Сура (беспилотный воздушно-космический аппарат)
Космический самолёт (ВКС) «Сура» — украинский космический аппарат, предназначенный для выведения на околоземную орбиту и возвращения с неё искусственных спутников и других полезных грузов. Он представляет собой воздушно-космический самолёт, состоящий из двух ступеней. Полная масса аппарата 48-50 т, полная тяга воздушно-реактивных и жидкостных двигателей 61,1-70,0 тс, длина 17 м, размах крыльев 14 м, высота 6,6 м. Первая ступень может использоваться автономно в качестве грузового суборбитального самолёта. Вторая — как космический аппарат, в том числе для межпланетных полётов и эксплуатации в атмосферах планет Солнечной Системы.
( Collapse )
На второй ступени находится грузовой отсек с перемещаемым корпусом для выведения на орбиту или снятия с неё спутников. Корпус поворачивается на месте для полёта в атмосфере. Теплозащита при входе в атмосферу на космических скоростях и движение по особой траектории позволяет уменьшать перегрев.
Беспилотный вариант позволяет снизить время переходных процессов полёта до небольшого, составляющего минуты, секунды или микросекунды при максимальной скорости. Использование воздушно-реактивных двигателей и жидкостных ракетных двигателей, строящихся серийно, сокращает время разработки втрое, а стоимость разработки - вдвое в сравнении с аналогами (например, российским проектом ТУ-2000).
Ниже приводятся некоторые данные по воздушно-космическому самолету для вывода полезной нагрузки на околоземную орбиту, предложенные автором.
http://levenko2006.narod.ru/simple1.htmlАвиационно-ракетная воздушно-космическая система (АКС) «BLACK SEA» состоит из функциональных комплексов:
1. Стартовый комплекс.
2. Двухступенчатый воздушно-космический самолет c условным названием «Сура» (ВКС).
3. Наземный центр управления полетом. На территории Украины функционируют Национальный центр управления и испытаний космических средств (НЦУИКС) в г. Евпатории – пос. Витино (АР Крым) и Дунаевцах (Хмельницкая обл.).
Стартовый комплекс в зависимости от задачи и возможностей может быть различным:
1. Транспортный дозвуковой самолет-космодром (скорость полета порядка 700-900 км/час, высота полета не мене 6 км):
- АН-225 «Мрія»
- АН-140-100 «Руслан»
- Локхид L-1011 и др.
Скорость более М = 2 для запуска СПРВД может набираться при пикировании ВКС с включенными ЖРД после отделения от самолета-космодрома.
2. Наземный старт с катапультирующим средством для достижения скорости полета боле М = 2:
- паровая катапульта (по аналогии с системами авианосцев);
- твердотопливная катапульта (твердотопливный стартовый ускоритель);
- рельсовый «лифт» с противовесом, падающим в шахту и другие варианты.
3. Старт с морской платформы (палубы корабля) с применением катапульты (паровая катапульта, твердотопливный стартовый ускоритель) для достижения превышения скорости М = 2.
4. Старт с любой площадки с применением твердотопливных стартовых ускорителей для набора скорости полета более М = 2.
Во любом случае старт осуществляется после запуска всех ЖРД ВКС.
Максимально допустима перегрузка на старте и разделении ступеней до 100 g (условие для расчета н прочность элементов конструкций).
Двухступенчатый воздушно-космический самолет «Сура» является собственным ти-пом летательного аппарата.
Основные отличительные особенности:
- две ступени в составе самолета стартуют без использования специального аэродро-ма и дорогостоящей стартовой площадки космодрома;
- посадка ступеней отдельно осуществляется на парашютных системах в заданных точках (в перспективе - на управляемых парапланах);
- при приземлении каждой ступени на высоте около 30 км выпускается тормозной парашют, на высоте 6 км система основных парашютов, на высоте 5-10 м срабатывает твердо-топливный тормозной двигатель парашютной системы – приземление со скоростью около 1,0 м/с: РБ приземляется «на брюхо», ГАП – на нос с последующим опусканием корпуса на землю;
- минометное разделение ступеней на высоте около 90 км, после чего первая ступень (разгонный блок, самолет бесхвостка, суборбитальный самолет) тормозится силой отдачи и приземляется с самоориентацией в атмосфере; вторая ступень (гиперзвуковой автоматиче-ский планер – ГАП, орбитальный самолет) получив импульс в виде прибавки скорости порядка 1,0 км/сек выходит на орбиту 300 км (или по суборбитальной траектории на высоту до 1000 км) для выполнения поставленной задачи, затем его наружный корпус сдвигается, и он трансформируется в орбитальный космический аппарат (спутник); после выполнения задачи и установки пневмоприводом корпуса в исходное положение ГАП входит в плотные слои атмосферы с самоориентацией по курсу; в случае, если предполагается обратный рейс без доставки на Землю груза с орбиты, при выводе спутника применяется минометный запуск – спутник получает импульс для выхода на более высокую орбиту, ГАП тормозится силой от-дачи (снижается скорость полета).
Варианты старта ВКС «Сура»
Основные варианты старта самолета «Сура»:
- активный или пассивный (сбрасывание) старт с транспортного самолета-космодрома АН-225 или АН-124-100 при скорости полета 700-900 км/час на высоте 6-22 км;
- старт с любой площадки посредством использования стартового (разгонного) твердотопливного сбрасываемого ускорителя – РДТТ для достижения скорости полета М = 2,5
Во всех вариантах старт осуществляется с одновременным запуском всех маршевых двигателей: твердотопливных ускорителей СПВРД и ЖРД. После достижения скорости полета М = 2,5 запускаются СПВРД.
