CC BY
14Куркин И.И.
д.т.н., член Американского института аэронавтики и астронавтики, профессор МАИ кигк1пи@уаМех. ги
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОТРУДНИЧЕСТВА СТРАН БРИКС ПО СОЗДАНИЮ И СКООРДИНИРОВАННОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Ключевые слова: страны БРИКС, международное технологическое сотрудничество, аэрокосмическая отрасль, приоритеты технологического развития.
Введение - Ключевые разработки
Рисунок 1.
Стратегические приоритеты БРИКС
В каждую эпоху развития России существуют ключевые разработки, которые открывают перспективу для грядущих поколений.
В свое время созданная гением С.П. Королева ракета открыла советскую и международную эпоху освоения космоса.
В настоящее время как ключи в аэрокосмическое будущее БРИКС, рассматриваются: в России ракета «Ангара», в Китае, Индии, Южно-Африканской Республике и Бразилии свои успешные ракетные разработки.
Аэрокосмический успех этих изделий во многом зависит от международного взаимного проникновения знаний и технологий.
Взаимное проникновение знаний стран БРИКС
В странах БРИКС существуют свои индивидуальные приоритеты, которые во взаимодействии с приоритетами других стран откроют более широкие стимулирующие возможности для развития.
Приоритеты могут быть как материальные, так и духовно-патриотические; как территориальные, так и географические; как ресурсно-потенциальные, так и интеллектуально-динамические.
Территориальные и географические приоритеты БРИКС Аэрокосмическая перспектива стран БРИКС
Дальняя и длительная перспектива возможна только на основе совершенствования творческого потенциала трех поколений народонаселений БРИКС - младшего, среднего и старшего (владеющего опытом реализаций).
Творческий потенциал - в лидерах, которые на основе своих увлеченностей способны увлекать и других.
Главная задача - создать условия, чтобы увлеченности лидеров успешно проявились в своих и других коллективах.
Методическая основа научного сотрудничества - «путеводитель перспектив»
Путеводитель перспектив - генератор, организатор и координатор взаимодействий Учитель - Ученик - Ученый.
Путеводитель перспектив это одновременно справочник, хранитель интеллекта прошлых разработок с вариантами идей к новым разработкам, программно-логические заготовки для формирования научных сценариев изучения перспектив. Он также является учебником актуализации знаний проблемного сопровождения учебных процессов средней и высшей школы.
Актуализация знаний
В теории двигателей известно понятие термодинамического цикла. Этот цикл определяет закономерный характер и порядок организации рабочих процессов в двигателях и энергоустановках. Такими же циклическими закономерностями обусловлены сценарии действий и взаимодействий различных аппаратов в рамках глобального аэрокосмического механизма (см. рис. 3). Законы термодинамики устанавливают эффективный порядок взаимодействия различных объектов на глобальном аэрокосмическом уровне.
Между горизонтами предусматривается создание конвейера аэрокосмических циклических операций. Объекты конвейера будут обслуживаться снизу, сверху из центра и в результате перехвата ступеней и грузов. (Вариант обслуживания снизу см. на рис. 4).
Рисунок 3.
Актуализации знаний - атмосферный конвейер
В эпоху бурного освоения космоса будет создан единый аэрокосмический механизм. В качестве рабочего тела этого механизма рассматриваются различные аэрокосмические объекты. В процессе перемещения между горизонтами они либо приобретают, либо расходуют, либо регенерируют, либо излучают энергию, обмениваются массами, обеспечивается перехват ступеней и грузов.
Рисунок 4.
Актуализации знаний - космический конвейер
Проектный опыт консолидированных исследований
Этот опыт сформировался в течение многих лет с участием и по техническим заданиям ведущих проектных организаций таких как: РНЦ «Курчатовский институт», ЦНИИМаш, НЦ им.Келдыша, КБХА, РКК «Энергия» им. Королева, Институт Медико-Биологических проблем, ФИАН им. Лебедева, СККБ - «Искра», СКБ - «Термоплан», ГКНПЦ им. Хруничева, НИИ ПМЭ, НИИЭМ, ЦИАМ и многих других.
