| SpaceLiner | |
|---|---|
 SpaceLiner 7 на взлёте в представлении художника | |
| Общие сведения | |
| Страна |
 |
| Основные характеристики | |
| Количество ступеней | 2 |
| Длина (с ГЧ) | 83,5 м |
| Диаметр | 8,6 м |
| Стартовая масса | 1840 т |
| История запусков | |
| Состояние | проект |
 | |
SpaceLiner — концепция суборбитального гиперзвукового пассажирского космоплана, разрабатываемая с 2005 года в Германском центре авиации и космонавтики (нем. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR)[1]
Концепция
Космоплан нетрадиционного для пассажирских средств вертикального взлета представляет собой двухступенчатую авиационно-космическую систему, состоящую из беспилотной (автоматической) стартовой ступени-ускорителя и пассажирской суборбитальной ступени, рассчитанной на 50 пассажиров. Всего силовая установка включает в себя одиннадцать жидкостных ракетных двигателей (9 из них установлены на стартовой ступени, 2 — на суборбитальной ступени), работающих на криогенном топливе — жидком кислороде (LOX) и жидком водороде (LH2). После выключения ракетных двигателей суборбитальная ступень способна в планирующем полёте за кратчайшее время покрывать большие межконтинентальные расстояния. В зависимости от маршрута при этом могут достигаться высоты полета до 80 км и скорости, соответствующие числу Маха свыше 20. Продолжительность полета на маршруте Австралия-Европа составит 90 Минут, а на маршруте Европа-Калифорния — не более 60 Минут[2]. Перегрузки, действующие в полете на пассажиров не превосходят 2.5 g и остаются ниже уровня нагрузок, действующих на астронавтов космического челнока Space-Shuttle. Более того, согласно проектной концепции пассажирская кабина выполняется в виде отдельной спасательной капсулы, которая в случае необходимости отделяется от суборбитальной ступени и обеспечивает пассажирам безопасное возвращение на Землю.
По данным Германского центра авиации и космонавтики ввод системы в эксплуатацию возможен между 2040 и 2050 годами. Главным аспектом концепции является полная многоразовость использования системы в сочетании с серийным производством, сравнимым по масштабу с авиационным. Благодаря этим факторам ожидается существенное повышение экономической эффективности системы по сравнению с существующими воздушно-космическими системами. Основной проблемой остаётся повышение безопасности и надёжности ключевых компонентов системы, напр., ракетных двигателей, в такой степени, которая позволит их ежедневное использование для перевозки пассажиров.
В настоящее время разработка концепции SpaceLiner финансируется как собственными средствами Германского центра авиации и космонавтики (нем. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt — DLR), так и в рамках таких спонсируемых Европейским Союзом проектов, как FAST20XX и CHATT. В проекте SpaceLiner участвуют, наряду с DLR, и другие партнеры из европейского авиационно-космического сектора.
Проект SpaceLiner имеет предысторию в виде проекта конца XX века нереализованной немецкой орбитальной двухступенчатой горизонтально-стартующей многоразовой авиационно-космической системы Зенгер-2, которому предшествовал также неосуществлённый военный проект частично-орбитального авиационно-космического бомбардировщика Silbervogel в нацистской Германии. В случае реализации SpaceLiner станет первым в мире регулярным суборбитальным гиперзвуковым пассажирским авиалайнером.
История
В настоящее время SpaceLiner находится в стадии предварительного проектирования (эскизного проекта). Работа над эскизным проектом продвигается на основе уже выполненных исследований по мере все более детальной разработки и интеграции подсистем. Параллельно с этим изучаются дополнительные варианты, удовлетворяющие новым требованиям и спецификациям, а результаты исследований этих вариантов также могут быть использованы в процессе общей разработки[3].
SpaceLiner 2 — это первый вариант, в котором была предусмотрена интеграция активной системы охлаждения элементов конструкции, подвергаемых особенно высоким тепловым нагрузкам при входе в плотные слои атмосферы[4].
Модификация SpaceLiner 4 — это дальнейшее развития варианта SpaceLiner 2 с улучшенными аэродинамическими характеристиками и характеристиками устойчивости и управляемости. На основе этой конфигурации в рамках финансируемого ЕС исследовательского проекта FAST20XX были более детально — как экспериментально, так и с помощью математического моделирования -исследованы различные технологии, необходимые для космоплана SpaceLiner[5].
SpaceLiner 7 — это актуальная на сегодняшний день конфигурация, которая в настоящее время исследуется в DLR. В процессе математической оптимизации для улучшения аэродинамических, термических и структурно-механических качеств на режиме гиперзвукового полета треугольное крыло с изломом передней кромки было заменено треугольным крылом без излома. К настоящему моменту выполнена предварительная разработка и интеграция таких важнейших подсистем космоплана, как пассажирская кабина, криогенные баки, система подачи топлива и система теплозащиты.