Схема возврата первой и второй ступеней ВКС «Сура»
Схемы возвращения ступеней самолета «Сура» в принципе однотипны.
РБ или ГАП – далее аппарат, переходят на траекторию схода с орбиты после торможения, которое осуществляется минометным разделением ступеней (для РБ), отделением спутника (для ГАП) с последующим торможением рулевыми ЖРД.
Управлением рулевыми ЖРД обеспечивается угол атаки при входе в плотные слои атмосферы 39о по опыту посадки аппарата «Буран» (
www.buran.ru). В отличие от схемы посадки «Бурна», когда в управлении осадки принимали участие западные и восточные ЦРЭ и ЦВК, посадка ступеней «Суры» упрощена и проходит полностью в автоматическом режиме.
После входа в плотные слои атмосферы происходит аэродинамическая самоориента-ция спускаемого аппарата при скоростном напоре от 10 до 100 кгс/м2 в продольном канале.
На высоте около 30 км из кормовой части аппарата выпускается тормозной парашют для снижения скорости приземления порядка 600 м/сек.
На высоте 6-7 км выпускается основной парашют для снижения скорости приземле-ния порядка 7 м/сек.
На высоте не менее 1 м срабатывает тормозной РДТТ и скорость падения аппарата на поверхность снижается до 1 м/сек.
В Украине планируют вернуться к разработке беспилотного воздушно-космического самолета с использованием полученного опыта от проекта «Сура».
Американский Boeing X-37 — экспериментальный орбитальный самолёт, созданный для испытания будущих технологий запуска на орбиту и спуска в атмосферу, создает базу для тотального доминирования США в Космосе.
В Украине ранее уже был разработан подобный проект в 2006 году, притом стоимость его реализации в разы меньшая ем у американского аналога.
Украиснкий аппарат «Сура» может доставлять на орбиту любые грузы, например, спутники связи или оборудование для космической станции. «Космическому грузовику» не нужен пилот — система летает в автоматическом режиме.
Доставка грузов в космос по-прежнему сложная и дорогая задача. Есть, конечно, мечта — построить космический лифт, поднимающий на орбиту оборудование и пассажиров. Но уже полвека эта идея относится к разряду технологических утопий. Пока приходится довольствоваться обычными ракетами-носителями. Отправка на орбиту одного килограмма груза стоит от 8 до 50 тысяч долларов.
На Южном машиностроительном заводе им. А. М. Макарова (Днепропетровск) разрабатывают аппарат, который может сделать грузовое сообщение с космосом куда более дешевым — от 1000 долларов за килограмм. Называется он «беспилотный воздушно-космический самолет «Сура».
«Спутники массой от нескольких граммов до двух-трех сотен килограммов нужно вывести в космос, развести по орбитам, а затем вернуть обратно на Землю, не увеличивая количество мусора в космическом пространстве и продлевая жизнь каждому дорогостоящему аппарату. Ракеты-носители ХХ века, уничтожаемые при полете, не имеют перспектив при создании спутниковых группировок. Пилотируемые аппараты типа шаттла себя не оправдали ни по надежности, ни по стоимости», — считает главный конструктор «Суры» Александр Левенко.
Создатели подчеркивают, что воздушно-космический самолет не имеет ничего общего ни с обычным самолетом, ни с ракетой, ни с шаттлом. Это отдельный тип летательных аппаратов. В последние годы подобные «самолеты» стали разрабатывать и в России, и в США, и в других странах.
«Главное отличие нашей разработки от всех аналогов — это полностью беспилотный режим полета», — подчеркивает один из создателей «Суры» Владимир Кукушкин. Все операции проводятся без участия человека — в автоматическом режиме или по команде с Земли. Благодаря этому не страшны резкие перепады скорости, а последствия аварии (хотя хочется надеяться, что она не случится) будут не столь трагичными.
Базовая модель «Суры» состоит из двух ступеней. Первая — «суборбитальный самолет» (разгонный блок). Он взлетает на ракетных и воздушно-реактивных двигателях. На высоте около 90 километров от него отделяется вторая ступень — «орбитальный самолет» (гиперзвуковой автоматический планер), который вместе с грузом долетает до орбиты. Согласно обещаниям разработчиков, «космический грузовик» может летать даже к другим планетам Солнечной системы.
Добравшись до заданной точки, он выгружает из своего «кузова» спутник связи, исследовательское оборудование или новогодние подарки для космонавтов — любой груз в пределах 300 килограммов.
И «суборбитальный самолет», и «гиперзвуковой планер» многоразовые. Выполнив свою миссию, они спокойно возвращаются на Землю и приземляются на парашютах. После чего могут снова лететь на задание.
Пока что у инженеров есть только концептуальная разработка «космического грузовика». Однако они надеются, что сумеют найти заказчика, который профинансирует создание реального аппарата. «К нашему проекту проявила большой интерес Южная Корея и некоторые другие страны. Ведь «Суру» можно запускать с любой территории. Ей не нужен казахстанский «Байконур» или бразильский «Алкантара», — сообщили корреспонденту «НРС» (Европа-СНГ) в конструкторском бюро.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Полная масса — 48–50 тонн.
Длина — 17 метров.
Размах крыльев — 14 метров.
Высота — 6,6 метра.
Предварительно рассчитанная стоимость выводимого на орбиту высотой 300 километров 1 кг полезного веса — 1000–6000 долларов.
Расчетная стоимость одного запуска — 300 тысяч долларов.
