превышающих первую космическую (круговую) скорость (без выхода на орбиту) – для снижения тепловых нагрузок на конструкцию и поднятие на максимальную высоту. Общее управление второй ступенью также как и первой – дистанционное и автопилот.

Беспилотный вариант еще больше повышает качество компоновки.

Аэродинамическая схема второй ступени воздушно космического аппарата класса «Сибиряк» - классическая:

фюзеляж – крыло с управляющими плоскостями – трехточечное шасси. Ближайшие аналоги этой конструкции – индийский ракетоплан «Avatar» и экспериментальные аппараты Х-34, ХS-1.

Геометрия крыла – основной аналог горизонтальной плоскости «Avatar» Х-34 с боковыми стабилизирующими плоскостями. В носовой части устанавливается третья ступень, - частично экранирующая фюзеляж второй ступени от максимального теплового потока. (На «Avatar» третья ступень изображена бескрылой). Траектория разгона при выводе на НОО в первом приближении – определяется по данным файла http://www.spacecreator.ru/ZIPPES/REZSRS.txt который приведен в Приложении 1. Время активного полета: 100 секунд, при этом общее время полета на высоких скоростях около 280-300 секунд, что позволяет учитывать в расчете конструкции на прочность тепловые нагрузки в легком динамическом режиме ( шаттлы Scaled Composites SpaceShip 1,2) с Рис. 36 Компоновка «Avatara» близка к компоновке сборки второй и третьей ступеней ВКС СиР-80 учетом теплоемкости (прогрева) теплоизоляции. Термическая защитная изоляция (ТЗИ) ступени комплексная – обычная тонкая пассивная высокотемпературная (аналог Х-34) - носок крыла и на нижних поверхностях крыла и фюзеляжа (не абляционная) и аварийная активная инжекционная

– впрыск жидкого криоагента (азот – N2) с поглощающими и экранирующими тепловое излучение (оксид углерода - CO) присадками - на передней части фюзеляжа. Верхние и боковые поверхности крыла и фюзеляжа – по типу покрытия SR-71 «Black Bird» и аналога Х-34.

Основной материал конструкции крыла и фюзеляжа ступени – термостойкие полимерные композиционные материалы (ПКМ) с рабочей температурой 330 С (высокая прочность и низкая теплопроводность). Допускается для первого варианта использование в силовой конструкции других материалов, в частности титановых сплавов только в крайнем случае.

Удельная расчетная нагрузка на крыло для первого варианта 450 кг/м2. Общий коэффициент расчетной перегрузки 2G. Посадочный механизм второй ступени (шасси) – «трехточечное шасси» с передней опорой - рассчитывается на нагрузку в виде полного взлетного веса шаттла – 80000 кГ, - убирается в фюзеляж второй ступени.

Топливные баки располагаются в фюзеляже, для первого варианта шаттла с жидкостными реактивными двигателями (ЖРД) два танка с использованием в силовой конструкции стенок фюзеляжа – по типу вторых ступеней ракет - ближайший аналог «Avatar» (Х-34, ХS-1), топливо – керосин (как самый простой начальный вариант) и окислитель - жидкий кислород. Применение других эффективных энергетиков и двигателей зависит от миссии шаттла.

Рис. 37 Аналоги двигателя - РД-108 и конструкции второй ступени ВКС СиР-80 - аппарат Х-34

В принципе вторая ступень – это вторая ступень ракеты с крыльями и шасси для посадки на аэродром. Двигатели первого варианта - аналоги двигателя - РД-108, – время работы 100 секунд.

Для более экономичного и эффективного варианта шаттла возможно применить гиперзвуковые двигатели второй ступени (ГПВРД). Применение гиперзвуковых двигателей возможно после конструктивной адаптации геометрии существующих и новых образцов с достаточной тягой.

Верхний предел скорости устанавливается возможностью сгорания топлива в проходящем воздушном потоке для гиперзвуковых двигателей и составляет порядка 17 М, поэтому применение такого двигателя на второй ступени (без выхода в космос) оправдано. Основными аналогами для создания многосекционного ГПВРД достаточной мощности являются Х-51А, ГЭЛА Х-90.

Адаптированный многосекционный ГПВРД двигатель (с прямоугольной геометрией) с тягой не менее 22940 кГс (225 kN), - время работы 100 секунд, каждой из четырех секций. Очевидно что применение гиперзвуковых двигателей, использующих для сгорания топлива атмосферный кислород, значительно увеличивает весовую эффективность системы в целом – именно на величину веса окислителя, применяемого в первом начальном варианте второй ступени. Этот вес можно добавить на третью ступень и тем самым увеличить полезную нагрузку, выводимую на орбиту Земли, - однако на сегодняшний день реален вариант применения жидкостных ракетных двигателей с дальнейшим развитием.

Третья оконечная ступень ВКС (шаттла) класса 80000кГ – условное наименование Наездник" - "Райдер" ("Rider") – позиция 3 на рис. 33 и рис.34 (тандем-сборка второй и третьей ступеней). Краткое описание третьей ступени http://www.spacecreator.ru/frame25.html Основная функция - ускорение до высоких скоростей превышающих первую космическую (круговую) скорость и выход на орбиту – для базового варианта - (НОО - низкая околоземная орбита)с доставкой на орбиту некоторого остаточного веса. Управление ступенью (а также всем шаттлом на режиме взлета и траектории вывода на орбиту) – экипаж 1-2 человека, возможен также вариант с дистанционным управлением и автопилот, что определяется миссией системы.

Аэродинамическая схема третьей ступени воздушно космического аппарата класса «Сибиряк» первый вариант - классическая: фюзеляж – крыло с управляющими плоскостями – трехточечное шасси. Ближайший аналог конструкции – экспериментальный японский аппарат «Hope», российский легкий самолет ЛКС и американский Х-37 - крылатые варианты.

Рис.38 Аналоги третьей ступени российский легкий самолет ЛКС и японский аппарат «Hope»

Геометрия крыла – аналог горизонтальной плоскости Х-37, Hope со стабилизирующими боковыми плоскостями. Однако вертикальные кили отсутствуют с заменой их функций газовыми рулями. Носок фюзеляжа тупой с большим радиусом кривизны. Остекления в гермокапсуле экипажа нет, - оно отсутствует вследствие применения видео-технологий отображения внешней информации, что также упрощает конструкцию и повышает ее надежность.

Траектория разгона для вывода на НОО в первом приближении – определяется по данным файла http://www.spacecreator.ru/ZIPPES/REZSRS.txt который приведен в Приложении 1.