С использованием этого опыта защищено более 150 дипломных проектов, в консультировании проектов принимало участия более 500 специалистов из разных организаций. Проблемные научные темы межотраслевого характера: «Поиск», «Арка», «Вселенная», «Экспериментальные и теоретические исследования по созданию ядерных ракетных двигателей», «Фонон», «Формант», «Развитие Ц» и др.
С 2000 г. в форме мастер-класса на принципах преемственности знаний действует непрерывная образовательная Школа-ВУЗ - проектно-поисковая система с долгосрочной учебной консолидацией молодежи и профессионалов. В настоящее время развернута более широкая кооперация Ученый - Учитель - Ученик. Заключены договора о сотрудничестве МАИ со школами Северо-Западного, Западного и Центрального регионов Москвы «Лидеры в консолидированном образовании. Аэрокосмическая доктрина будущего».
Глобальные направления исследований БРИКС
Аэрокосмическая перспектива - Энергетика - Информатика - Ресурсы - Экология - Безопасность - Медико-биологические проблемы.
Базовые прорывные технологии
Для осуществления дальних межконтинентальных задач рассматривается аппарат с тепловой памятью и пульсирующими двигателями.
В настоящее время несколько крупных оборонных фирм мира занимаются исследованиями в области создания высокоэффективных пульсирующих реактивных двигателей. В частности, эти работы ведут французская компания SNECMA и американские General Electric и Pratt & Whitney.
НТЦ им. Люльки занимается созданием перспективного пульсирующего двигателя.
Также рассматриваются плазменные двигатели не только для космического, но и аэрокосмического применения.
Базовая идея и множество возможностей.
Рассматривается биметаллическая электронная ячейка для решения разных задач-энергетических, радиационных и радиотехнических
• В двигателях для повышения эффективности ЭРД.
• В аэродинамике: для формирования ионизированных потоков, повышения аэродинамического качества ЛА.
• В радиотехнике для полезного использования шума от плазменных ЭРД, для передачи информации в космосе при непрерывной работе двигателя.
• В энергетике как система электронных ячеек в качестве компактной защиты от гамма излучения в ядерных реакторах.
Крылатые аппараты БРИКС
Для решения многоцелевых задач крылатые аппараты верхних ступеней ракет БРИКС, оснащаются параллельными контурами с различными двигательными и энергетическими установками. В зависимости от назначения аппарата эти контуры могут быть энергетически зависимыми или независимыми (см. рис. 5).
Модификации вторые ступени ракетоносителей в крылатом исполнении для решения задач в плотных слоях атмосферы над озоновым слоем
ЗМК1р«Г№«рНруН1ММ Vi»Htt»e
ТРД-ПВРД
Ракета носитель как ключевая система
Рисунок 5.
Крылатый аэрокосмический модуль ключевых ракет носителей БРИКС
Рассматривается двухконтурная установка для работы на дозвуковых и сверхзвуковых режимах полета. На сверхзвуковом режиме один из контуров перекрыт и работает как энергоустановка. Другой контур, как прямоточный двигатель, использует энергию сгорания горючего не только для создания тяги, но и для работы турбогенераторной установки параллельного контура.
Крылатый аппарат, по сути, является много-средным, так свои операции осуществляет в разных слоях атмосферы (с различной плотностью).
Поддержание рикошетирующего режима предполагается с использования мощных ЭРД (рабочее тело литий) за счет турбинного генерирования энергии в процессе торможения в плотных слоях атмосферы.
Поддержание режима дальнего и длительного рикошета крылатых аппаратов предполагается с использованием ЭРД типа ТСД (мощность ~ 300кВт, рабочее тело - литий) ввиду его малой потребной тяговооруженности.
БРИКС обладает очень протяженной территорией.
