Сихарулидзе Ю.Г. Баллистика и наведение летательных аппаратов (3-е изд., 2015) (1246992), страница 70
Текст из файла (страница 70)
РН выкатывается по колесномутранспортеру, будучи ориентированной по направлению полета, а затем принимаетпочти вертикальное положение. Затем отделяется парашют и включается двигательпервой ступени. РН способна доставить полезную нагрузку массой 590 кг нанизкую круговую орбиту высотой 185 км и наклонением 28.5◦ .В России разрабатывается современный проект «Воздушный старт» с использованием грузового самолета Ан-124-100 «Руслан» (максимальная грузоподъемность120 т) в качестве СН. Двухступенчатая РН «Полет» с космическим разгонным бло-8.1. Схемы полета349ком (КРБ) имеет жидкостные ракетные двигатели на жидком кислороде и керосине.РН с КРБ и полезной нагрузкой размещаются в транспортно-пусковом контейнере(ТПК) в грузовой кабине СН против направления полета.
Такая ориентация РНнеобходима, так как она десантируется из ТПК посредством давления газа, подобно«минометному» старту из подводной лодки или из пусковой шахты. Сопло ЖРДможет выдерживать большое давление, в то время как головной обтекатель неможет выдержать такое давление. РН разворачивается в направлении полетаСН с углом тангажа около 65◦ посредством двух твердотопливных двигателейуправления. Двигатель первой ступени РН включается на безопасном расстоянииот СН. Комплекс «Воздушный старт» обеспечивает выведение полезной нагрузкимассой около 4 т на низкую экваториальную орбиту высотой 200 км и около 0.8 тна геостационарную орбиту.Оба комплекса, Quick Reach и «Воздушный старт», рассматриваются нижеподробно, так как они представляют собой интересные инженерные решения. Кроме того, во всех представленных примерах используются численные параметры,примерно соответствующие комплексу «Воздушный старт».8.1.
СХЕМЫ ПОЛЕТАВместе с традиционным наземным стартом РН для выведения полезной нагрузкина заданную орбиту, в настоящее время используются также морской старт и воздушный старт. Морской старт, в основном, является копией обычного наземногостарта за исключением того, что он может плавать и изменять место запуска РНдля обеспечения оптимальных условий старта. Например, осуществлять запускв экваториальной плоскости для выведения геостационарного спутника.
Морскойстарт имеет ограниченную подвижность, и его функционирование существеннозависит от погодных условий. Кроме того, возможности пуска ограничены условием нахождения зон отчуждения для падения отработавших ускорителей ступенейвне районов интенсивного судоходства. Оперативная эффективность морскогостарта примерно такая же, как у наземного старта.
Стартовая масса РН почтине ограничена.Воздушный старт существенно отличается от наземного старта и морскогостарта, причем начальная масса РН ограничена грузоподъемностью СН.8.1.1. Особенности воздушного старта. Воздушный старт имеет определенныепреимущества по сравнению с обычным наземным стартом или морским стартом.Ненулевые начальные условия. В момент разделения РН и СН начальная высотаможет достигать 10 000 ÷ 20 000 м в зависимости от СН и массы РН.
Начальнаяскорость РН равна скорости СН в момент десантирования с поправкой на ееизменение в зависимости от способа разделения. Обычно начальная скорость РНсоставляет 160 ÷ 300 м/с. Начальный угол наклона траектории также зависит отспособа разделения и может изменяться в диапазоне 0◦ ÷ 20◦ . Все эти факторыпозволяют уменьшить потребную характеристическую скорость и в результатеувеличить массу выводимой полезной нагрузки.Высотное сопло маршевого двигателя первой ступени.
Маршевый двигательпервой ступени начинает работать на высоте около 10 000 м, где плотность350Глава 8. Динамика воздушного стартаатмосферы в четыре раза меньше, чем на уровне моря. Это позволяет использоватьвысотное сопло с большой степенью расширения. В результате средняя удельнаятяга на участке работы первой ступени увеличивается на 10 ÷ 15 с по сравнениюс наземным стартом.
Это также приводит к увеличению массы выводимой полезнойнагрузки.Отсутствие ограничений на расположение зон падения ускорителей. Воздушный старт позволяет выбрать район старта над открытым океаном, вне зоныактивного судоходства вблизи побережья. Благодаря этому можно реализоватьоптимальную траекторию активного участка без ограничений на зоны паденияускорителей. Все ограничения на азимуты пуска также исключаются. Если одноместо старта не обеспечивает запуски по любым азимутам, то можно выбратьнесколько мест старта, для обеспечения всего диапазона наклонений получаемыхорбит. Например, от 0◦ до 115◦ .Приведенные выше преимущества воздушного старта позволяют вывести нанизкую орбиту полезную нагрузку на 40 ÷ 50% большей массы, чем при обычномназемном старте. Соответственно снижается удельная стоимость выведения (т.
