Воздушный запуск на орбиту - Википедия - Air-launch-to-orbit

Орбиталь Звездочет запускает Пегас неся три Космические технологии 5 спутники в небе Калифорния, 2006

Воздушный запуск на орбиту это метод запуска ракеты на высоте от обычного самолета с горизонтальным взлетом, чтобы доставить спутники на низкая околоземная орбита. Это продолжение воздушные запуски из экспериментальный самолет это началось в конце 1940-х годов. Этот метод при использовании для орбитальной установки полезной нагрузки дает значительные преимущества по сравнению с обычными вертикальными ракета запусков, в частности, из-за уменьшения массы, тяги и стоимости ракеты.

Запуск в воздух также разрабатывается для суборбитальный космический полет. В 2004 г. Приз Ансари X Кошелек на 10 миллионов долларов был выигран командой во главе с Берт Рутан с Масштабированные композиты, запустив SpaceShipOne из специально построенных Белый рыцарь авианосец.

Преимущества

Основное преимущество ракеты, запускаемой высоко летящим самолетом, состоит в том, что ей не нужно пролетать через низкую плотную атмосферу, сопротивление которой требует значительного сопротивления.[1] количество дополнительной работы и, следовательно, масса пропеллент. Более высокая плотность на меньших высотах приводит к большим силам сопротивления, действующим на транспортное средство. Кроме того, теряется тяга из-за чрезмерное расширение выхлопа при высоком давлении окружающей среды и недостаточном расширении при низком давлении окружающей среды; Фиксированная геометрия сопла не может обеспечить оптимального расширения выхлопных газов во всем диапазоне давления окружающей среды и представляет собой компромиссное решение. Ракеты, запускаемые с большой высоты, могут быть оптимизированы для более низкого давления окружающей среды, что позволяет достичь большей тяги во всем рабочем режиме.

Пропеллент сохраняется, поскольку воздухоноситель самолет поднимает ракету на высоту намного эффективнее. Двигатели самолетов не требуют хранения на борту окислитель и они могут использовать окружающий воздух для создания тяги, например, с помощью турбовентилятор. Это позволяет системе запуска сохранить значительное количество массы, которая в противном случае была бы зарезервирована для топлива, уменьшая общий размер. В этом случае большая часть массы ракеты может включать полезную нагрузку, что снижает затраты на запуск полезной нагрузки. Также можно использовать топливо с более высоким импульсом, которое не допускается при запусках с поверхности из-за их токсичности, например, топливо, содержащее бериллий или фтор.

Воздушный запуск в орбита предлагает потенциал для авиационных операций, таких как запуск по запросу, а также менее подвержен ограничениям на запуск Погода. Это позволяет летательному аппарату облетать погодные условия, а также летать к лучшим точкам запуска и запускать полезную нагрузку с любым орбитальным наклоном в любое время. Затраты на страхование также снижаются, потому что запуски происходят вдали от земли, и нет необходимости в стартовой площадке или блок-хаусе.[нужна цитата ]

Воздушный запуск на орбиту также хорошо работает в составе комбинированной системы запуска, такой как многоразовая одноступенчатая ракета-носитель с воздушным запуском, приводимая в движение ракетой или ракетным / ПВРД / ГПВРД.

Дополнительным преимуществом воздушного запуска на орбиту является уменьшение дельта V необходимо для выхода на орбиту. Это приводит к большему соотношению полезной нагрузки к топливу, что снижает затраты на единицу массы на орбите. Для дальнейшего использования преимущества Delta V был предложен сверхзвуковой запуск с воздуха на орбиту.[2]

Недостатки

В соответствии с Неделя авиации и космической техники запуск с воздуха на орбиту ограничен габаритами самолета. Кроме того, самолеты могут создавать большие боковые силы, которые могут повредить полезную нагрузку.[3]

SpaceX Исполнительный директор Илон Маск утверждал в сеансе вопросов и ответов, что повышение производительности не стоит дополнительных сложностей и ограничений (параграфы добавлены):

"... похоже ... ты там высоко, и, конечно же, это хорошо, и у тебя ... 0,7 или 0,8. Мах и у вас есть скорость и высота, вы можете использовать более высокий коэффициент расширения на сопло, разве все это не приводит к значительному увеличению полезной нагрузки на орбиту?