Над границами БРИКС могут возникать аномально мощные угрожающие ситуации, которые потребуют экстренного реагирования. Экстренное реагирование можно осуществить только с использованием объектов космического базирования. При этом объект, находясь на космической орбите, уже потенциально обладает мощными инерционными возможностями (см. рис. 6).
Рисунок 6.
Возможности космического паркинга крылатых модулей
Предусматривается космический паркинг многоцелевых двухконтурных крылатых аппаратов. По команде, исходя из программы конкретного автопилота, он сможет решать различные задачи:
- рикошетирующие полеты мониторинга протяженных границ с возвращением на космическую орбиту,
- перехват грузов от других объектов с целью экстренной переброски их на большие расстояния.
- ударные и лазерно-ударные по наземным и надземным опасным объектам (рис. 7 и 8).
Лазерные системы наземного, воздушного и космического базирования для решения экстренных задач
Рисунок 7.
Экологически значимые задачи для международного сообщества
Рисунок 8.
Снижение угроз - «Торнадо» - из экваториальных регионов Земли Эволюционная перспектива БРИКС
Для БРИКС, обладающего огромными территориальными и ресурсным потенциалами экономически оправдано создание многоразовых и многоцелевых крылатых аппаратов дальнего действия с различными вариантами запуска.
Эти системы смогут решать как оборонные задачи охраны протяженных границ БРИКС, так и задачи освоения космоса на основе международного сотрудничества.
Предусматриваются запуски с космодромов, а также с платформ морского базирования и подвижных доразгон-ных систем. Подвижные платформы также, смогут доставлять в труднодоступные районы (зоны бедствий) жизненно важные грузы и генерировать необходимую для восстановления коммуникаций энергию (рис. 9).
Рисунок 9.
Аэрокосмическая перспектива многофункциональных модулей
Список литературы
1. Куркин И.И. Анализ подходов к формированию облика и тактико-технических требований к современным летательным аппаратам // Аэрокосмическое приборостроение. - М., 2014. - № 2. - С. 3-15.
2. Куркин И.И. Путеводитель аэрокосмических перспектив, научно-методическая основа консолидированных взаимодействий ученый - учитель - ученик в науке и образовании // Россия: тенденции и перспективы развития. Ежегодник. Вып.9 Ч.1 // РАН. ИНИОН. - М., 2014.
3. Мерьков А.Ю. Куркин И.И. Энергетические, радиационные и радиотехнические перспективы электронных ячеек // Труды XXXVII академических чтений по космонавтике. Актуальные проблемы Российской космонавтики. - М., 2013.
4. Куркин И.И. Проблемное сопровождение учебного процесса Школа-ВУЗ-Ученый-'Учитель-Ученик по консолидированному сценарию «Охрана аэрокосмических границ России и освоение космических горизонтов» // Сборник трудов « Космическое образование детей: проблемы и перспективы». - М., 2013.
5. Kurkin I.I., Merkov A. Competing evolution of engines, power installations and mobile starting complexes under scenarios of atmospheric and space prospects // 63rd International Astronautical Congress 2012, Naples, Italy.
6. Куркин И.И. Проблемное сопровождение процессов обучения по научным сценариям аэрокосмических перспектив // Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах. Материалы XV Всероссийской конференции. - Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического университета, 2011.
7. Kurkin I.I., Merkov A. Innovational Stages of Development of a Space and Architecture of the Combined Hybrid Propulsion Power Installations. Space Propulsion 2008. May 5-8, ERAKLION Crete Greece.
8. Kurkin I.I. Space and aerospace conveyer and a system for design concept analysis. The Russian Academy of Sciences. Scientific council on complex problem «Methods of direct energy conversion». March 24-25, 1999. Moscow. IVTAN.
9. Kurkin I.I. Space and aerospace prospects of hypersonic objects under the scripts of cooperation. SMi. Linking Business with Information. Towards Mach 5: Hypersonic Flight. November 3-4, 1997. Euston Plaza Hotel, London.
