Tentación de lanzamiento aéreo Bashny.Net

Un poco de historia h4>

aviones Rocket h5>
Lanzado desde avión utilizado con gran éxito en los Estados Unidos después de la guerra para el estudio de vuelo a altas velocidades y altitudes. Bell X-1, que por primera vez desde que el mundo fue superada por la velocidad del sonido, fue lanzado desde la suspensión en un bombardero B-29:


La decisión fue muy lógico - el uso de motores de cohetes significaba una pequeña cantidad de combustible, lo que no sería suficiente para un buen comienzo desde el suelo. Fue desarrollado Modelo X-1 - X-1A cruzó la frontera en dos Mach y estudió el comportamiento de la aeronave a gran altura (hasta 27 km). Se utilizaron Modificaciones X-1B, C, D, E para estudios posteriores.
El siguiente gran paso fue el avión cohete X-15. Él también comenzó con la compañía aérea - bombardero B-52:


El potente motor desarrolla un empuje de 250 kN (71% del empuje del motor cohete Redstone), podría alcanzar una velocidad de 7.000 km / hy una altura de 80 km. Parecería que los EE.UU. tienen dos caminos hacia el espacio - rápido y "sucio" en cápsulas «Mercurio», misiles «Redstone» y «Atlas» y más, pero mucho más hermoso en el X-15, X-20 y los proyectos posteriores. Sin embargo, "la aviación-'program ha estado a la sombra de los vuelos espaciales, ya pesar alcanzado con éxito el objetivo, no conseguir un desarrollo tan brillante como un gobernante« Mercurio »-« Géminis »-« Apolo »


Neil Armstrong. Voló el X-15, pero dejó el proyecto a tiempo. I>

Los misiles balísticos h5>
Un enfoque alternativo es desarrollar un aire de lanzamiento de misiles balísticos. A finales de los años cincuenta, cuando los misiles balísticos requieren algunas horas para prepararse para el inicio, perdieron bombarderos estratégicos en la flexibilidad y el tiempo de reacción de turno. Bombers podrían reloj patrullar las fronteras del país del enemigo, y, después de que el equipo podría huelga durante decenas de minutos, o también podría ser retirado rápidamente. A misiles balísticos tenían una ventaja crucial imposible de interceptar. Tenía la idea de combinar las ventajas de los dos sistemas - el desarrollo de un misil balístico de bombardero estratégico. Así nació el proyecto GAM-87 Skybolt:


Los primeros lanzamientos de prueba comenzaron en 1961, el primer lanzamiento totalmente exitosa tuvo lugar el 19 de diciembre 1962. Sin embargo, para entonces la Armada recibió misiles balísticos para submarinos Polaris, que podría "patrulla" bajo el agua durante meses. Fuerza Aérea de Estados Unidos desarrolló misiles de combustible sólido Minuteman, cifras que eran comparables con Skybolt, pero el misil estaba en la mina, listo para su lanzamiento, que era mucho más conveniente. El proyecto se cerró.
24 de octubre 1974 Minuteman III misil fue caído como un experimento desde el compartimiento de transportador de carga C-5:


La prueba fue un éxito, pero los militares no vio la necesidad de un sistema de este tipo, y el proyecto fue cancelado.

El Soviet "Espiral» h5>
En la URSS, el proyecto fue importante, pero muy interesante:


El sistema de la aeronave hipersónica-razgonnika y plano orbital tuvo que empezar desde la pista de aterrizaje, subir hasta 30 km y una velocidad de hasta 6M (6700 km / h). Entonces el plano orbital con una etapa impulso para alimentar un par de flúor / hidrógeno desconectado y dispersado por su cuenta antes de entrar en órbita. El proyecto se inició en 1964 y se cerró oficialmente en 1969 (aunque el plano orbital "underground" se puso a prueba como una prueba de futuras tecnologías "Buran"). Es triste (¿por qué - ver más abajo) que no el plano-razgonnik sido construido y probado
. Recomendar leer más línea Buran.ru.

Actual h4>
Actualmente, hay una compañía aérea de lanzamiento de cohetes, los dos se dieron cuenta de la aeronave de lanzamiento aéreo suborbital de proyectos y modelos para pruebas de motores hipersónicos. Vamos a examinar con más detalle:

RN Pegasus h5>


El primer lanzamiento - en 1990, un total de 42 start-up, 3 fracasos, 2 éxito parcial (justo debajo de la órbita deseada), 443 kg en órbita baja. A medida que la compañía aérea utiliza un modificado aviones de pasajeros L-1011 . La separación de la portadora se hace a la altura de 12 kilómetros y una velocidad de no más de 0, 95 millones (1.000 km / h).

SpaceShipOne h5>


Aviones de lanzamiento aéreo suborbital. Diseñado para la competición Ansari X-Prize , realizado en 2003-2004, 17 vuelos, incluidos los tres últimos - espacio suborbital vuelos a una altitud de unos 100 km. A pesar de optimista обещания «en los próximos 5 años será capaz de volar en el espacio alrededor de 3 000» i> proyecto se detuvo en realidad después de ganar el Premio X, y durante los últimos diez años, no hay turistas espaciales en trayectorias suborbitales no vuelan.

