Стратоплан для космолета

Стратоплан для космолета

[pic]

Стратоплан для

космолета

Реферат по введению в авиационно-

космическую технику

Студент группы 03-109 Михеев Павел.

...Во второй полвине 50-х годов было принято говорить и писать о

соревновании в космосе между Советским Союзом и США. Прошли годы, титула

"космических держав" удостоились Китай, Франция, Индия, на околоземных

орбитах побывали представители многих стран, пока еще не обладающих

собственными ракетами или многоразывыми кораблями. Вместе с тем

увеличивается и число членов международного " космического клуба" . В

частности, к вступлению в него уже подготовилась и Германия.

В 20-е годы мир переживал своего рода космический бум. Один за другим

выходили романы о межпланетных путешествиях (вспомните хотябы "Аэлиту" А.

Толстого), возникали общества исследователей других планет, в газетах

появлялись сенсационные известия известия о таинственных световых

сигналах, якобы присланных с Марса, о пришедших ниоткуда радиособщениях,

никак не поддающихся расшифровке.

Во многих странах инженеры и изобретатели принялись эксперементировать

с ракетными двигателями, работавшими на твердом и жидком топливе. В

нашей стране этим занимались Ф. Цандер и С. Королев, в США - Р. Годдард, в

германии - И. Венигер и Г. Оберт.

Однако вскоре ажиотаж вокруг космоса и реактивной техники сменился

покрытыми мраком секретности работами над новыми видами вооружений,

авиационных моторов.Уже в 1938-1941 годах состоялись первые полеты

опытных летательных аппаратов в Германии, Италии и СССР - с реактивными

двигателями. В нашей стране были сосданы реактивные системы залпового

огня для Красной Армии и реактивные снаряды для авиации.

В нацисткое Германии в 1943 году под руководством В. фон Брауна создали

одноступенчатую баллистическую ракету А-4 (она же "Фау-2") массой 12,9

тонн. Она преднозначалась для бомбардировки Лондона и других крупных

промышленных центров с дистанции 260 км.

После войны некоторые образцы ракетного оружия, научные материалы,

виднейшие специфлисты, в том числе и фон Браун оказались за океаном, в

США. Что же касается ФРГ и ГДР, то там хоть и занимались исследованиями

космоса, но ничего даже отдаленно напоминающего баллистические ракеты не

было создано. И первые немецкие космонавты на околоземные орбиты на

советском "Союзе" и американском "Шаттле".

Лишь сравнительно недавно стало известно, что в ФРГ вовсю идут

исследования и практические работы над аэрокосмической системой

многоразового применения. Специалисты концерна "Мессершмитт - Бельков -

Блом" в 1986 году остановились "на концепции, в основе которой были труды

одного из пионеров

космонавтики, профессора Ойгена Зенгера (1905-1964)". Видимо прежде чем

рассказывать об этом проекте, который в некоторых чертах схож с

американским кораблем многоразового применения "Шаттл" и советским

"Бураном", стоит вспомнить, кто такой Зенгер и почему он считается "отцом

немецкой космонавтики".

Закончив курс в 1923-1929 годах в высших технических школах Граца и

Вены, этот молодой австриец еще пять лет проработал ассистентом в

последней, потом перешел в Ракетный научно-исследовательский институт в

Трауне. В годы второй мировой войны Зенгер работал над совершенствованием

планеров которые, кстати, с 1939 года весьма широко применялись немцами в

десантных операциях.

Одновременно он, как и многие авиаконструкторы и двигателестроители в

Германии и других воюющих странах, трудился над реактивными авиамоторами,

которые обещали военным самолетам невиданные скорости. Один из них, тягой в

2,4 тыс.л.с,

был установлен на выделенном для экспериментов бомбардировщике До-217

фирмы "Дорнье", но в серийное производство не пошел.

В 50-е годы Зенгер много и плодотворно работал в научно-

исследовательских учережденеях ФРГ, специализирующихся на ракетной

тематике. Его избирали президентом Международной астронавтической

федерации и Немецкого общества ракетной техники и межпланетных полетов в

Штутгарте. Перу профессора принадлежат капитальные труды по космонавтике,

например, "Ракетная авиатехника", "К механике фотонного реактивного

двигателя". Заслуги О. Зегнера были высоко оценены как соотечественниками,

дважды наградившими его медалью Г. Оберта, так и иностанными коллегами. В

СССР он удостоен мепдали Ю. Гагарина. Именем Зенгера назван один из

кратеров на обратной стороне Луны.