«Ответ - нет, к сожалению, нет. Это довольно небольшое улучшение. Возможно, это улучшение полезной нагрузки на орбиту на 5% ... и тогда у вас есть этот огромный самолет, с которым нужно иметь дело. сцена. Из SpaceX С точки зрения США, было бы разумнее иметь гигантский самолет или увеличить размер первой ступени на пять процентов? Ухх, я выберу второй вариант.


«А потом, как только вы выйдете за пределы определенного масштаба, вы просто не сможете сделать самолет достаточно большим. Когда вы бросаете ... ракету, у вас возникает небольшая проблема, что вы идете не в правильном направлении. Если вы посмотрите на чем Орбитальные науки сделал с Пегас, у них есть треугольное крыло чтобы выполнить маневр разворота, но затем у вас есть это большое крыло, которое добавляет кучу массы, и вы можете в основном, но не полностью, преобразовывать вашу горизонтальную скорость в вертикальную или в основном в вертикальную скорость, и чистая не хорошо."[4]

Системы воздушного запуска

Оперативный:

В разработке:

Предложил:

Заброшенные проекты:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Летная механика пилотируемых суборбитальных многоразовых ракет-носителей с рекомендациями по запуску и восстановлению».
  2. ^ «Концептуальный проект сверхзвуковой системы запуска с воздуха» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала от 10.02.2015. Получено 2014-12-03.
  3. ^ Норрис, Гай (15 февраля 2015 г.). «Пространство дизайна». Неделя авиации и космической техники (Том 177, номер 2).
  4. ^ «Стенограмма - лекция Илона Маска в Королевском авиационном обществе». Дерьмо, Илон говорит. Архивировано из оригинал 11 марта 2016 г.. Получено 11 марта 2016.
  5. ^ «Технологии». В архиве из оригинала на 2015-12-08. Получено 2015-12-01.
  6. ^ ARCA Space, Орбитальная ракетная установка Haas В архиве 2012-07-22 в Wayback Machine информационный бюллетень, 2 декабря 2008 г. (по состоянию на 22 сентября 2014 г.)
  7. ^ Леоне, Дэн (26 ноября 2013 г.). "Служба запуска компании Startup Generation Orbit делает большие ставки на небольшое пространство"'".
  8. ^ Диллер, Джордж (30 сентября 2013 г.). «НАСА заключило первый контракт на запуск космических аппаратов класса CubeSat». В архиве из оригинала от 30 сентября 2013 г.
  9. ^ Борис, Кристиан (7 мая 2017 г.). «У самого большого самолета в мире может быть новая миссия». BBC. В архиве из оригинала 20 октября 2017 г.. Получено 20 октября 2017.
  10. ^ Гебхардт, Крис (26 ноября 2014 г.). «SNC и Stratolaunch расширяют предлагаемые полеты Dream Chaser». NASASpaceFlight.com. В архиве из оригинала 28.11.2014. Получено 2014-11-27.
  11. ^ а б Россия и Казахстан разработают уникальную космическую систему В архиве 2013-02-09 в Wayback Machine: «Украинские специалисты перешли к разработке системы« Свитязь »на базе Ан-225 Казачий гигантский транспортный самолет "Мрия" и Зенит-2 ракета »,« В Ишимский комплекс войдут два МиГ-31 I, трехступенчатая ракета-носитель на обтекаемом магазине между гондолами двигателей, а также Ильюшин Ил-76МД Самолет наблюдения "Мидас".
  12. ^ Бергин, Крис (25 мая 2013 г.). "Стратоланч и орбиталь - высота запуска в воздух". NASASpaceFlight.com. В архиве из оригинала на 2013-06-08. Получено 2013-05-24.

внешняя ссылка

СМИ, связанные с Воздушный запуск на орбиту в Wikimedia Commons