е.стоимость выведения 1 кг полезной нагрузки).Высокая оперативность. Возможность перемещения места воздушного стартапозволяет выбрать любую точку в пределах максимального радиуса действияСН (например, в пределах 4000 км в случае использования самолета Ан-124-100в качестве СН).
Эта возможность позволяет снизить до минимума время ожиданияблагоприятного «окна» запуска спутника в плоскость заданной орбиты. Приназемном старте время ожидания может достигать нескольких часов или даженескольких суток. Такая технология позволяет своевременно осуществлять запускиспутников, критичных к времени выведения. Если атмосферные условия (ветер,ливень и т.
д.) не позволяют стартовать в данном месте, то место старта можетбыть изменено в пределах радиуса действия СН.Упрощение инфраструктуры стартового устройства. Использование грузового самолета (или другого) в качестве летающего старта позволяет отказатьсяот дорогостоящего наземного стартового устройства. В этом случае необходимоминимизировать модификацию исходного самолета, чтобы избежать необходимости сертификации модифицированного самолета, которая требует длительноговремени. В идеальном случае пустая РН загружается в СН вблизи места еепроизводства.
Затем СН совершает перелет на аэродром пуска. Здесь полезнаянагрузка стыкуется с РН (или с КРБ), и затем осуществляется заправка компонентами топлива и газами. После проведения предполетных испытаний СНс заправленной РН совершает перелет к месту старта.
В рассматриваемом случаеаэродром пуска должен быть оборудован емкостями для хранения компонентовтоплива и газов. Там также должно быть оборудование для стыковки РН с полезнойнагрузкой и предполетных испытаний. Стартовое устройство в общем понимании не нужно, так как его функции выполняет СН, снабженный необходимымоборудованием.Вместе с отмеченными преимуществами воздушного старта, он порождаетнекоторые новые вопросы, требующие своего решения. Эти вопросы обсуждаютсяв п.
8.1.3.8.1. Схемы полета3518.1.2. Концепция воздушного старта. Авиационно-ракетная космическаятранспортная система включает три основные составляющие: авиационныйсегмент, ракетный сегмент и космический сегмент.Правильный выбор СН, который используется в качестве подвижного стартаи одновременно многоразовой нулевой ступени, значительно влияет на конфигурацию ракетно-космической системы в целом. Как уже отмечалось, грузоподъемность СН определяет максимальную возможную массу РН, а также ее общиегабариты. Лучше использовать существующий самолет (грузовой, транспортный,бомбардировщик, истребитель и др.), так как создание нового самолета специальнодля системы воздушного старта существенно увеличит стоимость проекта и срокиего реализации.Если в качестве СН используется существующий самолет, то необходимо толькоминимизировать его доработку для превращения в СН.
Кроме того, существеннаямодификация базового самолета в СН может ограничить возможность использования его по основному назначению между запусками РН, что желательнов идеальном случае.Требуемый объем доработок базового самолета зависит от принятой схемыразмещения РН. Существуют две принципиальные схемы размещения РН относительно СН: внутреннее размещение и внешнее.При внутреннем размещении РН доставляется к месту старта подобно обычному грузу: нет внешних признаков того, что грузовой самолет перевозит РН. В этомслучае РН не нагревается лучами Солнца или воздушным потоком.
Подходящаявнутренняя обстановка в грузовой кабине СН позволяет обеспечивать необходимыеусловия для РН, включая вопросы ее безопасности. К тому же, при внутреннемразмещении РН сохраняется радиус действия СН.Существуют две основные схемы внешнего размещения РН: нижнее (подкрылом или под фюзеляжем) и верхнее (над фюзеляжем). При нижнем размещениимасса и габариты РН ограничены. Например, 4.5 т для истребителя F-15, 11 тдля бомбардировщика B-52 и 23 т для гражданского самолета L-1011. Крометого, необходимо обеспечить достаточное расстояние между РН и взлетно-посадочной полосой. Дальность действия и высота СН уменьшаются из-за увеличениялобового сопротивления.
Такая схема используется для ЛА X-15, X-34, «Пегас»и SpaceShipOne.Схема размещения РН над фюзеляжем требует существенной доработки СН.Его фюзеляж должен быть усилен. РН должна иметь достаточно большие крыльядля обеспечения безопасного разделения и исключения возможности соударенияс СН. Верхнее размещение РН также увеличивает лобовое сопротивление СН,уменьшает дальность и высоту полета к месту старта.Если РН размещена внутри фюзеляжа СН, то она может быть ориентированапо направлению полета (десантирование головной частью вперед) или противнаправления полета (десантирование хвостовой частью вперед).Десантирование головной частью вперед предпочтительнее, так как оно позволяет увеличить массу выводимой полезной нагрузки, но такая схема возможнатолько в случае, когда десантирование осуществляется с помощью парашютаи силы тяжести.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