Время активного полета ступени – при разгоне для вывода на орбиту III ступени : 100 секунд.

Рис.39 Возможный аналог третьей ступени супер шаттла – аппарат Х-37В с комплексной ТЗИ Термическая защитная изоляция (ТЗИ) комплексная – обычная усиленная пассивная высокотемпературная, по типу Х-37 - носок крыла и фюзеляжа, на нижних поверхностях крыла и фюзеляжа – (возможно применение в первом варианте на носке и нижней части фюзеляжа съемной теплоизоляции на «сэндвич» каркасе ) и основная ТЗИ - активная инжекционная (аналог Х-37В) – впрыск жидкого криоагента (азот – N2) с поглощающими и экранирующими тепловое излучение (оксид углерода - CO) присадками в пограничный слой – на носке крыла, носке и передней части фюзеляжа. Верхние поверхности крыла и фюзеляжа и боковые фюзеляжа – тонкая пассивная теплоизоляция – покрытие по типу термостойких силиконов аппаратов Х-34, Х-37.

Основной материал конструкции крыла и фюзеляжа ступени – термостойкие полимерные композиционные материалы (ПКМ) (высокая прочность и низкая теплопроводность). Допускается для первого варианта использование в силовой конструкции других материалов, в частности титановых сплавов только в крайнем случае.

Удельная расчетная нагрузка на крыло для первого варианта ступени 450 кг/м2. Общий коэффициент расчетной перегрузки 3-4G. Посадочный механизм варианта первой ступени (шасси)

– «четырехточечное шасси» с боковыми опорами - рассчитывается на нагрузку в виде сухого веса III ступени и полезной нагрузки, - убирается в фюзеляж ступени. Топливные баки располагаются в фюзеляже, топливо для упрощенного первого варианта – керосин и жидкий кислород с развитием в следующих вариантах. Двигатели первого варианта - ракетные ЖРД выбираются в зависимости от веса третьей ступени из линейки существующих двигателей для третьих ступеней – аналоги в количестве 4-8 штук и располагаются сзади по периметру – при разгоне работают около 100 сек.

Чтобы рассмотреть более детально весовое разделение по отдельным частям конструкции используем для определенности веса третьей ступени в 3000 +100 кГ, и 12000 +100 кГ.

Получаем следующие данные – Таблица 1 - для последующих стадий проектирования:

и для них рассчитываем остальные характеристики ВКС - достаточные для оценки системы на начальной стадии и дальнейшего проектирования. Весовой расчет - на основе статистических данных из авторитетных источников: [12], [16], [19], [20]. и по близким аналогам: [23], [26], [34].

Далее рассматривается и оценивается доставка на низкую опорную орбиту (НОО - низкая околоземная орбита, около 200 километров) веса в 1730 кГ третьей ступенью шаттла.

Таблица 1. Технические данные варианта трехступенчатого ВКС СиР-80 «Десперадо»

–  –  –

Рис.40 Этапы вывода на орбиту базового варианта шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо»

Основные этапы вывода супер шаттла класса «Сибиряк» на орбиту:

1 - Запуск двигателей, Руление и Взлет шаттла. 2 - Набор высоты до 15000м и скорости M=1.1 3 - Разворот и Разгон до высоты 24000 м и скорости М=3.2 4 - Включение системы MIPCC и динамический набор высоты. 5 - Запуск и включение двигателей второй ступени.

6 - Запуск и включение двигателей третьей ступени. 7 - Возвращение на аэродром и Снижение первой ступени. 8 - Посадка, и Выключение двигателей первой ступени.

9 - Возвращение на аэродром второй ступени. 10 - Динамическое снижение второй ступени.

11 - Посадка.на аэродром второй ступени. 12 - Полет второй ступени в режиме Гиперзвукового Самолета класса «Волнолет» при оборудовании второй ступени гиперзвуковыми двигателями.

Расчет аэродинамики базового варианта шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо» на компьютере производились интеграцией основных дифференциальных уравнений полета [21], [24], [33] числовыми методами, в частности методом Рунге-Кутта. Обозначения для полученных численных значений в условиях соответствующих международной стандартной атмосфере (МСА).

Далее приводятся для справки основные характеристики разгона для вывода на орбиту в виде скриншотов графиков зависимостей, более подробно результаты вывода на НОО в первом приближении - в данных файла http://www.spacecreator.ru/ZIPPES/REZSRS.txt который приведен в Приложении 1. Программный пакет DFCP.Set компании ООО «Авиационные Космические Разработки» (Aerospace Research Keeping LLC.) : по оси Х горизонтально H(z)- высота полета.

Рис.41 Скорость полета при выводе на орбиту шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо»

L(z)- угол атаки крыла. Набор высоты в демонстрационной программе шаттла «Десперадо» близок к аналогичной программе самолета SR-71 - контрольная точка - набор 7600 метров за 180 секунд (3 минуты) – для сравнения самолет SR-71 - 7500 метров за 2.5 минуты. W(z)- скорость полета.

Шаттл «Десперадо» набирает высоту 14400 метров и скорость М 1.01 за 300 секунд (5 минут).

Рис.42 Число Маха полета при выводе на орбиту шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо»

M(z)- число Маха полета. Шаттл «Десперадо» разгоняется и набирает высоту около 23900 метров, скорость М 3.19 за 700 секунд (11.6 минут) – для сравнения график самолета SR-71 - 24000 метров и скорость М 3.2. Y(z)- подъемная сила. Шаттл «Десперадо» разгоняется на высоте 23900 метров до скорости М 4.21 за 100 секунд (1.6 минуты) - на режиме форсажа с MIPCC F2M для варианта.

X(z)- сила сопротивления. Вторая ступень отделяется и набирает высоту 64400 метров, скорость М 20 за 920 секунд (15.3 минут).Первая ступень возвращается к месту старта в режиме автопилота.

Рис43 Время полета при выводе на орбиту шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо»

TA(z)- время полета. Третья ступень отделяется и набирает высоту 195800 метров, и скорость м/сек за 1020 секунд (17 минут). Это выше первой круговой скорости равной 7794м/сек.

TT(z)- угол траектории полета. Третья ступень продолжает набирать высоту 305394 метров, скорость 7797м/сек за 1090 секунд (18.2 минут). Это выше круговой скорости равной 7730м/сек.

