El sueño de una sola etapa a la órbita

Una realización del sueño de facilitar el acceso al espacio - una sola etapa a la órbita (SSTO). En teoría, como siempre, todo es hermoso - los barcos elegantes se encuentran dispersos en la pista, los gitanos, se aceleró a velocidades cósmicas que llegan a la órbita, la carga útil está descargada, frenos, y aterrizar en la misma pista. En realidad, de nuevo, como, diversos problemas habituales, tales etapa imperceptible de los sueños y el diseño conceptual, han llevado al hecho de que en la historia de la exploración espacial, tales dispositivos aún no han volado. En este post me gustaría hablar acerca de por qué sucedió. Y sin embargo, estamos volando en Skylon'e Orbiter.

Haga su pedido en las definiciones h4> En primer lugar, hay que decir que en el marco del "SSTO bienvenida» suele entender «SSTO + reutilizable." O «SSTO + alas reutilizables + (Jets de despegue / aterrizaje) + oxidante del aire ambiente." El hecho es que para crear un cohete de una sola etapa que hacer un poco de carga en órbita, ahora no sea demasiada dificultad. Incluso en los albores de la era espacial que era posible. La primera etapa de un ICBM "Titan-2" podría traer muy pequeñas cargas útiles al espacio y ICBM "Atlas" fue constructiva "casi-SSTO». Pero la creación de vehículos de lanzamiento desechables de una sola etapa no tiene sentido, porque va a ser muy irracional. De una etapa del cohete tendría una masa de 100 a 150 toneladas, y las conclusiones de esta variante sería no más de una tonelada. Al mismo tiempo, el cohete de dos etapas con la misma PN mantener dentro de 50-70 toneladas. Estas son características interesantes ecuación del cohete de Tsiolkovsky.
Por lo tanto, varios proyectos SSTO casi siempre implica reutilizable. Los diseñadores esperaban obtener en la reducción de los costos de operación que se pierde en la ineficacia de una sola etapa. Muy a menudo, la unidad era alado de la fuerza de elevación del ala ayudó en vuelo. Además, muy a menudo en la unidad eran motores bastante inusual, utilizando las características únicas de los cuales, los diseñadores esperaban para diseñar un vehículo eficiente y rentable.

Un poco de teoría h4> Considerar las distintas ideas propuestas en cuanto a las ventajas y desventajas de cada solución.

reutilizable h5> sí reutilizable no es una panacea. La reducción de los costos de construcción de nuevas copias portadora opcionalmente a compensar los costos de la preparación del vuelo de regreso desde el soporte para el próximo vuelo. uno de los puestos ciclo de "facilitar el acceso al espacio" cuenta una historia triste sobre el programa "Space Shuttle" estudio económico que resultó ser incorrecta. < br />

Alas h5> Alas para la nave espacial son también la espada de doble filo. Por un lado, pueden ser utilizadas para producir una fuerza de elevación y el aterrizaje aeródromo controlado. Por otro lado, las alas son un peso muerto de la atmósfera (y lo suficientemente densa para soportar la atmósfera termina tristemente rápidamente), lo necesario para pasar de combustible extra en su aceleración y frenado con el aparato, y la necesidad de gastar un montón de aislamiento extra en las alas, por lo que no se quemen al frenar atmósfera. Además, la máquina de alas se acelerará en la trayectoria más plana que el misil de lanzamiento vertical, lo que conducirá a pérdidas adicionales.

atmósfera de oxígeno utilizando h5> idea bastante lógico - ¿por qué necesitamos para llevar con un oxidante, si podemos ganar de la atmósfera durante el vuelo? Pero la realidad de nuevo hace su precio. Los motores a reacción, cada uno en su rango de velocidad efectiva, poner un montón de diferentes motores en una máquina irracional. Y la complejidad épica многорежимный SR-71 motor dice claramente que el nivel actual de la tecnología tampoco es una opción. Aún así, es posible enfriar el aire (en el límite - el oxígeno líquido), pero hay algunas trampas. Lugares refrigerados altas exigencias en los materiales, es inútil en peso el espacio, algo que ver con el nitrógeno de la atmósfera, y requiere más energía de enfriamiento, y es necesario que esta energía en alguna forma de llevar consigo misma.

Historia h4>

Atlas h5> Históricamente, la primera y única realizada en metal SSTO casi se convirtieron en ICBM "Atlas". Fue construido en el esquema de "polutorastupenchatoy", y en el curso de vuelo vierten sección de cola con dos motores laterales, continuar el vuelo a permanecer central.



En un RN como podría ser puesto en órbita alrededor de 1.400 kg en peso de lanzamiento de 120 toneladas. Más tarde los cohetes poner en la parte superior ("Capaz", "Agena", "Centauro"), el aumento de la carga útil, pero, por supuesto, perdió el derecho a llamar a su SSTO.

