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:

МАКС
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:

вариант с орбитальным самолетом в составе второй ступени:

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;
»
многоразовость применения:
- самолет-носитель...................... до 1000 раз
- орбитальный самолет............... до 100 раз
- маршевый ЖРД......................... до 15 раз
» 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;
»
малые сроки подготовки к повторному вылету; высокая оперативность применения, особенно для спасательных операций:
- выход на заданные наземные (морские) районы за 2-3 часа;
- выход к космическим объектам за 2-6 часов;
- срочная доставка информации на Землю.
» 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=51° 8,3 9,5 18 5,5
             орбита i=28° 19
             орбита i=0° 19,5 7,0
   Масса полезного груза (i=51° ), 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=0° ) 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 46° 28-97 28-97 28-97
             широта точки старта 18° 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=51°, 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.
 Желающим получить полный текст документа
необходимо скачать архив, нажав на кнопку справа:

Скачать архив bp_MAKS_v2000.rar с документами


возврат на homepageпереход к ОК БУРАНПОЛЕТ БУРАНАЛетающие аналоги БТС-02 ГЛИпереход к беспилотным КА БОРпереход к программе СПИРАЛЬпереход на Гостевую книгу (короче, в гости!)переход к карте сайтапереход к web-мастерупереход к Space Shuttle
Web-master: ©Вадим Лукашевич 1998-2008
Copyright©Вадим Лукашевич 2000