Рис.44 Тяга двигателей при выводе на орбиту шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо»

PT(z)- тяга двигателя. Третья ступень продолжает набирать высоту вследствие достаточного импульса, то есть теперь достаточно подкорректировать траекторию вспомогательными рулевыми двигателями в круговую орбиту. D(z)- дальность полета. При взлетном весе 80000 кг ВКС Сибиряк SiR-80 «Десперадо» в базовом варианте (неоптимизированный) как вариант обеспечивает запуск на орбиту третьей ступени с начальным весом 3100 кг и доставку на круговую орбиту более 300000 метров остаточного веса 1730 кг.

Воздушно космический самолет - ВКС класса «Сибиряк» (ВКС МАС) представляет собой трехступенчатый летательный аппарат который вобрал в себя все самые лучшие и эффективные конструктивные решения для данного типа технических устройств.

Вследствие этого технические показатели для шаттла класса «Сибиряк» СиР-80 «Десперадо»

перекрывают данные лучших мировых аналогов. На скриншоте расчетного графика зависимости остаточного веса третьей ступени на круговой орбите (MFZ) от полного веса третьей ступени Рис. 45 Сравнение возможного диапазона весов третьей ступени шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо»

(MISX) показаны три реперных точки которые позволяют оценить эффективность аппарата и сферы его применения:

1. Позиция 1 - ВКС СиР-80 «Десперадо» с взлетным весом 80000 кГ при полном весе третьей ступени 3000 кГ доставит на низкую опорную круговую околоземную орбиту (НОО – около 200 километров) - вес в 1717 кГ. Для сравнения: самолет Lockheed SR-71 «Black Bird»

( Чёрная Птица) - стратегический сверхзвуковой разведчик ВВС США с взлетным весом 78000 кГ вывозил на высоту 25 километров полезную нагрузку (оборудование) – вес в 1600 кГ.

2. Позиция 2 - ВКС СиР-80 «Десперадо» с взлетным весом 80000 кГ при полном весе третьей ступени 12000 кГ доставит на низкую круговую околоземную орбиту - вес в 4702 кГ.

Для сравнения: трехступенчатая РН 8К72К «Восток» ОКБ-1 С.П.Королева - первый носитель пилотируемых космических кораблей – доставлял при стартовом весе 287000 кГ и весе третьей ступени 12500 кГ гермокапсулу весом 4725 кГ. Похоже технологии развиваются по спирали.

3. Позиция 3 - ВКС СиР-80 «Десперадо» с взлетным весом 80000 кГ при полном весе третьей ступени 14000 кГ доставит на низкую круговую околоземную орбиту - вес в 5137 кГ.

Для сравнения Boeing X-37B - экспериментальный орбитальный самолёт, - созданный для испытания будущих технологий запуска на орбиту и спуска в атмосферу, имеет вес 4 989 кГ и выводится в космос ракетой «Атлас – 5» со стартовым весом 334000 кГ.

Очевидно что сравнение базового варианта ВКС СиР-80 «Десперадо» с известными лучшими образцами авиационной и космической техники с соизмеримыми параметрами показывает его высокий потенциал к развитию и значительно большую эффективность.

Чрезвычайно интересна историческая параллель, показывающая развитие технологий по витку спирали – на новый уровень - сравнения трехступенчатая ракета РН 8К72К «Восток» - от ОКБ-1 С.П.Королева - первый носитель пилотируемых космических кораблей. В общем случае соизмеримые данные третьей ступени для обеих конструкций, но довольно различные стартовые веса в 80000 кГ «Десперадо» и 287000 кГ для РН 8К72К «Восток». Сравнение дает коэффициент технического прогресса средств доставки в космос 3.6 единицы - ВКС СиР-80 «Десперадо» с взлетным весом 80000 кГ при полном весе третьей ступени 12000 кГ доставит на низкую круговую околоземную орбиту - вес в 4702 кГ. Для сравнения: трехступенчатая РН 8К72К «Восток» ОКБ-1 С.П.Королева - первый носитель пилотируемых космических кораблей – доставлял при стартовом весе 287000 кГ и весе третьей ступени 12500 кГ гермокапсулу весом 4725 кГ. Можно наглядно видеть что технологии (включая авиационно-космические) - развиваются по спирали.

Сравнительная весовая и техническая оценка (ВКС МАС) СиР-80 с аналогами В сравнении с новыми и существующими системами Как уже указывалось выше, технические показатели для базового варианта шаттла класса «Сибиряк» СиР-80 «Десперадо» перекрывают данные лучших мировых аналогов и основные характеристики зависят от веса третьей оконечной ступени, к примеру коэффициент – Кпн3 (отношение веса доставленного на орбиту - к стартовому весу шаттла 80000 кГ):

Таблица 2. Весовой коэффициент трехступенчатого ВКС, взлетный вес 80000 кГ

–  –  –

Расчетные данные из Таблиц 1, 2 - технические показатели для базового варианта шаттла класса «Сибиряк» СиР-80 «Десперадо» действительно перекрывают данные лучших мировых аналогов.

Таблица 3. Все основные мировые средства доставки груза на орбиту Для сравнения приведем данные ракет-носителей «Протон» - стартовый вес 705000 кГ – на орбиту 200 километров – 23000 кГ Кпн3 = 0.

0326; для «Ангары» - стартовый вес 790000 кГ на орбиту 200 километров – 25800 кГ Кпн3 = 0.0327. Очевидно что обычные ракетные системы исчерпали свои возможности и устарели морально и конструктивно, они вымрут со временем сами собой как динозавры. Сравнение с современными ракетными системами также в пользу шаттла СиР-80 «Десперадо» - данные Таблиц 2, 3 показывают что система класса ВКС «Сибиряк» имеет большой потенциал к развитию в будущем. [22].

Количества запусков, которое напрямую определяется и лимитируется временем подготовки к полету именно первой ступени конструктивно выполненной в виде треугольного крыла с прикрепленными к нему на нижней поверхности авиационными двигателями и четырехстоечным шасси. Предполетный осмотр этой простой конструкции и заправка ее топливом не превысят 1.0-1.5 часа, - в полете первая ступень будет находиться около 0.3-0.5 часа: старт с обычного аэродрома, подъем на максимальную высоту и разгон до максимальной сверхзвуковой скорости, - а затем после отделения второй ступени - уменьшение скорости полета до дозвуковой, снижение и посадка на тот же самый исходный аэродром. Следовательно подобная конструкция первой ступени теоретически позволяет новому многоразовому ВКС стартовать с обычного аэродрома подобно самолету в среднем 12 раз в сутки. В сравнении с количеством запусков знаменитой ракетной системы типа «Протон» в диапазоне 12 раз в год, имеем простую арифметику, из которой однозначно следует, что новый полностью многоразовый воздушнокосмический аппарат с аэродромным стартом класса «Сибиряк» по количеству запусков эффективнее ракетной системы типа «Протон» как минимум в 365 раз и можно учесть что не используется казахский космодром Байконур и российский Восточный.

