Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США

Проект компании «Scaled Composites»

Компания «Scaled Composites» (Мохаве, шт. Калифорния) была основана в начале 1980-х годов авиационным конструктором Бартом Рутаном (1943 г.р.). Основным направлением деятельности фирмы стали экспериментальные летательные аппараты, уникальные характеристики которых были обеспечены за счет оригинальных конструкторских решений и широкого использования композиционных материалов.

К наиболее значительным достижениям фирмы «Scaled Composites» следует отнести создание двухместного самолета «Вояджер», совершившим в 1986 г. кругосветный перелет без Дозаправки топливом. Взлетная масса этого двухместного аппарата составляла 4,2 т, масса же конструкции — всего 1 т. За девять дней беспосадочного полета самолет преодолел расстояние 40,2 тыс. км.

Неудивительно, что нацеленная на освоение новой авиационно-космической техники фирма «Scaled Composites» первой подала заявку на участие в конкурсе «Х-Prize».

Конкурс «Х-Prize» был объявлен в 1996 г. организацией «New Spirit of St. Louis» («Новый дух Сент-Луиса») с целью поощрения разработок малых аэрокосмических фирм и развития космического туризма. Для непосредственного руководства соревнованием и сбора премиальной суммы был учрежден некоммерческий образовательный фонд «X-Prize Foundation».

Прообразом проводимого конкурса послужило состязание, предложенное в 1919 г. американским коммерсантом Раймондом Ортейгом (1870—1939): за первый беспосадочный перелет через Атлантику он назначил приз в размере 25 тыс. долл. В 1927 г. победителем этого конкурса стал Чарлз Линдберг (1902—1974), преодолевший установленный маршрут Нью-Йорк — Париж за 33,5 часа. Подготовку же его полета финансировали несколько бизнесменов из Сент-Луиса.

Согласно положениям конкурса «Х-Prize» требуется создать трехместный летательный аппарат, способный достигать высоты 100 км. Первая организация, которая на собственные или предоставленные частными лицами средства разработает такую систему и проведет два полета с интервалом в две недели, получит приз в размере 10 млн долл.

По мнению маркетологов, космический туризм представляется весьма привлекательным бизнесом, поскольку находятся миллионеры, которые платят 20 млн долл. за полеты на космическую станцию, а менее состоятельные люди довольствуются за 7—12 тыс. долл. экзотикой кратковременной невесомости на самолетах-лабораториях или высотными полетами на истребителях.

Стоимость же путешествия за пределы атмосферы с периодом невесомости 3—4 мин предварительно оценивается в 50—100 тыс. долл. Проведенные опросы показали, что на начальном этапе осуществления таких полетов можно ожидать получения заявок от 500 человек ежегодно. Таким образом, победа в конкурсе «Х-Prize» не только принесет определенную финансовую выгоду (точнее, некоторое возмещение затрат, связанных с реализацией проекта), но и предоставит значительные преимущества по освоению перспективного рынка услуг.

К проектным исследованиям по новому летательному аппарату компания «Scaled Composites» приступила в 1997 г. Практически сразу была определена двухступенчатая схема будущей ТКС: старт суборбитального корабля, оснащенного ракетным двигателем, должен осуществляться с борта высотного самолета-носителя.

Однако общий вид и компоновка второй ступени потребовали более длительной проработки, ибо рассматривались два альтернативных варианта — баллистическая капсула и крылатый аппарат. Сначала для простоты и безопасности предполагалось создавать обтекаемую капсулу с парашютной системой, так как ракетоплан требует высокой точности пространственной ориентации при входе в плотные слои атмосферы (катастрофа одного из аппаратов Х-15 была вызвана именно ошибкой пилота на этом участке полета).

Но впоследствии главный конструктор, явно под влиянием своих самолетных пристрастий, выбрал крылатую схему. Для упрощения управлением аппарата при спуске было предложено использовать складное крыло: перед входом в плотные слои атмосферы хвостовая часть трапециевидного крыла поднимается вверх. В такой конфигурации стабилизация аппарата, как у волана, обеспечивается автоматически, и изделие входит в атмосферу с большим углом атаки. При этом спуск проходит практически по вертикальной траектории, что позволяет снизить тепловые нагрузки.

К непосредственной разработке и изготовлению новой авиационно-космической системы компания «Scaled Composites» приступила весной 2001 г. после получения всех необходимых для реализации проекта средств.(по приблизительным оценкам журналистов, 20—30 млн долл.). В качестве спонсора выступило лицо, пожелавшее остаться неизвестным.

Первая ступень была изготовлена достаточно быстро: свой первый полет самолет-носитель, названный «White Knight» («Белый рыцарь»), совершил уже в августе 2002 г. Непродолжительный период производства был обеспечен за счет широкого использования многих технологий и конструкторских решений, апробированных при разработке исследовательского высотного самолета «Proteus» («Протей»).Новый самолет выполнен по двухбалочной схеме с гондолой, закрепленной на крыле типа «обратная чайка». Каждая балка с двумя посадочными опорами имеет Т-образное хвостовое оперение. Как крыло с загнутыми немного вверх законцовками, так и горизонтальное оперение имеют в плане прямоугольную форму.

При размахе крыла 25 м его площадь составляет 43,5 м2. При необходимости увеличения высоты полета (свыше 16 км) предусмотрена возможность удлинения несущей поверхности до 28,2 м. В передней части крыла, а также в силовых балках размещены топливные баки для 2,9 т горючего.

Отличительной особенностью силовой установки самолета «White Knight», рассчитанного на скорость полета М=0,6, является использование турбореактивных двигателей с форсажной камерой. Расположенные на гондоле два двигателя J85-GE-5 со статической тягой в 1,74 т каждый были заимствованы с тренировочного реактивного самолета Т-38. Для повышения энергетических характеристик установки возможна замена ТРДФ более мощной модификацией J85-GE-21 с тягой в 2,26 т с истребителя F-5.

Точное значение взлетной массы самолёта представителям прессы не сообщается. Указывалось лишь то, что благодаря высоким тяговым показателям силовой установки на нем можно осуществлять практически вертикальные полеты и создавать невесомость в течение 20 с; а номинальная грузоподъемность самолета составляет 3,62—4 т. (По оценкам специалистов, общая взлетная масса двухступенчатой системы составит 8,2—8,6 т.)

Управление самолетом осуществляется с помощью элеронов, расположенных на внешней (за силовыми балками) части крыла, а также рулями высоты, и направления, установленными на хвостовом оперении. Во внутренней части крыла имеются интерцепторы для снижения подъемной силы крыла.

При полете убираются только задние опоры шасси, а передние находятся под обтекателем; причем правое управляется пилотом. Эксплуатация самолета «Proteus» выявила недостаток масляных амортизаторов шасси, в которых при длительных полетах в холодных слоях атмосферы происходит утечка рабочей жидкости. Поэтому на новом самолете приняты резиновые.

Гондола с трехместной кабиной экипажа, как и практически весь самолет «White Knight», выполнена из композиционного материала на основе углеродного волокна и эпоксидной смолы. Носок гондолы, максимальный диаметр которой составляет 1,52 м, выполнен съемным для доступа в кабину пилота и пассажиров. Ее внутреннее устройство практически полностью идентично кабине ракетоплана, что позволило летчикам отрабатывать технику пилотирования второй ступени. К середине 2004 г. самолет «White Knight» совершил около сорока полетов, в том числе с запусками ракетоплана.

<<<Назад Страница 145 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