Ну а теперь поговорим о его идеях, которыми воспользова-лись инженеры

"Мессершмитт - Бельков - Блом". Начнем с того, что еще в 1931 году

Зегнер, тогда еще начинающий физик, спроектировал и построил в мастерских

Венского университета реактивный двигатель с оригинальной сферической

камерой сгорания диаметром 50 мм и сщплом длиной 254 мм. Весьма своеобразно

была решена им проблема охлаждения - остуженное топливо сначала проходило

через наружную рубашку камеры сгорания,

отнимая ее тепло, и только после этого попадало в камеру, где и

смешивалось с газообразным или распыленным окислителем - кислородом.

Двигатель неоднократно испытывался на стенде причем он безотказно работал

по 15 с, а однажды и полминуты, развивая солидную по тем временам тягу для

опытного образца - 25 кгс.

...Вскоре после "аншлюса" - захвата Австрии нацистской Германией, в 1938

году, Зенгер вместе стеоретиком И. Бредтом приступил к созданию

математической модели перспективного,

сверхдальнего и сверхскоростного стратегического бомбарди-ровщика, завершив

ее к 1942 году.

По их замыслу, гиперзвуковой реактивный самолет взлетной массой 100т. ,

длиной 28м , с крылом размаха 15м должен был взлетать с обычного аэродрома

с помощью мощного ускорителя - реактивной тележки. После старта машина

разгонялась до скорости 6км/с, одновременно поднимаясь на высоту 160км,

чтобы затем перейти в планирующий полет по пологой траектории, время от

времени как бы ныряя в плотные слои атмосферы, чтобы, оттолкнувшись от них,

взмыть в стратосферу. Уже пятый "нырок" бомбовоз совершил бы в 12,3 тыс.км

от своего аэродрома, девятый - в 15,8 тыс.км. В заданной точке экипаж

должен был сбросить на цель 300кг бомб, затем опуститься до высоты 40км и

планировать к посадочной площадке, чтобы огромная машина коснулась бетонки

на скорости 145км/ч. При необходимости бомбовоз мог проделать в верхних

слоях атмосферы и беспересадочный полет вокруг земли.

Специалисты "Мессершмитт - Бельков - Блом" и создали концепцию

многоразового орбитального аппарата, воспользовавшись

рядом идей Зенгера: системой охлаждения камеры сгорания силовой установки

криогенным топливом, гиперзвуковым носителем орбитального космолета с

планирующим возвращением того и другого на обычный аэродром.

...Это будет, наверное космическая "Одисея" по-немецки. На одном из

крупных германских аэродромов обслуживающий пер

соналзавершиттщательный предполетный осмотр двухкилевого сомолета "Зенгер",

на первый взгляд напоминающего сверхзвуковой авиалайнер со стреловидным

крылом, только без обычных илюминаторов по бортам. На "спине" у него

примостится короткокрылый самолет-бесхвоска "Хорус" весм более 23т.

Экипаж занимает места, включает мощные двигатели, "этажерка" вырулевает

на взлетную полосу, останавливается, пропуская только что приземлившийся

рейсовый авиалайнер. "Полный газ", машина отрывается от бетонки и начинает

набирать высоту и скорость.

Первое время ее силовая установка работает подобно обыч-ному

турбореактивному двигателю. Но после того, как скорость "Зенгера" достигает

3,5 М, ее переведут на режим более выгодного в таких условиях прямоточного

воздушнореактивного. Наконец стратоплан разгонится до намеченной скорости и

поднимется на 31-37км. Там согласно программе полета произойдет расстыковка

комплекса. "Зенгер" пойдет на снижение, чтобы совершить посадку на том же

аэродроме.

А "Хорус" устремится ввысь, на околоземную орбиту. Там исследователи

приступят к выполнению научных программ, запуску искусственных спутников, а

то исполнят роль космического такси, доставив на будующую орбитальную

станцию, которую сейчас создают в странах Западной Европы, сменный экипаж

или 3,3т приборов и оборудования, забрав приготовленные астронавтами

материалы.

Одновременно с "Хорусом" немецкие конструкторы проектируют анологичный

по устройству, но непилотируемый космоплан "Каргус". За счет экономии на

местах для пилотов и системах жызнеобеспечения масса полезной нагрузки

будет достигать 7,5т.