Для сравнения с транспортными системами класса «Стратоланч» и «МАКС» новый супер шаттл (ВКС МАС )имеет большую относительную массу поднимаемого первой ступенью в воздух груза - около 0.66 от полной стартовой массы, скорость полета первой ступени в районе трех-четырех скоростей звука (3-4М) и максимальную высоту полета первой ступени около 25-30 километров. Следовательно получаем средний коэффициент превосходства по полезной массе Км = 0.66 / 0.33 = 2, по скорости Кс = 3 / 1 = 3, по высоте полета Кв = 30 / 9 = 3.333, и полный показатель относительной эффективности в размере Кэ = 2 * 3 * 3.333 = 20. То есть новый многоразовый ВКС эффективнее систем типа «Стратоланч» и «МАКС» в среднем до 20 раз, причем в сочетании с простотой обслуживания.

Рис. 46 Cупер шаттл СиР-80 «Black Dragon» отлично выглядит на фоне термоядерного взрыва Необходимо отметить очень высокую степень надежности и безопасность полетов для данной конструкции многоразового ВКС «Сибиряк» в сравнении со старыми предшественниками американского типа «Space Shuttle», российскими «Буран» или «МАКС». Высокая надежность нового типа ВКС поддерживается многоступенчатостью его конструкции. При возникновении внештатных ситуаций новый ВКС обеспечивает спасение полезной нагрузки и экипажа в любой ситуации и на любом этапе траектории вывода на орбиту и обратного спуска. Применение новой высокотемпературной комплексной активно-пассивной тепловой защиты ВКС и его внешней поверхности от аэродинамического нагрева дополнительно увеличивает безопасность полетов.

Предварительная экономическая оценка супер шаттла (ВКС МАС) СиР-80 На базе новых и существующих систем аналогов Модель эксплуатации шаттла (ВКС) СиР-80 «Десперадо» с взлетным весом 80000 кг (80 тонн) анализируется с использованием данных реального, но довольно дорогого ракетоплана Х-15 [13] с взлетным весом 15195 кГ, который достиг высоты полёта 107 км, - скорость до 6,72 М.

Программа эксплуатации предусматривает полеты первой (определяющей) ступени со средней интенсивностью 250 раз в год. При этом работают 12 операторов (аналог Х-15) на земле (включая 3 обслуживающих механика для каждой ступени), 24 офицера управления полетом и один пилот шаттла (для пилотируемого полета). Вероятная оценка при этом получится завышенной, но как показывает опыт эксплуатации вновь созданных летательных аппаратов это не является лишним.

Для всего персонала назначается хорошая зарплата - $220500 USD в год [14]. Все прочие расходы принимаются 10% от величины фонда зарплаты. Стоимость эксплуатации воздушного аппарата рассчитывается с использованием в USAF (ВВС) [9] средней стоимости за час полета час - длительность полного цикла полетной операции принимается 2.5 часа – всего $0.018 M ). Для размещения шаттла (ВКС) используется типовой ангар с обслуживающим оборудованием стоимостью около $50 M USD (только амортизация сооружения).

Естественно полностью многоразовый воздушно космический самолет (ВКС) с аэродромным стартом СиР-80 «Десперадо» должен базироваться рядом с аэродромом (завода изготовителя).

Таблица 4. Экономический прогноз для трехступенчатого ВКС СиР-80 «Десперадо»

–  –  –

Таблица 4 представляет экономический прогноз для трехступенчатого ВКС СиР-80 «Десперадо» по эксплуатационным расходом и стоимости проекта шаттла.

Оценки стоимости проекта основаны на использовании модели NASA-Air Force Cost Mode (NAFCOM) где оценивается DDT&E (Design, Development, Testing and Evaluation) – прогноз цены:

Проектирование, Разработка, Тестирование и Оценка, а также TFU (Theoretical First Unit) – цена:

Стоимость Единицы Изделия. Оценка производится по эмпирическим зависимостям в виде:

COST = CF * A*Weight^B (1), где CF = 0.1, А-В из [19] В результате расчетов получаем для ВКС СиР-80 «Десперадо» полная стоимость проекта в первом приближении около 27 млрд. рублей (421.56 $ M) и стоимость опытного экземпляра около

2.6 млрд. рублей (40.76 $ M) по среднему курсу валют. Для сравнения для нового самолета F-22 TFU ~ 345$ M, [18] а «Протон-М» с блоком «ДМ» или «Бриз-М» убивает за один запуск около $80 млн. народных [7], [22] поэтому новейший ВКС вполне экономически себя оправдывает.

Поскольку ВКС МАС по определению является полностью многоразовым аппаратом, то стоимость проекта разносится на период эксплуатации системы, который может быть в пределах 10-20 лет: 10 лет – 462.32/10 = 46.232 $ M в год и 20 лет - 462.32/20 = 23.116 $ M в год.

Учет затрат на эксплуатацию - 14.68 $ M на 10 лет – 60.912 $ M в год и 20 лет - 37.796 $ M в год.

При программе запусков - 250 раз в год – полные затраты на 1 полет:

программа 10 лет - 243648 $ программа 20 лет - 151184 $ При весе третьей ступени 3000 кГ и выводимому на орбиту весе 1717 кГ программа 10 лет - 141.9 $/кг (9082 руб./кг) 20 лет - 88.1 $/кг (5635 руб./кг)

При весе третьей ступени 12000 кГ и выводимому на орбиту весе 4702 кГ:

программа 10 лет - 51.82 $/кг (3316 руб./кг) 20 лет - 32.15 $/кг (2058 руб./кг) Для выполнения всех полетов достаточно ВПП городского аэропорта.

Показатели слишком фантастичные в сравнении с существующими аналогами, приведенными в начале: РН «Протон» – 3250$/кг, «Space Shuttle» - более 42553$/кг (!!), РН «Сатурн-5» – 11273$/кг, «Стратоланч» - 1000-2000$/кг. Но даже если завысим коэффициент CF в расчетной зависимости к примеру в три раза, то величины увеличатся ориентировочно в три раза, и они все равно будут великолепны на фоне ракетных динозавров – и при всем том количество запусков можно увеличить в несколько раз, т.е. еще снизить удельные затраты, конечно в программу эксплуатации естественно следует ввести несколько подобных шаттлов, а также шаттлы большего веса.