В настоящее время дополнительно рассматривается модификация космоплана SpaceLiner, рассчитанная на 100 пассажиров для использования на коротких дистанциях[6]. Возможные коммерческие маршруты классифицируются в соответствии с покрываемым расстоянием, при этом класс 1 соответствует наибольшей, а класс 3 — наименьшей дальности полёта. Для выполнения перелёта в зависимости от потребной дальности используется удлиненная или укороченная модификация разгонной ступени, которая может комбинироваться как с 50-местной, так и со 100-местной модификацией суборбитальной пассажирской ступени.
Технические характеристики
| Характеристика | Суборбитальная пассажирская ступень (50 пассажиров) |
Разгонная ступень (удлиненная модификация) |
Суммарно (маршрут Австралия-Европа) |
|---|---|---|---|
| Длина: | 65.0 м | 83.5 м | |
| Размах крыла: | 33.0 м | 37.5 м | |
| Высота: | 12.0 м | 8.6 м | 21.5 м |
| Длина пассажирской кабины: | 15.3 м | - | |
| Максимальный диаметр фюзеляжа: | 6.8 м | 8.6 м | |
| Сухая масса: | 145 т | 170 т | 315 т |
| Взлётная масса: | 380 т | 1460 т | 1840 т |
| Масса топлива: | 215 т | 1285 т | 1500 т |
| Масса в момент выключения двигателей: | 160 т | 180 т | |
| Макс. высота полёта: | около 80 км | около 75 км | |
| Макс. Скорость полёта: | 7 км/с (25.200 км/ч) | 3,7 км/с (13.300 км/ч) | |
| Макс. число Маха: | 24 | 14 | |
| Макс. Дальность полёта: | около 18.000 км | ||
| Количество двигателей: | 2 | 9 | 11 |
Двигатели
В концепции космоплана SpaceLiner применяется единый тип жидкостного ракетного двигателя многоразового использования: двигатель с полностью замкнутым циклом, при котором все топливо, включая топливо, используемое в приводе турбонасосного агрегата, проходит через камеру сгорания[7]. Степень расширения сопла выбирается в соответствии с различными режимами полёта разгонной ступени и суборбитальной ступени. В качестве компонентов топлива предусмотрено использование высокоэнергетической и экологически чистой комбинации жидкого водорода с жидким кислородом.
| Характеристика | Суборбитальная пассажирская ступень |
Разгонная ступень |
|---|---|---|
| Соотношение компонентов: | 6.0 | |
| Давление в камере сгорания: | 16.0 МПа | |
| Секундный расход (на двигатель): | 518 кг/с | |
| Степень расширения сопла:: | 59.0 | 33.0 |
| Удельный импульс (вакуум): | 449 с | 437 с |
| Удельный импульс (на уровне моря): | 363 с | 389 с |
| Тяга двигателя (вакуум): | 2268 кН | 2206 кН |
| Тяга двигателя (на уровне моря): | 1830 кН | 1961 кН |
Ссылки
 |
SpaceLiner на Викискладе |
|---|
Литература
- ↑ (англ.) Sippel M., Klevanski J., Steelant J.: Comparative study on options for high-speed intercontinental passenger transports: air-breathing- vs. rocket-propelled, IAC-05-D2.4.09 (октябрь 2005)
- ↑ Sippel M. Promising roadmap alternatives for the SpaceLiner (англ.). Acta Astronautica, Vol. 66, Iss. 11-12 (2010).
- ↑ Schwanekamp T., Bauer C., Kopp A. Development of the SpaceLiner Concept and its Latest Progress (англ.) (PDF). 4th CSA-IAA Conference on Advanced Space Technology (2011).
- ↑ van Foreest A. et al. Transpiration Cooling Using Liquid Water (англ.) (PDF). Journal of Thermodynamics and Heat Transfer, Vol. 23, Number 4 (2007). (недоступная ссылка)
- ↑ van Foreest A. The Progress on the SpaceLiner Design in the Frame of the FAST 20XX Program (англ.) (PDF). 16th AIAA/DLR/DGLR International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference (2009). (недоступная ссылка)
- ↑ Schwanekamp T., Bütünley J. , Sippel M. Preliminary Multidisciplinary Design Studies on an Upgraded 100 Passenger SpaceLiner Derivative (англ.) (PDF). 18th AIAA/3AF International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference (2012).
- ↑ Sippel M. et al. Technical Maturation of the SpaceLiner Concept (англ.) (PDF). 18th AIAA/3AF International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference (2012).
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .