Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://www.buran.ru/htm/busfact.htm
Дата изменения: Unknown Дата индексирования: Tue Oct 2 00:02:41 2012 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: п п п п п п п п п п п п п п п п п п |
4. Производственный план
В данном разделе изложено техническое описание проекта МАКС, подробно рассмотрены преимущества МАКС по сравнению с существующими и проектируемыми системами-аналогами (конкурентами); приведен обзор созданного научно-технического задела и проанализированы оставшиеся объемы работ с анализом сроков выполнения и потребных финансовых средств.
4.1 Техническое описание проекта
Многоцелевая авиационно-космическая система (МАКС - см.рис.4.1) представляет собой двухступенчатый комплекс, состоящий из самолета-носителя Ан-225 "Мрия" (первая ступень) разработки АНПК им.Антонова (Украина, Киев), на котором устанавливается орбитальный самолет со сменными целевыми модулями (в пилотируемом или беспилотном варианте) с внешним топливным баком, заполненным криогенными компонентами топлива (рис.4.2-4.3), или блок выведения с полезным грузом (вторая космическая ступень), рис. 4.4:
Рис. 4.1 Многоцелевая авиационно-космическая
система (пилотируемый вариант)
В функциональный состав МАКС также входит комплекс средств аэродромного и технического обеспечения и средства автоматизированной системы управления.
Система базируется на обычных аэродромах 1 класса, дооборудованных необходимыми для МАКС средствами заправки компонентами топлива, наземного технического и посадочного комплекса и вписывается, в основном, в существующие средства наземного комплекса управления космическими системами.
Основные элементы системы МАКС выполнены в многоразовом исполнении, кроме внешнего топливного бака и блока выведения. МАКС создается на основе последних достижений науки и техники в области авиации и космонавтики.
Разработаны следующие варианты МАКС, различающиеся используемой второй ступенью и модификациями орбитального самолета:
пилотируемый вариант с использованием пилотируемой второй ступени (орбитальный самолет пилотируемый - ОС-П):
Рис.4.2 Общий вид пилотируемой МАКС-ОС-П -
базовый вариант
Рис.4.3 Вторая ступень МАКС-ОС-П крупным планом
беспилотный транспортный вариант МАКС-Т с использованием одноразового блока выведения тяжелых полезных нагрузок:
Рис.4.4 Общий вид МАКС-Т
Рис.4.5 Вторая ступень МАКС-Т крупным планом
(рисунок раскрывается)
перспективный беспилотный транспортный вариант МАКС-М с использованием полностью многоразовой второй ступени:
Рис.4.6 Общий вид МАКС-М
Рис.4.7 Вторая ступень МАКС-М крупным планом
Все варианты МАКС основаны на унифицированных элементах: | |
' | самолет-носитель - первая ступень Ан-225 "Мрия"; |
' | бортовой стартовый комплекс; |
' | маршевая двигательная установка второй ступени; |
' | блок баков водород-кислород-керосин; |
' | арматура топливных баков; |
' | агрегаты силовых и коммуникационных связей самолета-носителя и второй ступени; |
' | основное бортовое оборудование, конструкционные и теплозащитные материалы; |
' | наземный комплекс управления; |
' | взлетно-посадочный и наземный технический комплексы. |
4.1.1 Назначение МАКС
МАКС предназначена для решения широкого круга задач в космосе, в том числе: | |
' | выведение на низкую околоземную орбиту различных полезных грузов и экипажа; |
' | транспортно-техническое обеспечение космических объектов различного назначения, включая возврат полезных грузов с орбиты на Землю; |
' | аварийное спасение экипажей пилотируемых космических объектов; |
' | проведение научно-технических и технологических экспериментов на орбите; производство кристаллов, биопрепаратов и других материалов в условиях вакуума и микрогравитации; |
' | проведение международного контроля за космическим пространством; выполнение специальных программ в рамках международного сотрудничества и обеспечения коллективной безопасности; |
' | экологический контроль за космическим пространством и земной поверхностью, оперативная разведка районов техногенных и природных чрезвычайных ситуаций; дистанционное зондирование Земли и исследование околоземного воздушно-космического пространства; |
' | сборка крупных объектов на орбите из доставляемых модулей; |
' | решение широкого круга задач в интересах обеспечения национальной безопасности России; |