Тогда 12 апреля 2017 года можно в один день запустить собак Белку, Стрелку и пилота Гаврилу.

На основе базового варианта создается целая линейка типоразмеров новых воздушнокосмических самолетов (ВКС) - шаттлов с различными стартовыми массами от 80 до 640 тонн и стартом с обычного аэродрома.

Основные технические характеристики внешний вид данных деривативов аэрокосмических шаттлов можно получить на страницах основных сайтов в Internet:

http://www.spacecreator.ru И поскольку на протяжении столетия и в данный период времени концепция ВКС класса «Сибиряк» является технически совершенной и практически идеальной, самой эффективной экономически, к тому же пока непревзойденной никем в мире, то можно рекомендовать создание на первом этапе развития три главных типоразмера. Первый - шаттл (ВКС) СиР-80 «Десперадо» с взлетным весом 80000 кГ, второй - шаттл (ВКС) СиР-240 «Быстрый»

с взлетным весом 240000 кГ, третий - шаттл (ВКС) СиР-640 «Илья Муромец» с взлетным весом 640000 кГ - последний перекрывает диапазон нагрузок которые вывозил «Space Shuttle».

Рис.47 Типоразмеры ВКС класса «Сибиряк» стартовые веса в диапазоне 80000 кГ - 640000 кГ.

При этом концепция едина как для ВКС, решающих задачи традиционной авиации, так и для задач традиционной космонавтики, то есть это проект универсального летательного аппарата обеспечивающего непревзойденные тактико-технические характеристики (ТТХ) в диапазоне взлетных весов от 80000кГ до 640000 кГ и практически любых тактических и стратегических мероприятий на поверхности всего земного шара (легкий и средний классы ВКС) а также полетов в ближнем и среднем космосе (тяжелый класс ВКС).

Аэродинамически (геометрически) подобные самолеты с взлетными весами от 80000 кГ – первый базовый вариант - ВКС Сибиряк СиР-80 «Десперадо» значение слова (desperado - англ. – «отчаянный») - DESPERADO - аббревиатура (первые буквы) от знаковой фразы в полном контексте: Derivatives of Earth Space Power Element of Rocket Armament Dynamic Objects (Модификации Силового Элемента Ракетного Вооружения Динамических Объектов Земля Космос) На сегодняшний день финальное развитие концепции ВКС МАС - Системы «Полностью многоразового воздушно космического самолета с аэродромным стартом» до максимального взлетного веса с обычного аэродрома 640000кГ (ограничение по конструкции шасси для обычных аэродромов) – ВКС Сибиряк СиР-640 «Илья Муромец». Стоимость опытного образца этого ВКС СиР-640SS в первом приближении (поскольку нет близких аналогов кроме летавшего ракетоплана Х-15) по коэффициенту подобия – около 17,21 млрд. рублей (307,1 $ M) по среднему курсу валют.

Напомним что на программу создания ракеты носителя Ангара потрачено 100 млрд руб. (2013), - а дальше – больше (Ариан 5 – 7 млрд долл.) – на «сверхтяжелые» ракетные монстры потребуется не менее 47,25 миллиардов долларов (!!!) – ну если кто готов выйти к народу и озвучить последнее (с Как упоминалось выше это концепция единого исходного конструктива – когда на основе одного прототипа ВКС однажды созданного в виде полной числовой (электронной модели) – при этом затраты на проектирование практически однократные – далее необходимы только затраты на масштабирование по коэффициентам подобия для разных взлетных весов и модификации для разных задач авиации и космонавтики. подробным прогнозом о состоянии экономики и благосостоянии простых людей).

Рис.48 Три варианта типоразмеров ВКС класса «Сибиряк» – первая ступень с 2- 4- 8-двигателями НК-32.

Вследствие этого затраты на изготовление различных подклассов данных ВКС также будут легко прогнозируемы и практически масштабируемы через соответствующие коэффициенты. Так стоимость опытного экземпляра ВКС «Сибиряк» СиР-80 (при использовании в качестве аналога дорогого ракетоплана Х-15 с зарплатой персонала 200 тысяч долларов) – имеем около 2,6 млрд.

рублей (40,76 $ M) по среднему курсу валют, а стоимость опытного экземпляра ВКС «Сибиряк»

СиР-240ГТА около 6,7 млрд. рублей (119,5 $ M) по среднему курсу валют, то есть летательный аппарат со взлетным весом 240 тонн будет дороже в 2,57 раза.

Рис.49 Вариант - воздушно-космический самолет СиР-120 «Корсар» с двумя двигателями НК-32 Удельные технические характеристики супер шаттлов класса «Сибиряк» сохраняются при увеличении размеров по аэродинамическому подобию и соответствующему повышению мощности двигателей, пример варианта типоразмера – ВКС СиР-120 «Корсар».

Для использования полного потенциала шаттла (определяется первой ступенью которая может выполнять полеты несколько раз в сутки) – желательно иметь в одном комплексе две-три вторых ступени шаттла и две-три третьих ступени или другие ступени аппаратов этого класса.

Тогда данная система не только обеспечит полную потребность жителей Земли в полетах на орбиту по цене междугороднего автобуса, но и позволяет России контролировать космос.

Несомненно любой бизнес-план основанный на использовании концепции обречен на успех.

Но самое важное - проект системы полностью многоразового воздушно космического самолета с аэродромным стартом класса ВКС «Сибиряк» - решает сразу три задачи:

1. Создание совершенного средства доставки полезной нагрузки на орбиту Земли.

2. Создание воздушно-космического гиперзвукового самолета перехватчика.

3. Создание гиперзвукового атмосферного самолета класса «волнолет».

Практически за одни и те же деньги имеем три новейших изделия (типа кофе три в одном) с заложенным изначально потенциалом к будущему развитию, причем конструкция совершенна

- для примера первая разгонная ступень – только крыло и двигатели – проще быть не может.

Качества ВКС класса "Сибиряк" проявляются более отчетливо если на второй ступени устанавливаются более экономичные многосекционные гиперзвуковые двигатели ГПВРД,- по сравнении с прожорливыми ракетными ЖРД двигателями (в первоначальном базовом варианте ВКС. Это реализовано в линейной компоновке второй ступени для гиперзвукового самолета класса «Волнолет» (Wavedriver) «Валькирия» (Valkiria) - разработки российской компании ООО «Авиационные Космические Разработки» (Aerospace Research Keeping, LLC).

Головная часть аппарата этого проекта может выполнять функцию спасательной капсулы, а также выходить в ближний космос после выполнения маневра динамического набора высоты:

Рис.50 Гиперзвуковой волнолет СиР-240В "Валькирия" ("Valkiria") и гиперзвуковой аппарат Х-43 (P.S.: Не путать с самолетом прошлого века фирмы Норт Америкен XB-70 «Валькирия» (англ.

XB-70 «Valkyrie» — «Вэлкири») - который впрочем также вполне может считаться прототипом и "Дедушкой" а точнее "Бабушкой" современного проекта гиперзвукового самолета или волнолета.) Высокая скорость и живучесть позволяют применять новый гиперзвуковой самолет «Валькирия»

в гражданском: варианте – «Сибиряк» СиР-240В «Валькирия» (SiR-240V «Valkiria») с третьей ступенью «Гранд» («Grandee»). Конечно этот аппарат можно также снабдить разными военными примочками и начинить различными боевыми прибамбасами типа лазерных пушек – вариант этого проекта «Сибиряк» СиР-240ГТ «Валькирия» (SiR-240GT «Valkiria») с третьей ступенью «Гром»

(«Thunder»). Правда неплохой ответ на американскую концепцию «Глобального Удара» [1] с новыми ударными аппаратами [3] – поскольку малокалиберная вольфрамовая пуля выпущенная с круговой орбиты по энергетике близка лобовому удару зенитной боеголовки и разнесет самолет типа F-22 на куски. Пусть Boeing & Lockheed «пекут» эскадры так называемых «малозаметных»

блинов типа В-2А, F-117А – из космоса эти аппараты видны как мишени в биатлоне и один оператор (из спортсменов олимпийской сборной) перещелкает все цели как на стенде.

Все типоразмеры воздушно космических самолетов класса «Сибиряк» аэродинамически (геометрически) подобны, поэтому удельные характеристики одинаковы для всех изделий, весовые пропорциональны мощности двигателей первой ступени. Тяжелый подкласс 480-640 тонн с восемью НК-32 будет в два раза мощнее (тяжелее) и иметь в два раза большую площадь крыльев по сравнении со средним подклассом 240-320 тонн с четырьмя двигателями НК-32, и который в свою очередь будет в два раза мощнее (тяжелее) по сравнении с легким подклассом 80-120 тонн.

В общем случае режимы полета ВКС «Сибиряк» и круг выполняемых задач авиации и космонавтики определяются тремя рабочими диапазонами с различными скоростями полета:

1. Режим полета «А» - со скоростями полета от дозвуковой до чисел Маха 3 – 4.

Переходный режим к «В» и основной для выполнения задач с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями полета. Возможный режим ожидания (патрулирования ) с малым энергопотреблением.

2. Режим полета «В» - со скоростями полета от 3 – 4 М до числа Маха 17.

Переходный режим к «С» и основной для выполнения задач с гиперзвуковыми скоростями полета, например прорыв высоко эшелонированной системы противовоздушной обороны (ПВО).

3. Режим полета «С» - со скоростями полета от 17 М до первой космической круговой.

Основной режим для полета с первой космической круговой скоростью с целью достижения любого района земного шара, выполнения специальных задач с высокой вероятностью а также полет в ближнем и среднем космосе – в пределах Солнечной Системы.

Приятно было узнать из Internet что новый ВКС СиР-80 уже классифицирован НАТО как

- «Black Dragon» - «Черный Дракон») – это уже оценка данной концепции. Следовательно просто заключаем что полет в космос это вполне доступное удовольствие и потребность в недорогих, надежных и простых в эксплуатации средствах доставки груза на орбиту Земли действительно высока. При рассмотрении концепции полностью многоразового воздушно космического самолета (ВКС) с аэродромным стартом объективно доказывается что существует возможность создания нового аппарата, причем на базе современных технологий и без привлечения помощи с других планет. По скромному мнению автора концепции – деньги следует экономить, и удельные затраты космических запусков от 141.9 $/кг (9082 руб./кг) до 32.15 $/кг (2058 руб./кг) вполне реальны.

Изначально заложенная правильная концепция на 99% определяет будущее технологии – в особенности если она близка к оптимуму (совершенна).

Следует заметить, что изложенный совершенный базовый вариант ВКС - шаттл класса «Сибиряк» СиР-80 «Десперадо» - с взлетным весом 80000 кГ защищен совершенной формулой патента (патент Российской Федерации 121796 RU U1):

« 1. Многоразовый воздушно-космический аппарат с аэродромным стартом, содержащий первую возвращаемую ступень с максимальными скоростями полета превышающими скорость звука, с внешним расположением второй возвращаемой ступени с максимальными скоростями полета превышающими скорость звука, отличающийся тем, что имеет плотную компоновку с малым аэродинамическим сопротивлением и первая возвращаемая ступень является беспилотной.»

Кроме высочайших тактико-технических характеристик – для примера весовой КПД – не менее Ксиб = 5/ 80 = 0,0625 для всех типоразмеров ВКС класса «Сибиряк» вследствие их конструктивного подобия. Для сравнения системы «Ангара А5» стартовым весом 790 тонн и «Ангара А7» стартовым весом 1154 тонны средний весовой КПД (отношение веса груза доставленного на НОО к полному стартовому весу): Ка5 = 25,8 / 790 = 0,0326 и соответственно Ка7 = 35 / 1154 = 0,0300 – здесь необходимо отметить провал характеристик для Ангары А-7.

Такой уровень характеристик для ВКС класса «Сибиряк» обеспечивают конструктивные решения в первую очередь - многоступенчатая схема ВКС - для увеличения энергетической эффективности (подобно многоступенчатым ракетам) – ведь незачем тащить с собой в космос лишний («отработанный») груз в виде нижних ступеней, двигателей. Применение крылатых схем для всех ступеней ВКС позволяет использовать по максиму «бесплатную» аэродинамическую подъемную силу (и следовательно увеличивает эффективность) а также обеспечивает полную многоразовость системы в целом.