Curiosamente, el mismo patrón fue proyecto basado en el "Saturno-V». Al parecer, se trataba de una "rebaja" como demasiado poderoso para la órbita de la Tierra "Saturno-V». En teoría, no podrían salvarse cordal pero graves elaboraciones de esto, al parecer, no se llevó a cabo.

Aerospaceplane h5>

Proyecto , desarrollado desde 1958 hasta 1963. Esta equipado con diferentes motores del motor con la licuefacción del oxígeno atmosférico para el estatorreactor nuclear. Para la variante con la licuefacción del oxígeno atmosférico actuó siguiente esquema: el aire entra en el intercambiador de calor, en el que se hace circular el combustible - hidrógeno líquido. Se eliminó el oxígeno del aire, que se alimenta entonces en un tanque búfer a partir del cual entró en el motor. En 1960 fue creado el motor incluso manifestante con un empuje de 12 libras, que ha trabajado con éxito durante cinco minutos. Debido a la novedad de las soluciones técnicas del proyecto se cerró en silencio en 1964.

Alternativas de traslado h5> El inicio del desarrollo de "Space Shuttle" ha dado lugar a una serie de proyectos alternativos, entre los que había varios SSTO.
Chrysler SERV
Fuente 1 , Fuente 2
Diseños muy inusuales que buscan SSTO reutilizable con despegue y aterrizaje vertical.





La masa total de 2.040 toneladas, el GON en baja órbita terrestre 52, 8 toneladas

Martin Marietta Langley SSTO
Fuente



La masa total de 1.925 toneladas a LEO PN 29, 5 toneladas. Es desconcertante para ellos tanto motores y diferente?

Boeing Langley SSTO
Fuente


En el proyecto fueron la opción fácil en 1.180 toneladas y 3.438 toneladas de pesado en.

Boeing LEO VTVL SSTO
Fuente
Otra unidad maravillosa, con despegue y aterrizaje vertical. Sitios de lanzamiento y aterrizaje eran para servir lagos artificiales especiales con un diámetro de los cinco kilómetros.





En diversas realizaciones, el peso inicial de 5.400 a 10.300 toneladas.

HOTOL h5>

En el contexto de la megalomanía triunfo 70s proyecto HOTOL parecía factible en la práctica. Tamaños cuerdos avión espacial en torno a un único motor RB545 . Sobre el motor, poco se sabe, por alguna razón, se clasifica. Pero el principio de operación es conocida, ya es conocido para nosotros la idea de utilizar hidrógeno líquido para la refrigeración de aire para la recuperación de oxígeno de la misma.
El proyecto se cerró en los años 90, cuando se hizo evidente que el motor trasero cambió de nuevo centro de masa, lo que requiere cambiar ya en centro de presión para garantizar la sostenibilidad del vuelo. En pocas palabras, el sentido del diseño hecho para empezar de nuevo, y parece haber tenido ni el dinero ni la inclinación.

«Sivka" Feoktistova h5> También pensaron en SSTO. Por ejemplo, un ingeniero y astronauta Feoktistov desarrollaron "Sivka» , pesando cerca de mil quinientas toneladas. El cohete se suponía que debía despegar verticalmente y sentarse en posición vertical.

X-30 h5>

En este proyecto decidido utilizar un nuevo tipo de motor - un estatorreactor hipersónico. Se suponía que el calor generado por la fricción de la atmósfera para recoger el líquido refrigerante bajo la piel y pasar a la cámara de combustión. Este enfoque se comprometió a poner a disposición de la tasa del 20 M, y esto está lejos de ser el primer espacio. En diversas realizaciones, el X-30 fue diseñado como un barco de pasajeros de alta velocidad o nave portadora. El peso total es de 136 toneladas. Como se asumió de combustible a utilizar una mezcla de hidrógeno sólido y líquido (lodo). En 1993, el diseño fue detenido a causa de los recortes presupuestarios y las preocupaciones técnicas (tales como a ti mismo se llevará fuera de la unidad, que tiene un solo motor funcionando a una velocidad hipersónica?)

DC-X h5>

Prototipo (maqueta) unidad SSTO despegue y aterrizaje vertical. Con éxito probado en el 90, al igual que los proyectos anteriores, fue víctima de los recortes de fondos. Hay videos y exitoso vuelo y aterrizaje forzoso:

VentureStar h5>

90, de despegue vertical, aterrizaje horizontal. El prototipo, modelo a escala X-33 , fue detenido en el 2001 debido a problemas con el diseño (micro-grietas en los tanques de líquido hidrógeno), problemas con la resistencia y el exceso de peso, y, de nuevo, la reducción de la financiación.

Roton h5>

SSTO usando palas de helicóptero. Las cuchillas son operados por motores a reacción en los extremos, se utilizaron como el principal motor en el despegue, el trabajo del compresor en la cría y el aterrizaje autorrotación unidad de freno. Las cuchillas de prototipo, sin motores y protección térmica, podlёtyval con éxito, pero la compañía se declaró en quiebra en 2001.

