Стратоплан для космолета
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
...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",