Дополнительные «бонусы» на ВКС класса «Сибиряк» - обеспечение гарантированного спасения полезной нагрузки и экипажа на всех этапах полета при возможных авариях или боевых повреждениях, значительное снижение термических нагрузок на первую и вторую ступень (в отличие от одно- и двухступенчатых прототипов типа МиГ-АКС, М-19 и Ту-2000). Также ВКС класса «Сибиряк» обеспечивают простоту раздельного обслуживания ступеней и эксплуатации системы (в отличие от космодромов и многоэтажных сооружений по подготовке ракет к старту).

Важным преимуществом можно считать создание новейшего уникального летательного аппарата на базе существующих конструктивных, технологических решений и изделий – что позволяет реализовать данный проект практически сразу без фазы проведения длительных дополнительных исследований и работ. Основные конструктивные части для ВКС различных взлетных весов используются от существующих летательных аппаратов аналогов с модернизацией в виде применения новых более современных конструкционных материалов.

В конечном итоге все это приводит к великолепным экономическим показателям системы и низкой удельной стоимости выведения на орбиту 1кГ полезной нагрузки.

Перспективный воздушно-космический комплекс неограниченного радиуса действия Воздушно-космический самолет (ВКС) класса « Сибиряк» среднего стартового веса Попробуем создать летательный аппарат класса «Сибиряк» с взлетным весом около 240 тонн (240000 кГ) то есть концепцию перспективного воздушно-космического комплекса с неограниченным радиусом действия (ВКК НРД) и сравним ее показатели с лучшими мировыми аналогами. Здесь неограниченный радиус действия подразумевает всю поверхность планеты Земля в качестве доступного оперативного полигона - для выполнения задач различного назначения.

Данная концепция ВКК НРД является изделием двойного назначения и впервые представлена ООО "Авиационные Космические Разработки" (Aerospace Research Keeping LLC) компания которая изначально и по определению ориентирована на создание концепций перспективных воздушных и космических летательных аппаратов будущего.

Рис. 51 Перспективный воздушно-космический комплекс ВКК НРД - ВКС СиР-240 «Быстрый».

Новый ВКС ВКК НРД СиР-240 «Быстрый» класса «Сибиряк» будет также представлять собой трехступенчатый летательный аппарат который возьмет себе все самые лучшие и эффективные конструктивные решения для данного типа технических устройств. Именно поэтому технические и экономические показатели для супер шаттла ВКК НРД СиР-240 «Быстрый»

перекроют данные лучших мировых аналогов класса и будут являться непревзойденными.

Для демонстрации возможности осуществления данной технологии выбраны следующие данные - в частности взлетный вес и двигатели первой ступени от известного самолета ТУ-160 – близкие к аналогу – 240 тонн при четырех двигателях НК-32 (включая варианты их перспективной модификации), что позволяет оценить эффективность аппарата и сферы его применения.

Российский перспективный авиационный комплекс дальней авиации ПАК ДА

В настоящее время основу стратегической авиации России и США составляют достаточно старые самолеты. Самый крутой американский бомбардировщик самого многочисленного типа Boeing B-52H Stratofortress был построен в 1962 году, и с тех пор самолеты этой модели лишь проходили модернизацию тех или иных систем. Известно - самым массовым стратегическим ракетоносцем ВВС России является Ту-95МС, который тоже нельзя назвать новым – первая машина этого типа поднялась в воздух в 1979 году. Несмотря на все ремонты и модернизации, техника устаревает как морально, так и физически, из-за чего ей требуется замена. Следует отметить, что в составе ВВС двух стран имеются и более новые стратегические бомбардировщики, однако по численности они не могут сравниться со «стариками». Кроме того, сравнительно крутые Northrop Grumman B-2 Spirit и Ту-160 в будущем тоже устареют и потребуют замены. Как видим, в течение ближайших десятилетий Соединенным Штатам и России срочно понадобятся новые стратегические бомбардировщики, которые смогут стать достойной заменой существующей технике. Проекты таких самолетов уже разрабатываются. Перспективный авиационный комплекс дальней авиации (ПАК ДА) является одним из самых важных проектов в рамках развития [6] российских ВВС. По имеющимся данным, самолет, созданный в ходе этой программы, в будущем сможет стать основным дальним бомбардировщиком отечественных ВВС. Его характеристики позволят заменить все существующие дальние бомбардировщики: Ту-95МС, Ту-22М3 и Ту-160.

Рис. 52 Один из вариантов проекта перспективного ракетоносца ПАК ДА для ВКС России.

Основной причиной этого является возраст имеющейся техники: к моменту начала серийного производства бомбардировщиков ПАК ДА у некоторых из существующих самолетов должен закончиться ресурс и их придется списать. Хотя формирование новых требований к перспективному стратегическому бомбардировщику для ВВС России началось еще в конце девяностых годов, но тогда, по ряду причин, эти работы прилично затянулись. [37] Новый перспективный авиационный комплекс дальней авиации - ПАК ДА (условное наименование) ставит своей задачей создание бомбардировщика большой дальности для замены на вооружении ВВС России самолетов Ту-160, Ту-95МС (по версии лета 2009 г. и ранее) и Ту-22М3 (согласно заявлениям сделанным в декабре 2009 г.). Предварительные проработки облика ПАК ДА в конструкторских бюро и формирование требований к самолету со стороны ВВС начаты в 1999 г.



Pages:   || 2 | 3 |



Похожие работы:

«А. И. Агеев 1 "РЫСКАНИЕ ПО АТТРАКТОРУ", ИЛИ СТРАТЕГИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ РОССИИ В ЭПОХУ СМЕНЫ ГЕГЕМОНА Глобальные риски и стратегия управления Ужесточение глобальной конкуренции, отражающееся в резко возросшей турбулентности международных отно...»

«А. Маковский. Путь на Восток Александр Маковский Жизнь в кино : ветераны о себе и о своих товарищах сборник. Вып. II Союз кинематографистов СССР, Комиссия ветеранов сост. О. Т. Нестерович. М. : Искусство, 1979. Путь на Восток Вероятно, кино по-разному входило в жизнь каждого ки...»

«1 I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Настоящая рабочая программа профессиональной подготовки водителей транспортных средств категории B (далее Рабочая программа) разработана в соответствии с требованиями Федерального закона от 10 декабря 1995 г. N 196-ФЗ О безопасности дорожного движения (Собрание законодательства Российской Федерации, 1995, N 50,...»

«DIM-03 (Изм. 1.0) Руководство по эксплуатации Портативный стоматологический рентген-аппарат PROX СЕ http://www.digimed.co.kr Содержание Руководство по эксплуатации 1. Введение 1.1 ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ 1.2 Описание изделия 1.3 Конструктивные особенности портатив...»