SpaceShipTwo h5>


Aviones de lanzamiento aéreo suborbital. Desarrollado por diez años en lugar de SpaceShipOne. Actualmente en proceso de pruebas de vuelo, la altura máxima alcanzada en febrero 2014 -. 23 kilometros

X-43, X-51 h5>
Los vehículos no tripulados para probar motores hipersónicos.


X-43 fue diseñado como un modelo a gran escala del futuro X-30 . Hizo tres vuelos. En primer lugar, en junio de 2001 terminó en un fracaso debido a errores en los cálculos que llevaron a la pérdida de refuerzo de estabilización. En segundo lugar, en marzo de 2004 fue un éxito, ha sido de 6 velocidades, 83m. El tercer vuelo tuvo lugar en noviembre de 2004, fue de 12 segundos Velocidad alcanzó 9, 6M.


X-51 fue diseñado para vuelos más lentas (~ 5 M), pero más largos. Hecho cuatro vuelo - un relativo éxito en mayo de 2010 (200 de los previstos 300 segundos 5M), dos fracasos, y un éxito total (210 segundos 5M como planificado), en mayo de 2013.

Proyectos

no realizadas h5>
Además, hay proyectos no realizados: МАКС, HOTOL , Bourlak , Vehra , AKC Tupolev-Antonova , «Полёт», Stratolaunch , S3 .

los cálculos de rentabilidad de aire inicio h4>
El Pegasus nos da una forma muy conveniente para determinar el grado de rentabilidad de lanzamiento aéreo. El hecho de que el cohete Minotaur I tiene como las tercera y cuarta etapas de la segunda y tercera etapa de "Pegasus", muestra la misma carga útil, pero empieza desde el suelo. Comparación de la masa parece ser marcadamente a favor de "Pegasus" - cohete lanzado desde el aire pesa 23 toneladas, y la tierra - 36 toneladas. Sin embargo, al comparar plenamente estos vehículos de lanzamiento, es necesario calcular la velocidad característica de reserva, que se da cohetes etapa. En un material Enciclopedia Astronáutica ( para Pegasus-XL , datos para el Minotaur I ) se calcularon las reservas niveles de velocidad característicos para la misma carga útil:


Документ asentado en
Google Docs El resultado fue una muy curiosa - debido a empezar a ahorrar de aire 12, 6 por ciento de la tasa intrínseca. Por un lado, es bastante notable beneficio. Por otro lado, no es tanto para causar un crecimiento explosivo de aire de arranque.
Preste atención a la comparación hipotética con la "espiral". Si el "Pegasus" estaba en el avión-razgonnike "Espiral", la separación se produciría a una velocidad de ~ 1800 m / s, y una altitud de 30 km, lo que ahorraría al menos 2.000 m / s velocidad característica. El mismo principio se va una comparación con el "Minotaur". Observe cómo el aumento de los beneficios. Llegamos a la conclusión que el beneficio de aire puesto en marcha en la mayor medida determinado por el portador -. Mayor será la velocidad y la altura de la separación, mayor será el beneficio

Discusión general de los pros y los contras de aire inicio h4>

Beneficios h5>
La reducción de la pérdida gravitacional

El modelo gráfico del ángulo de paso. El área del trapecio curvilíneo (sombreado rojo) - pérdidas gravitacionales I>
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pérdidas reduciendo la fricción

A una altitud de 12 km, que comienza "Pegasus", la presión es aproximadamente 5 veces menor que a nivel del mar (~ 200 mbar). A una altitud de 30 kilometros - es cien veces más pequeño (~ 10 mbar)
.
motor a reacción tiene un impulso específico más alto
La capacidad de utilizar la infraestructura existente
La posibilidad de comenzar con la latitud correcta ​​b>. Si el portaaviones tiene un rango grande, es posible comenzar con una latitud inferior para aumentar la capacidad o el cambio a la latitud deseada para crear la inclinación orbital deseada.

Desventajas h5>

Muy pobre escalabilidad
Los combustibles líquidos requieren medios de retrabajo
Los problemas de la resistencia estructural de la carga útil y el lanzador
La necesidad de desarrollar potentes motores hipersónicos

Conclusión h4>
Sistemas aeroespaciales pueden ser un medio muy eficaz de entrega de la carga en órbita. Pero sólo si estas cargas serán pequeños (probablemente no más de cinco toneladas, si predecir sobre la base de los logros del progreso) y el portador - hipersónico. Los intentos de crear un tipo de monstruos volar doble AN-225 con veinticuatro motores o incluso algún patrón superpesado ganar arte de sentido común - es un callejón sin salida en el nivel actual de nuestros conocimientos.

Fuente: habrahabr.ru/post/214335/