俄罗斯空间：项目“皇冠”和其他发展GRTS Makeeva
人们认为技术总是逐渐发展，从简单到复杂，从石刀到钢 - 再到可编程铣床。 然而，太空火箭的命运并不那么简单。 长期以来，简单，可靠的单级火箭的创造仍然无法被设计者所接受。 需要这样的解决方案，不能提供任何材料科学家或引擎。 到目前为止，运载火箭仍然是多阶段和一次性的：一个非常复杂和昂贵的系统在几分钟内被使用，之后它被扔掉了。
“想象一下，在每次飞行之前你会组装一架新飞机：将机身与机翼连接，铺设电缆，安装发动机，着陆后将其送到垃圾场......你不能飞走，”国家火箭中心的开发人员告诉我们。 马克耶夫。 “但这正是我们每次都做的事情，将货物送入轨道。” 当然，理想情况下，每个人都希望拥有一个可靠的单级“汽车”，不需要组装，而是到达航天发射场，加油和启动。 然后又回来重新开始 - 更多......
中途
总的来说，火箭技术试图从最早的项目中迈出一步。 在齐奥尔科夫斯基的最初草图中恰好出现了这样的结构。 他后来才放弃了这个想法，意识到二十世纪初的技术不允许实现这种简单而优雅的解决方案。 再一次，1960-x已经出现了对单级载波的兴趣，这些项目在海洋的两侧都得到了解决。 美国的1970-m致力于单级火箭SASSTO，凤凰城以及基于S-IVB的几种解决方案，这是土星V PH的第三阶段，它将宇航员送上了月球。
CROWN应该成为机器人并获得控制系统的智能软件。 该软件可以在飞行中直接更新，并在紧急情况下自动“回滚”到备份稳定版本。
工程师继续说道：“承载能力不会是这样的选择，因此引擎不够好 - 但它仍然是能够飞入轨道的一步。” “当然，从经济角度来看，这是完全没有道理的。” 仅在过去的几十年中，才出现了与它们一起工作的复合材料和技术，这使得载体可以一步到位，而且可以重复使用。 这种“高科技”火箭的成本将高于传统设计，但它会在许多开始时“涂抹”，因此发射价格将远低于通常水平。
它是可重用的媒体 - 今天是开发人员的主要目标。 航天飞机和Energiya-Buran系统部分可重复使用。 正在为SpaceX Falcon 9火箭重复使用第一阶段。 SpaceX已经取得了几次成功的着陆，并且在3月底他们将尝试再次发射进入太空的其中一个步骤。 “我们认为，这种方法只会破坏创建真正可重用载体的想法，”Makeev设计局指出。 “这样的火箭在每次飞行后仍需要整理，组装通信和新的一次性部件......我们再次回到我们的起点。”
完全可重复使用的媒体仍然只是项目形式 - 美国公司Blue Origin的New Shepard除外。 到目前为止，带有载人舱的火箭仅设计用于太空游客的亚轨道飞行，但在此期间发现的大多数解决方案也可用于更严重的轨道载体。 该公司的代表并没有隐瞒计划创建这样一个选项，强大的引擎BE-3和BE-4正在开发中。 “随着每次亚轨道飞行，我们接近轨道，” - 在Blue Origin保证。 但是他们有前途的新格伦航母也将是不完全可重复使用的：只有在已经测试过的新谢泼德建筑的基础上创建的第一个区块才应该重复使用。
材料阻力
自1990以来，完全可重复使用和单级火箭所需的碳纤维材料被用于航空航天工程。 同年，麦克唐纳道格拉斯的工程师很快开始实施Delta Clipper项目（DC-X），如今他们可以很好地夸耀现成的飞行碳纤维载体。 不幸的是，在洛克希德马丁公司的压力下，DC-X的工作已经停止，技术转移到NASA，在那里他们试图申请失败的VentureStar项目，之后许多参与这个主题的工程师去了Blue Origin工作，公司被波音公司吸收。