«Беседы о Литургии Беседа первая Беседа вторая. Литургия первых веков христианства Беседа третья. О храме Беседа четвертая. Действия при литургии Беседа пятая. Проскомидия Беседа шестая. Литургия оглашенных Беседа седьмая. Антифоны...»

«ISSN 2303-9914 Вісник ОНУ. Сер.: Географічні та геологічні науки. 2013. Т. 18, вип. 1(17) УДК 624.131.543 Д.В.Мелконян, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедра инженерной геологии и гидрогеологии, Одесский национальный ун...»

«3 СОДЕРЖАНИЕ № п/п Содержание рабочей программы Стр. Паспорт рабочей программы учебной практики 1. 4 Структура и содержание учебной практики 2. 6 Условия реализации программы учебной практики 3. 9 Контроль и оценк...»

«СТРАХОВАЯ ЗАЩИТА ПАССАЖИРА И БАГАЖА НА ВРЕМЯ ПОЛЕТА Партнер, предоставляющий услугу компания “АльфаСтрахование лидер в области страхования пассажиров. В течение 20 лет “АльфаСтрахование” и входящие в состав ее группы компании “АВИКОС” и “А...»

«Рецензенты: 1. Исупова О.А., зав кафедрой менеджмента, к.э.н., доцент 2. Лямина И.А. начальник Управления потребительского рынка и развития предпринимательства Администрации г. Кемерово Аннотация программы ГИА Целью Государственной итого...»

«Эдвард Радзинский "А существует ли любовь?" — спрашивают пожарники АСТ Москва УДК 821.161.1Радзинский Э. С. ББК 84(2Рос=Рус)6—44 Р15 Радзинский, Эдвард Станиславович. Р15 "А существует ли любовь?" — спрашивают пожарники /Радзинский Э. С. — Москва : АСТ, 2015. — 320 с. ISBN 978-5-17-094505-4 Самая пронзительн...»

«Date : 28/08/2008 Массовая оцифровка для поддержки исследований и обучения: Стратегия оцифровки Библиотеки земли Бавария Клаус Цейнова Библиотека земли Бавария, Мюнхен, Германия Meeting: 139 Acquisition and Collection Development English, Arabic, Chinese, French, German, Russian and Spa...»

«4 Идеи рекламных акций для продвижения алкогольной продукции Задачи промо-акции: заложить основы для формирования покупательской лояльности создать позитивные ассоциации с брэндом привлечь потенциальных покупателей стимулировать сбыт пр...»

«Scientific Cooperation Center Interactive plus Смирнова Марина Аполинарьевна старший воспитатель МБДОУ "Д/С №2 "Сказка" г. Ядрин Чувашской Республики г. Ядрин, Чувашская Республика КАДЕТСКОЕ ДВИЖЕНИЕ КАК НАПРАВЛЕНИЕ В ПАТРИОТИЧЕСКОМ ВОСПИТАНИИ ДОШКОЛЬНИКОВ Аннотация: в статье рас...»

«ЗАО Банк Советский Типовая форма 3.4.1. Страница 1 из 4 ПРЕДЛОЖЕНИЕ О ЗАКЛЮЧЕНИИ СМЕШАННОГО ДОГОВОРА (Индивидуальные условия Договора банковского Счета (Счетов), договора кредита) Информация о клиенте Полная стоимость кредита Клиент Серия/номер Паспорт Кем выдан Дата выдачи Адрес регистрации по месту...»

«Внесение изменений в Правила Акции "Собери великолепную пятерку NIVEA MEN" 26 декабря 2016 года В соответствии с п.15 Правил Акции "Собери великолепную пятерку NIVEA MEN" (далее – "Акция") Организатором Акции вн...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ" Кафедра "Менеджмент и управление персоналом организации" Л.И. ТРУФАНОВА КОНТРОЛЬ КАК ФУНКЦИЯ МЕНЕ...»

«N.S.KOSIN5KAIA D E W E LO P M E N T A L D I S O R D E R S O F T H E O S T E O A R T I C U L A R A P P A R A T U S PUBLICHED BY,,MEDITSINA LENINGRAD 1966 Н.С.КОСИНСКАЯ НАРУШЕНИЯ РАЗВИТИЯ КОСТНОСУСТАВНОГО АППАРАТА И АЛ Т " ЕИИ " Л ИР С Е О Е Н 1 6 З Т ЬВ М Ц А Е НА К ДЕ СО ДН Н ГД О...»

«ДОНЕЦКАЯ НАРОДНАЯ РЕСПУБЛИКА МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ 83003, г. Донецк, пр-т Ильича 14-И, тел. (062) 312-91-26, E-mail: minzdrav.dnr@mail.ru "01" июля 2015 года ПРИКАЗ №012.1/138 г.Донецк Зарегистрирован в Министерстве юстиц...»

«SUUNTO ZOOP NOVO РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 1 Безопасность 2 Начало работы 2.1 Состояние дисплея и представления 2.2 Значки 2.3 Настройка 3 Функции 3.1 Включение и предварительная проверка 3.1.1 Индикаторы батареи 3.2 Оповещения, пр...»

«СПРАВКА по результатам выборочного анкетирования родителей обучающихся Лесколовского центра образования Цель анкетирования: – изучение общественного мнения о качестве оказания образова...»

«(Новое Русское Слово, США, 30 апреля 2007) Сергей Чесноков, Москва ВЛАСТЬ В РОССИИ ПРОТИВ НЕСОГЛАСНЫХ (репортаж с места события) Была бы только санкция. 14 апреля 2007 года. Вчера по всем каналам СМИ чиновники грозили тем, кто придет на пушкинскую площадь: ОМОН будет бить. Предлог найдут. Мы с Лино...»

«МАЛЬБОРКСКАЯ КОЛЛЕКЦИЯ ЯНТАРЯ На протяжении веков людей восхищал янтарь. Он как солнце, заколдованное в глыбе, легче воды. нежный, хрупкий, а такой вековой. Впечатляет зачастую нас какой-нибудь мушкой, зачарованной внутр...»

«"МАЛЫЙ БИБЛИОГРАФ" Выпуск № 9 Сергей Стратановский ИЗ ДАВНЕГО И НОВОГО Тетрадь стихов на Круглый стол в Одессе (10–11.10.2015) Издание второе, уточненное Издание Ассоциации "Русский Институт в Париже" Ассоциацией "Русский Институт в Париже" в серии "Малый Библиограф" и...»









 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.