В России создают космический самолет на замену ракетам-носителям
Специалисты Московского авиационного института создают концепцию аэрокосмической транспортной системы, предназначенной для вывода спутников и доставки полезных грузов на орбиту. Разрабатываемый космический самолёт отличается экономичным расходом топлива по сравнению с ракетами-носителями, взлетает и садится горизонтально, способен использовать обычные аэродромы и выполнять полёты без отделяемых элементов конструкции.
«Традиционные ракеты-носители, даже с учетом текущих разработок многоразовых систем, скоро достигнут предела своего технического совершенства и не смогут обеспечить дальнейшее снижение стоимости доставки груза на орбиту. Чтобы удешевить космические запуски, необходимо внедрение принципиально новых технических решений. В сравнении с аналогичными ведущимися проектами, такими как Skylon, концепция его транспортной системы [космического самолета] обладает меньшей технической сложностью, что позволит снизить финансовые вложения и сократит сроки разработки», - заявил аспирант кафедры «Космические системы и ракетостроение» МАИ Денис Мяукин.
Для обеспечения эффективного полёта на всех этапах — от взлёта до выхода на орбиту — учёные предлагают оснастить аппарат комбинированной силовой установкой, состоящей из трёх модулей и работающей на водороде. На начальном этапе, при старте и разгоне в плотных слоях атмосферы, планируется использовать пароводородный ракетно-турбинный двигатель. Затем подключается прямоточный двигатель, а на завершающем участке траектории — ракетный. Применение водорода позволит значительно повысить общую эффективность работы силовой установки.
«Топливо в ракетах за счет принципа их полета тратится не только для набора скорости, но и для компенсации силы тяжести, что обуславливает наличие больших гравитационных потерь. В моей разработке гравитационные потери отсутствуют на значительном участке траектории - там, где подъемная сила компенсирует силу тяжести. В совокупности с применением более эффективной двигательной установки это позволяет получить большую массу полезного груза на орбите. В абсолютных значениях это означает, что если и аэрокосмическая транспортная система, и ракета-носитель будут иметь одинаковую стартовую массу в 400 тонн, то первая сможет доставить на низкую опорную орбиту до 32 тонн полезного груза, а вторая - только до 20 тонн», - уточнил разработчик.
По оценкам специалистов, предложенные решения позволят уменьшить массу топлива примерно на 20% по сравнению с традиционными ракетными системами. Это, в свою очередь, даст возможность увеличить долю полезной нагрузки — с 5% до 8% от стартовой массы аппарата. В перспективе такой космический самолёт сможет применяться не только для вывода спутников, но и для сверхскоростных межконтинентальных перелётов, а также космического туризма.
На данный момент в рамках проекта создана математическая модель аппарата и выполнены расчёты оптимальной траектории выхода на орбиту высотой около 220 км. Результаты подтвердили эффективность выбранного подхода. Следующим этапом станет уточнение внешнего облика самолёта и характеристик его силовой установки.
источник
«Традиционные ракеты-носители, даже с учетом текущих разработок многоразовых систем, скоро достигнут предела своего технического совершенства и не смогут обеспечить дальнейшее снижение стоимости доставки груза на орбиту. Чтобы удешевить космические запуски, необходимо внедрение принципиально новых технических решений. В сравнении с аналогичными ведущимися проектами, такими как Skylon, концепция его транспортной системы [космического самолета] обладает меньшей технической сложностью, что позволит снизить финансовые вложения и сократит сроки разработки», - заявил аспирант кафедры «Космические системы и ракетостроение» МАИ Денис Мяукин.
Для обеспечения эффективного полёта на всех этапах — от взлёта до выхода на орбиту — учёные предлагают оснастить аппарат комбинированной силовой установкой, состоящей из трёх модулей и работающей на водороде. На начальном этапе, при старте и разгоне в плотных слоях атмосферы, планируется использовать пароводородный ракетно-турбинный двигатель. Затем подключается прямоточный двигатель, а на завершающем участке траектории — ракетный. Применение водорода позволит значительно повысить общую эффективность работы силовой установки.
«Топливо в ракетах за счет принципа их полета тратится не только для набора скорости, но и для компенсации силы тяжести, что обуславливает наличие больших гравитационных потерь. В моей разработке гравитационные потери отсутствуют на значительном участке траектории - там, где подъемная сила компенсирует силу тяжести. В совокупности с применением более эффективной двигательной установки это позволяет получить большую массу полезного груза на орбите. В абсолютных значениях это означает, что если и аэрокосмическая транспортная система, и ракета-носитель будут иметь одинаковую стартовую массу в 400 тонн, то первая сможет доставить на низкую опорную орбиту до 32 тонн полезного груза, а вторая - только до 20 тонн», - уточнил разработчик.
По оценкам специалистов, предложенные решения позволят уменьшить массу топлива примерно на 20% по сравнению с традиционными ракетными системами. Это, в свою очередь, даст возможность увеличить долю полезной нагрузки — с 5% до 8% от стартовой массы аппарата. В перспективе такой космический самолёт сможет применяться не только для вывода спутников, но и для сверхскоростных межконтинентальных перелётов, а также космического туризма.
На данный момент в рамках проекта создана математическая модель аппарата и выполнены расчёты оптимальной траектории выхода на орбиту высотой около 220 км. Результаты подтвердили эффективность выбранного подхода. Следующим этапом станет уточнение внешнего облика самолёта и характеристик его силовой установки.
источник