Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Проект компании «Pioneer Rocketplane»

Компания «Pioneer Rocketplane» (Лейквуд, шт. Колорадо) проектирует частично многоразовую транспортную систему «Pathfinder» («Первопроходец»), предназначенную для выведения в космос объектов легкого и среднего классов.

Основным элементом системы является пилотируемый (двухместный) трансатмосферный самолет-разгонщик. Длина аппарата составляет 25 м, относительно массы указывается, что он будет примерно на 40% тяжелее истребителя F-15 («сухая» масса этого самолета составляет 13 т; а максимальная взлетная 31 т).

Силовая установка аппарата «Pathfinder» комплектуется двумя турбовентиляторными двигателями F100-PW-200 фирмы «Pratt and Whitney» и одним кислородно-керосиновым двигателем РД-120 российского НПО «Энергомаш». Два ТРДДФ, разработанные для истребителя F-15, обеспечивают среднюю тягу 16 т, в форсажном режиме — 26 т; ЖРД, который будет приобретаться через фирму «Pratt and Whitney», развивает тягу 85 т при удельном импульсе 350 с.

По своей аэродинамической схеме аппарат «Pathfinder», спроектированный по схеме «бесхвостка», представляет собой низкоплан с вертикальным хвостовым оперением, его дельта-видное крыло имеет удлиненную переднюю кромку. В консолях крыла будут размещаться топливные баки для керосина, в центральной части фюзеляжа — бак жидкого кислорода.

Для аппарата выбрана металлическая система теплозащиты. Выполненные на основе окиси алюминия плитки должны монтироваться непосредственно на силовую конструкцию, которую предполагается изготавливать из композиционных материалов с использованием теплостойких смол.

Автоматизированная система управления аппарата с четырехкратным резервированием проектируется по схеме AIMS (Aircraft Information Management System), разработанной компанией «Honeywell» для пассажирского лайнера «Боинг-777».

Для МТКС «Pathfinder» рассчитывается следующая программа полета. Турбореактивные двигатели обеспечат горизонтальный взлет системы с обычного аэродрома. На высоте 7,5—9 км должна произойти встреча и стыковка с самолетом-заправщиком, из которого в бак аппарата за 10 мин должно быть перекачено примерно 60 т жидкого кислорода.

После отделения и ухода от заправщика ТРДДФ аппарата «Pathfinder» будут выключены, а воздухозаборники закроются заслонками, плавно продолжающими переднюю кромку крыла. Затем должен производиться запуск ракетного двигателя.

По достижении высоты 120—140 км и скорости 3,6 км/с, соответствующей примерно М=12, ЖРД прекратит свою работу. В течение последующего трех-четырехминутного полета в космическом пространстве предполагается провести отделение полезного груза, который с помощью дополнительного разгонного блока будет доставлен на рабочую орбиту. В качестве верхних ступеней системы планируется использовать блоки, созданные на базе РДТТ семейства «Стар» фирмы «Thiokol».

Совершив полет по баллистической траектории, аппарат должен войти в плотные слои атмосферы на высоте 40 км со скоростью, примерно вдвое меньшей, чем у орбитального корабля МТКС «Спейс Шаттл». После снижения скорости до дозвуковых значений вновв будут включены ВРД и аппарат совершит посадку на аэродром.

Энергетические характеристики такой ТКС позволят в комплектации с разгонным блоком «Orap-37FM» выводить на экваториальную орбиту высотой 780 км грузы массой 0,7 т, на такую же орбиту с наклонением 90е — грузы массой 0,5 т; с использованием разгонного блока «Стар-75» на те же орбиты — грузы массой 2,6 т и 2 т соответственно.

По мнению разработчиков, транспортная система «Pathfinder» будет иметь следующие преимущества:

— предполетная подготовка и послеполетное обслуживание проводятся в горизонтальном положении;

— возможность выполнения самостоятельных перелетов подобно обычному самолету не потребует обеспечения дополнительных, помимо установленных нормами Управления FAA, мер безопасности;

— транспортная система также может использоваться как скоростное грузовое или пассажирское средство (для транспортировки груза массой 1,8 т на расстояние 8300 км аппарату «Pathfinder» потребуется около 50 мин;

— высокая оперативность запуска системы предоставляет широкие возможности по ее использованию в военных целях.

Проект создания системы «Pathfinder» также отличается низким уровнем технического риска, поскольку значительный объем подготовительных работ был выполнен в начале 1990-х годов военными организации по программе «Black Horse» («Черная лошадь») с задачами создания одноступенчатого ВКС (один из основателей компании «Pioneer Rocketplane» являлся руководителем той программы).

По оценкам специалистов, самолетная схема эксплуатация МТКС, а также использование уже разработанных и находящихся в производстве узлов и агрегатов позволят сократить общие затраты на проект «Pathfinder» до 100 млн долл. Стоимость же запуска транспортной системы не превысит 4— 4,5 млн долл. Из этой суммы 1 млн долл. будет израсходован на работы по сборке и подготовке системы к полету, 1—1,5 млн долл. на закупку разгонного блока, 0,5 млн долл. — на обеспечение старта; величина прибыли с каждого запуска должна составить 1 млн долл.

Таким образом, удельные затраты на выведение грузов в космос должны составить 4400—бОООдолл/кг, что примерно в 3—5 раз меньше, чем у современных РН легкого и среднего класса. Стоимость скоростной перевозки грузов из одного района планеты в другой оценивается в 440 долл/кг (по мнению экспертов, потребительная стоимость подобного вида услуг может достичь 1100 долл/кг).

Транспортировка - пассажиров на борту аппарата «Pathfinder» считается низкоприоритетной задачей. В то же время компания «Pioneer Rocketplane» со своим проектом приняла участие в международном конкурсе «Х-Prize», имевшем целью стимулирование работ частных компаний по созданию многоразовых трансатмосферных аппаратов для развития космического туризма.

Из упомянутых в книге компаний помимо фирмы «Pioneer Rocketplane» в этом состязании участвовали «Kelly Space and Technology», «Rotary Rocket» и «Scaled Composites».

<<<Назад Страница 144 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz