2. Воздушно-реактивные двигатели для ВКС.
Проблема применения воздушно-реактивных двигателей в составе ВКС определяется отсутствием многорежимных ВРД в мире и отсутствием разработок и изготовления в Украине однорежимных СПВРД, используемых в крылатых ракетах.
Существующие в мире однорежимные СПВРД и ГПВРД ориентированы на применение жидкого горючего, что вызвано условиями эксплуатации на летательных аппаратах. При этом возникает проблема поддержания горения жидкого горючего (обычно керосин или водород) в атмосферном кислороде на дозвуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых режимах полета в одной и той же конструкции двигателя. Проблемой остается поддержание процесса горения в двигателе, а даже не изменение характеристик с их допустимым снижением.
Украина находится в уникальном положении: для украинского ВКС нет необходимости ориентироваться на подачу в двигатель жидкого горючего, двигатель сбрасываемый, и есть опыт разработки твердотопливных двигателей для ракетной техники. Эти два слагаемых диктуют возможность разработки многорежимного воздушно-реактивного-ракетного сбрасываемого двигателя для ВКС.
Такой двигатель следует проектировать для условий конкретной траектории выхода ВКС на околоземную орбиту, т.е. для него сразу можно определить параметры эксплуатации с жесткой привязкой по времени:
- старт от скорости равной 0 – двигатель выполняет функцию твердотопливного ракетного ускорителя;
- работа дозвукового ВРД с достижением скорости звука;
- работа СПВРД до М=4-7 на высоте около 20-30 км;
- работа ГПВРД до М=10-25 на высотах 30-48 км:
- работа РДТТ до высоты 150 км.
При этом можно представить старт ВКС с аэродрома с применением сбрасываемых шасси. Разделение ступеней ВКС (после отделения огневым динамическим способом твердотопливного двигателя) может осуществляться на высоте около 200 км, выход на околоземную орбиту второй ступени (орбитального самолета) ВКС на высоту 300-1000 км с применением экологически чистого топлива спирт + перекись водорода.
В этом случае возможно применение и продольной компоновки ступеней ВКС. Сопло первой ступени выполняется с выдвигаемым на высоте около 60 км насадком, сопло однотипного двигателя второй ступени ВКС выполняется сразу с выдвинутым предварительно высотным насадком. ЖРД первой ступни до отделения твердотопливного двигателя (или двигателей) используются, в основном, как рулевой, осуществляя управление полетом изменением вектора тяги.
Особенностью твердотопливного двигателя ВКС может быть то, что требуемое изменение геометрии двигателя для различных режимов может осуществляться сбрасыванием отработанных конструкций через сопло и изменением геометрии поверхности горения топлива в двигателе.
Задача перспективной модернизации выбранной конструкции ВКС может быть рассмотрена на этапе аванпроекта, реализована в ходе выполнения разработки ВКС и его эксплуатации: на любом этапе без снижение работоспособности ВКС и срыва графика полетов.
Применение безопасного топлива в ЖРД позволит создать в Украине собственный ракетодром без риска для населения Украины и соседних стран, и без вероятности экологической катастрофы в аварийной ситуации.
Создание сбрасываемого твердотопливного многорежимного двигателя для выхода на орбиту позволит применить его и в других проектах, как для ракетной техники, так и авиации.
Следует уточнить, что перспективный украинский ВКС не является аналогом ракеты носителя.
ВКС – многофункциональный автоматический летательный ракетный аппарат, предназначенный для эксплуатации в космическом пространстве с последующим возвратом на Землю:
- орбитальный самолет ВКС позволяет осуществлять маневрирование на околоземной орбите для выполнения любых функций в беспилотном варианте;
- орбитальный самолет ВКС является полноценным космическим аппаратам, как спутник, и может выполнять функциональные задачи на орбите в течение времени до 18 лет (при создании ВКС должны использоваться военные технологии, работоспособность военных изделий подтверждена на срок не менее 18 лет) с последующим возвратом на Землю и исключением накопления на орбите отработанных КА;
- орбитальный самолет ВКС может доставляться космическими буксирами в околопланетное пространство солнечной системы и выполнять орбитальные задачи у Луны или планет с последующим самостоятельным возвратом на поверхность Земли;
- орбитальный самолет может выводить на орбиту перспективные малогабаритные спутники с их предварительной ориентацией на борту, снимать отработавшие спутники с орбиты, формировать спутниковые группировки и функционировать на орбите параллельно с группировками, в т.ч. для их обслуживания, в т.ч. на орбите Луны и планет солнечной системы;
- может доставлять на околоземную орбиту технические и технологические грузы;
- суборбитальный самолет ВКС (его первая ступень) может эксплуатироваться автономно как суборбитальный беспилотный грузовой ракетный самолет с максимальной дальностью полета до 23 000 км (уточняется при разработке аванпроекта).
Разработка ступеней ВКС может осуществляться параллельно, в зависимости от выбранного приоритета использования, и отдельно в разное время. В зависимости от требуемой высоты и задач, орбитальный самолет может доставляться в космическое пространство без использования суборбитального самолета ракетой носителем, может выводиться на траекторию полета с использованием транспортного самолета-носителя.
Первый шаг для создания ВКС в Украине сделан. Необходим следующий – выделить этот проект среди приоритетных для Украины в качестве национальной задачи возрождения украинской ракетно-космической отрасли и приступить с 2008 г. к разработке аванпроекта украинского многофункционального воздушно-космического комплекса. Такой комплекс в будущем может стать основой экспорта украинской высокотехнологичной ракетно-космической техники на мировой рынок.
А. С. Левенко,
инженер-конструктор,
один из инициаторов
создания украинского ВКС