' | очистка околоземного пространства от технологического мусора. |
4.1.2 Преимущества МАКС
МАКС обладает принципиальными преимуществами перед используемыми и проектируемыми системами, обуславливающими ее конкурентные преимущества: | |||||||||
' | кардинальное снижение удельной стоимости выведения полезных грузов на орбиту(до ~ $800-1000 за кг.) по сравнению с одноразовыми ракетами-носителями ($12,000- 15,000 за кг) и многоразовыми средствами выведения первого поколения ("Буран", СССР и "Space Shuttle", США); | ||||||||
' | использование подвижного воздушного старта орбитальной ступени с самолета-носителя, исключение необходимости использования космодромов; | ||||||||
' |
|
||||||||
' | возможность запуска в любом азимутальном направлении; | ||||||||
' | возможность выведения на орбиты с необходимым фазированием и параллаксом относительно аэродрома вылета; | ||||||||
' | минимальное акустическое воздействие на поверхность Земли при старте второй ступени; | ||||||||
' | возможность широкого маневрирования в продольной и боковой плоскостях (до 2000 км) при возврате с орбиты; | ||||||||
' |
|
||||||||
' | возможность возврата полезных грузов (до 4,6 т) и их многоразового использования; | ||||||||
' | возможность возврата МАКС при отмене пуска; | ||||||||
' | повешение надежности и безопасности выполнения космических операций; | ||||||||
' | экологическая чистота (сокращение полей падения ступеней с отсутствием постоянных зон отчуждения и применение нетоксичных компонентов топлива); | ||||||||
' | реализация проекта не требует введение в действие дополнительных производственных мощностей при многолетней гарантированной загрузке более 400 тыс. рабочих мест в России и Украине. |
4.1.3 Характеристики МАКС
Таблица 4.1 Сравнительные технические характеристики МАКС | ||||
Параметр |
ОС-П | ОС-Б | МАКС-Т | МАКС-М |
Взлетная масса МАКС на ВПП, т | 620 | 620 | 620 | 620 |
Стартовая масса второй ступени, т | 275 | 275 | 275 | 275 |
Масса орбитального самолета, т: | 26,9 | 26,9 | ||
Масса полезного груза (Н=200 км), т: | ||||
орбита i=51њ | 8,3 | 9,5 | 18 | 5,5 |
орбита i=28њ | 19 | |||
орбита i=0њ | 19,5 | 7,0 | ||
Масса полезного груза (i=51њ ), т: | ||||
орбита Н=400 км | 6,9 | 8,0 | 17,3 | |
орбита Н=800 км | 4,3 | 5,4 | 16,1 | |
геостационарная орбита (Н=36000 км, i=0њ ) | до 5,0 | |||
Экипаж, человек | 2 | |||
Диапазон высот рабочих орбит, км | 140...1500 | 140...1500 | 140...36000 | |
Длина отсека полезного груза, м | 6,8 | 8,7 | 13 | 7 |
Диаметр отсека полезного груза, м | 2,6 | 2,7 | 5 | 4,6 |
Диапазон возможных наклонений орбит, град: | ||||
широта точки старта 46њ | 28-97 | 28-97 | 28-97 | |
широта точки старта 18њ | 0-97 | 0-97 | 0-97 | |
Боковая дальность при спуске с орбиты, км | до 2000 | до 2000 | до 1200 | |
Посадочная скорость ОС, км/час | < 330 | < 330 | < 330 | |
Продолжительность полета, сут. | 5 | 30 |
4.1.4 Конструкция второй ступени МАКС. Модификации орбитального самолета
Рис. 4.8 Базовый вариант: боковая (сверху) и
плановая (снизу) проекции орбитального самолета
Весовая сводка МАКС, т | ||
Элемент (базового варианта) | По оценкам: | |
НПО "Молния" | British Aerospace (BAe) | |
Взлетная масса | 275,00 | |
Масса, выводимая на орбиту (i=51њ, H=100 x 200 км) | 37,72 | |
Масса орбитального самолета | 26,90 | |
Масса внешнего топливного бака | 10,82 | 11,99 |
Орбитальный самолет: | ||
конструкция и теплозащита | 6,37 | 6,71 |
оборудование | 3,74 | 4,50 |
двигатель и топливная система | 5,68 | 5,99 |
весовой резерв | 0,96 | 1,20 |
топливо и газ | 1,49 | |
экипаж | 0,16 | |
полезный груз (ПГ) | 8,50 | 6,80 |
полезная нагрузка беспилотного варианта | 10,00 | 8,05 |
Внешний топливный бак: | ||
конструкция | 5,68 | |
оборудование и топливная система | 2,08 | |
весовой резерв | 0,50 | |
неиспользуемое (невырабатываемое) топливо | 2,56 |
Рис.4.9 Модификация ТТО -1 для снабжения и обслуживания орбитальных станций или спасательных операций (рисунок раскрывается) | |
Рис.4.10 Модификация ТТО -2 для снабжения и обслуживания беспилотных (автоматических) орбитальных платформ (рисунок раскрывается) | |
Рис.4.11 Модификация беспилотного орбитального самолета (ОС-Б), оснащенного системой автоматической посадки (рисунок раскрывается) |
4.2 Состояние разработки.
Работы над проектом МАКС ведутся ОАО "НПО "Молния" со времени завершения разработки орбитального корабля "Буран". В 1988 году большой кооперацией (около 70 предприятий авиационной и космической промышленности) разработан эскизный проект в 220 томах.
Разработка проекта МАКС базируется на основе сочетания наиболее эффективных научно-технических достижений, освоенных в период создания многоразового орбитального корабля "Буран", и перспективных технологий.
В подтверждение проектных технических характеристик выполнен большой объем экспериментально-исследовательских работ по аэродинамике, газодинамике, прочности элементов конструкции и другим направлениям.
Изготавливаются натурные макеты орбитального самолета (см. рис.6.4) и внешнего топливного бака (см. рис.6.2). Проходит летные испытания первый экземпляр базового самолета Ан-225 "Мрия" (см. рис.6.1). Практически завершена разработка конструкторской документации по орбитальному самолету и топливному баку.
Высокая степень реализуемости проекта МАКС обеспечивается созданным научно-техническим заделом и подтверждается проведенным в России и на Украине значительным объемом организационных, научно-исследовательских, опытно-конструкторских и экспериментальных работ. К настоящему времени на разработку МАКС израсходовано около 1,5 млрд. долларов в текущих ценах.
4.2.1 Научно-технический задел (НИОКР)
' | для разработки МАКС создана кооперация из предприятий авиационной и космической отраслей, ранее участвовавших в создании элементов системы "Энергия-Буран"; |
' | создан и проходит испытания первый летный образец самолета Ан-225 "Мрия", второй самолет находится в стадии изготовления (готовность более 70%); |
' | разработан эскизный проект по МАКС и ряд дополнений к нему; |
' | глубоко проработаны варианты многоцелевого применения системы, оценена ее эффективность; |
' | проведена предварительная конструктивная проработка основных элементов конструкции орбитального самолета и внешнего топливного бака; |
' | получен большой опытно-конструкторский и технологический задел по двигательным установкам орбитального самолета и блока выведения, опытные образцы маршевого ЖРД (см. рис.6.3) вышли на этап огневых испытаний; |
' | изготовлены натурные макеты наиболее важных составных частей орбитального самолета и заканчивается изготовление конструктивно-подобного макета внешнего топливного бака (см. рис.6.2 и 6.4); |
' | в ОАО "НПО "Молния" и на предприятиях кооперации имеется уникальная экспериментально-стендовая база, созданная в период разработки орбитального корабля "Буран" и ракеты-носителя "Энергия"; |
' | в конструкции орбитального самолета МАКС используется задел по орбитальному кораблю "Буран" и новым конструкционным и теплозащитным материалам; |
' | создана криогенная база на космодроме Байконур; |
' | имеется комплекс средств обучения экипажей; |
' | на проект МАКС имеются положительные заключения головных научно-исследовательских институтов авиационной промышленности России (ЦАГИ, ГосНИАС, НИИАТ, ВИАМ, НИИЭПУ) и ряда западноевропейских аэрокосмических фирм (DASA, Германия; BAe, Великобритания). |
4.3 План производства
В ходе 9-летней производственной программы запланировано проведение широкомасштабных НИОКР с постройкой опытных образцов системы: 2 самолетов-носителей, 3 орбитальных самолетов и 12 внешних топливных баков (ВТБ). Последние опытные образцы практически являются предсерийными изделиями, которые впоследствии используются по прямому целевому назначению при штатной эксплуатации. Программой испытаний предусмотрены ключевые события: | |
' | полная сертификация маршевой двигательной установки - первая половина 4-го года реализации проекта; |
' | начало летных испытаний системы планируется в середине 6-го года с начала реализации проекта, причем для завершения сертификационных испытаний системы необходимо до двух успешных запусков; |
' | первый эксплуатационный (коммерческий) полет МАКС - середина 7-го года; |
' | полномасштабная эксплуатация МАКС с темпом запусков не ниже 25 в год - с первого квартала 9 года от начала реализации проекта. |
Производственной программой предусмотрено серийное производство элементов МАКС (3-х самолетов-носителей, 6-ти орбитальных самолетов и необходимого количества ВТБ) параллельно с началом летных испытаний системы, что позволит в дальнейшем не только обеспечить темпы использования МАКС до 30 запусков ежегодно, но и создать необходимую элементную избыточность системы для агрессивной маркетинговой политики (и возможного 50-60 разового ежегодного использования).