Выполнив задание,космолет опустится в плотные слои атмосферы и подобно

"Зенгеру" спланирует на посадку.

Орбитальный полет немецкого челнока состоится еще не скоро. Пока же

специалисты заняты выполнением первого этапа научно-исследовательских

работ.

Самую значительную сумму на него - 220 млн. марок - выделило Федеральное

минестерство научно-исследовательских и технологических разработок, еще 86

млн. - Германский научно-исследовательский институт авиации и космонавтики,

30млн.- Немецкая аэрокосмическая промышленность. Ряд заданий по проекту

"Зенгер" выполняют фирмы-подрадчики, различные научные и исследовательские

учереждения и университеты, в частности Аахена, Брауншвейга, Мюнхена и

Штутгарта.

Уже проводятся изыскания в области аэродинамики. В ближайшее время

намечено создать базисные технологии и новые материалы, чтобы затем на их

основе спроектировать, изготовмть и испытать прототипы силовых установок,

навигационного оборудования и других систем, устройсв и агригатов. При этом

немецкими обозревателями не раз подчеркивалась, что перспективная техника и

технологии найдут применение не только в аэрокосмическом проекте, но и в

авиационной промышленности, да и в других отраслях экономики. Иными

словами. заранее предусмотрено то. что у нас поспешили бы окрестить

конвесией аэрокосмического комплекса в интересах народного хозяйства.

...Приоритетными разработками концепции "Зенгер" считаются

двухступенчатая схема носителя и орбитального космопланаоба многоразового

применения, комбинационный двигатель первой ступени, работающий на

сжиженном водороде и расчитанный на эксплуатацию в двух режимах, и ракетная

установка второй ступени.

Работы над воздушно-реактивным прямоточником концерн "Мессершмитт -

Бельков - Блом" начал летом 1988 года, а в декабре уже провел стендовые

испытания прототипа. Его диаметр не превышает 350мм, тогда как у

"настоящего" достигнет полутора метров. Исследователи моделировали скорость

4,7 М, одновременно изыскивая оптимальную форму камеры сгорания.

Кстати, у прототипа она охлпаждалась пластмассовым кожухом, а в будущей

силовой установке решено воспользоваться идеей Зенгера: перед тем как

поступить в камеру сгорания, охлажденное до 230°C горючее пройдет по сети

трубопроводов, пронизывающих ее тонкостенную оболочку, чтобы темпиратура

внутри не привышала плюс 1700°С. Как рассчитывают немецкие специалисты,

непрерывно охлаждаемая силовая установка станет меньше изнашиваться от

перегрева.

После первого было еще четыре десятка эксперементальных пусков

прототипа, и все прошли вполне благополучно. Например

7 июля 1990 года его вывели на режим, сответствующий реальному полету

будущего "Зенгера" на высоте 20 тыс. м со скоростью, равной четырем

звуковым, при этом тяга составила около тонны. Реактивные двигатели

космоплана также будут поглощать экологически чистый водород.

...После того как появятся прототипы других систем "Зенгера", изготовят

гиперзвуковой экспериментально-технологический самолет "Хитекс".

По мнению немецких экспертов, аэродинамический комплекс "Зенгер"

позволит ученым проводить работы в околоземном пространстве, изучая,

осваивая, а потом, как подчеркивали представители акционерного общества

"Дойче Аэроспейс" на аэрокосмической выставке в сентябре 1990 года, "и

эксплуатируя его".

"Система самолетного типа с горизонтальными стартом и посадкой,

оснащенная воздушными водородными двигателями, представляет собой на

сегодняшний день наилучшее решение названной проблемы", - считают

специалисты "Мессершмитт - Бельков - Блом" и "Дойче Аэроспейс".

Немецкие ученые и инженеры полны надежд, что будующий комплекс окажется

выгоднее не только не только француской

ракетной системы "Ариан", с помощью которой думают забрасывапть на орбиту

корабль многоразывого применения "Гермес", но и тех устройств, которые

обеспечивают старты "Шатла" и "Бурана". Имеются в виду связки рактных

ускорителей и сверхмощные ракетоносители. Видимо, не случайно англичане

заинтерисовались советским транспортным самолетом Ан-226 "Мрия",

чьи качества позволяют им удешевить доставку в околоземное пространство

своих возвращаемых аппаратов "Хотол". По крайней мере, договоренность между

специалистами Англии и СССР в этом отношении уже достигнута.