Acuario h5>

Implementar el concepto de la "gran misil sólo barato." Una etapa del proyecto se les permite hasta un tercio de arranque de emergencia. El peso de lanzamiento de 130 toneladas, de lunes 1 tonelada de misiles diseñado lo más simple y barato - un motor de la exclusión de presentación, salvo que el uso de hidrógeno líquido es algo fuera de este concepto. Compañía-desarrollador de aplicarse en el COTS de competencia («sistema de transporte orbital comercial"), no fue seleccionada la aplicación, el proyecto está cerrado.

Skylon h5>

Probablemente el único que vive ahora el proyecto. Desarrollado en el Reino Unido, al parecer, las personas y los eventos relacionados con HOTOL, porque lleva los mismos principios -. Un despegue y aterrizaje horizontal, alas, motor de oxígeno de enfriamiento del aire
Según la información del sitio web href="http://www.reactionengines.co.uk/"> de la compañía, el verano de 2013. Consiguieron £ 60 millones por parte del gobierno británico, y firmaron un contrato con la ESA para 1 millón euros para estudiar el sistema de transporte orbital. Partes de motores probados, totalmente motor hasta la prueba. En consecuencia, hasta que se muestre el trabajo (y confirmado por las características de diseño de empuje, el consumo de combustible, etc.) de cualquier proyecto futuro demasiado pronto. Desafortunadamente, el conocimiento de la historia de los diversos proyectos SSTO inspira pesimismo.



El motor con explicaciones. El material de la web de la empresa. I>

Orbiter h4>
 En el mundo virtual que tenemos, por el contrario, todo está bien. En particular, es un complemento a la Skylon para Orbiter'a. Requerimos:

addon para addon - a href="http://www.orbithangar.com/searchid.php?ID=3388"> velcro Rockets
 Por cierto, los entusiastas del grupo VC Orbiter hicieron programa rusificación (sin MFD, por desgracia). Si lo desea, aquí es la enlace.

Después de ajustar todos estos buenos guiones de ejecución Skylon C2


Nuestro problema es el acceso a la órbita terrestre baja (200x200 km) y el aterrizaje controlado en Cabo Cañaveral. Se asume que ya está familiarizado con el Orbitador de mis posts anteriores.



Cambia a la vista desde la cabina del piloto, exhibiendo recortar todo el camino hasta, e incluye un (botón estándar, Num + ) del motor. Skylon no se rasgue a sí mismo lejos de la avenida, en el fin, es necesario para ayudar a despegar con Num 2


El coche se dirige de manera constante después de la inversión no requiere intervención especial en la gobernanza. Recorte suficiente para el ascenso sostenido. Motor a reacción el modo de combustible suficiente para unos 27 km de altitud y velocidad 5 M. Cuando el combustible seguirá siendo un poquito, F3 conmutable en la "segunda Skylon» - «Skylon_rocketmode». Gire refuerzos allí.



Usted puede cambiar de nuevo a «Skylon C2» y cerrar las solapas en las tomas de aire Shift Izquierda - Num 1 , pero esto es puramente para la belleza. Continuamos para dispersar hasta que el apocentro altura no sea 200 km. Apague el motor.



Esperando apocentro punto, toma una posición en el vector de la velocidad orbital, dar un nuevo impulso para elevar el pericentro.



Estamos en órbita!
Por desgracia, el combustible para volar a la ISS no es suficiente, por lo que se enciende la música y empezar a prepararse para el aterrizaje.

Videos recomiendo para ver en pantalla completa más adelante. I>

Desafortunadamente, para la nave de la tarjeta «Skylon_rocketmode» MFD descaradamente mentir, por lo que necesita para cambiar a «Skylon C2». O sólo sé que la primera ronda de nosotros duró una maniobra horizontal para el aterrizaje. El procedimiento estándar - a una distancia de 17 000 kilometros frenos antes hasta MFD Aerobrake no mostrar subimpulso 1000-2000 km. Freno suavemente, los motores se han convertido en demasiado poderoso para el Skylon vacía.



Motores orientación normalmente sólo funcionan en «Skylon_rocketmode», por lo que ~ 100 kilometros mantienen su orientación.



Ahora nuestra tarea - para poner el trimmer y serpiente caminar, mantener el ritmo de descenso de unos 100 m / s, la velocidad de extinción de seguimiento y de no alejarse del puerto espacial. Skylon virtual se comporta muy obediente en la atmósfera, casi me perdoné los desarrolladores necesitan para cambiar entre las dos naves.



Nota cómo la serpiente atrae Aerobrake MFD i>





Las alas hacen que el aterrizaje de un verdaderamente manejable. Es necesario controlar la velocidad vertical, la dirección hasta el punto de aterrizaje, la altitud de vuelo y la velocidad. Continúe caminando serpiente:





Date la vuelta para
puerto espacial


Raya a través, pero no es terrible. Si has jugado el simulador de vuelo, entonces usted sabe que es necesario apuntar algunos lejos de la franja



Bueno, la banda está casi en la tasa



No se olvide el botón de tren de aterrizaje G y sentarse.



Hay aterrizaje!

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