Производственная программа периода полномасштабной эксплуатации предусматривает ежегодное производство ВТБ в количестве, необходимом для соблюдения заявленного количества запусков, а также необходимые регламентные (ремонтные) работы с элементами МАКС.
Таблица 4.2 Производственная программа первых 10 лет проекта МАКС | ||||||||||
Производственная программа |
2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 |
Разработка конструкторской документации (КД) | ||||||||||
Подготовка опытного производства | ||||||||||
Опытное производство: самолет-носитель | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | ||||||
орбитальный самолет | 0,5 | 0,5 | 1 | 1 | ||||||
внешний топливный бак | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | |||||
разгонный блок | 1 | 1 | ||||||||
ЛКИ, сертификация, доработка КД | ||||||||||
Маркетинг, организация рынка, адаптация ПГ | ||||||||||
Подготовка серийного производства | ||||||||||
Серийное производство: самолет-носитель | 1 | 1 | 1 | |||||||
орбитальный самолет | 1 | 2 | 3 | 3 | ||||||
внешний топливный бак | 2 | 6 | 15 | 25 | 30 | |||||
разгонный блок | 1 | 3 | 8 | 14 | 16 | |||||
Общее количество пусков МАКС в год | 2 | 6 | 15 | 25 | 30 | |||||
в том числе эксплуатационных |
6 | 15 | 25 | 30 |
При реализации производственной программы планируется задействовать следующие производственные мощности: | |
' | при сборке самолетов-носителей Ан-225 "Мрия" - Киевский машиностроительный завод при ОКБ им.О.К.Антонова (Украина) или Ульяновское авиационное производственное объединение; немаловажен тот факт, что при возобновлении (продолжении) производства самолета-носителя Ан-225 "Мрия" в хозяйственный оборот возвращается "омертвленный" производственно-технологический задел, оцениваемый в $165 млн. для Ульяновска и суммы аналогичного порядка для Киева; |
' | при постройке орбитальных самолетов - Тушинский машиностроительный завод (Москва, Россия), имеющий необходимый опыт многоразовых космических кораблей "Буран" (в период 1985-1992 г.г. построено в общей сложности 11 изделий); |
' | ВТБ производятся на производственных площадях ЮМЗ, г.Днепропетровск, Украина; |
' | разработку, испытания и серийное сборку маршевых двигателей производит НПО "Энергомаш" им.В.П.Глушко; |
' | в разработке системы управления МАКС принимают участие НПО АП (Россия) и НПО "Хартрон" (Украина). |
Общий потребный объем финансирования (прямых затрат) на первые 6 лет исполнения производственно плана без учета объема и стоимости существующего научно-технического задела составляет $3511,08 млн. (см раздел "7.1 Потребный объем финансирования"), который окупается в течении первых 3,5...4 лет коммерческой эксплуатации системы.
4.4 Жизненный цикл МАКС
Оценки продолжительности жизненного цикла существующих систем выведения полезных грузов на околоземную орбиту позволяют уверенно предположить 30-летний срок использования системы.
Эта оценка достоверно подтверждается продолжающейся успешной эксплуатацией серии отечественных одноразовых ракет-носителей, созданных на базе РН Р7 (первый полет - 1957 г.), а также планами дальнейшей модификации и использования американского многоразового транспортного космического корабля "Space Shuttle" (первый полет 12.04.1981) до 2010-2015 гг.
В то же время наблюдаются тенденции увеличения продолжительности жизненного цикла сложных (и дорогих) космических систем с длительным циклом НИОКР, связанные с прекращением космического противостояния сверхдержав (СССР и США) и сокращением соответствующих бюджетов. При возникающих финансовых ограничениях на первый план выходят задачи эффективного использования существующих разработок, приводящие к их периодической модернизации и увеличению срока службы.
В соответствии с перспективными планами использования МАКС предусмотрены периодические (раз в 5 лет) капитальные ремонты элементов МАКС (плановая стоимость ремонта - до 15 % от затрат на производство) и глубокие модификации (модернизации) элементов (плановая стоимость модификаций - до 30 % от затрат на производство) 1 раз в 10 лет эксплуатации. При выполнении указанных мероприятий в случае коммерческой необходимости можно довести общую продолжительность жизненного цикла МАКС до 50 лет.
Предлагаемый производственный цикл предусматривает постройку 6 серийных орбитальных самолета, что при темпах запуска 30 в год (из них 16 - с разгонным блоком и 14 - пилотируемых) и расчетном ресурсе каждого самолета в 100 полетов обеспечивает срок эксплуатации МАКС без коренной модификации до 40 лет.
На сайте представлены
выдержки из бизнес-плана и основные результаты. |
Web-master: їВадим Лукашевич 1998-2008
CopyrightїВадим Лукашевич
2000