在同一个1990-e中，这个兴趣也对俄罗斯SRC Makeyev感兴趣。 多年以来，CORONA项目（“太空一次性火箭，单级载体[太空]车辆”）经历了明显的演变，中间版本展示了结构和布局如何变得越来越简单和完美。 渐渐地，开发商放弃了复杂的元素 - 例如机翼或外部油箱 - 并且认识到碳纤维应该是主体材料。 与外观一起，质量和承载能力都发生了变化。 “即使使用最好的现代材料，也不可能制造出重量低于60-70 t的单级火箭，而其有效载荷将非常小，”一位开发人员说。 “但随着起始质量的增长，结构（达到一定限度）的份额越来越小，使用起来越来越有利可图。 对于轨道火箭，这个最佳值约为160-170 t，从这个尺度开始，它的使用可能已经合理。“
在CORONA项目的最新版本中，起始质量甚至更高，接近300吨。这种大型单级火箭需要使用由氢气和氧气驱动的高效液体推进剂喷气发动机。 与某些阶段的发动机不同，这种火箭发动机必须能够在非常不同的条件下和不同的高度运行，包括起飞和在大气层外飞行。 “具有Laval喷嘴的传统液体发动机仅在某些高度范围内有效，”Makeevsky施工人员解释说，“因此我们需要使用空气楔形LRE。” 这种发动机中的气体喷射器使其自身适应“落水”压力，并且它们在表面和平流层中保持高效。
有效载荷容器
到目前为止，尽管在美国和美国都已经和正在使用这种发动机，但世界上还没有这种发动机。 在1960年代，Rocketdyne的工程师在架子上测试了这种发动机，但并未安装在导弹上。 CROWN应该配备模块化版本，其中楔形空气喷嘴是唯一没有原型且未经测试的元件。 俄罗斯还有用于复合材料零件生产的所有技术-它们已经开发并成功应用，例如在全俄罗斯研究所 飞机 材料（VIAM）和JSC“复合材料”。
垂直着陆
在大气层中飞行时，CROWN的碳纤维动力结构将覆盖VIAM为Burans开发的隔热瓦，并且已经得到显着改善。 设计师解释说：“火箭上的主要热负荷集中在它的”鼻子“上，在那里使用了高温热保护元件。 - 同时，火箭的膨胀侧面具有更大的直径并且与气流成锐角。 它们的温度负荷较小，这允许使用较轻的材料。 结果，我们节省了超过1,5吨。高温部件的质量不超过热保护总质量的6％。 相比之下，它的“Shuttle”占20％以上。“
托架的光滑锥形设计是无数次试验和错误的结果。 根据开发人员的说法，如果您只考虑可能的可重复使用的单级载波的关键特性，则必须考虑16 000及其组合的顺序。 在设计该项目时，设计师估计有数百人。 他们说：“我们决定放弃机翼，就像在Buran或航天飞机上一样。” - 总的来说，在大气层的上层，它们只会干扰航天器。 这种船只以高于“铁”的超音速声音进入大气层，只有在超音速下它们才会移动到水平飞行并且可以适当地依赖于机翼的空气动力学。
轴对称的锥形形状不仅允许热保护，而且在以非常高的速度行驶时还具有良好的空气动力学性能。 已经处于高层大气中的火箭会受到升力，这使得它不仅可以在这里减速，而且还可以进行机动。 这反过来使得可以在高海拔地区执行必要的操纵，前往着陆点，并且在进一步的飞行中，它仅保持完全制动，校正航向并使用弱机动引擎向下转弯。
回想一下Falcon 9和New Shepard：在垂直着陆中，今天没有什么是不可能的，甚至是不寻常的。 与此同时，它可以在跑道的建造和运营期间以相当小的力量行驶 - 相同的航天飞机和Buran应该具有几公里长度的车道，以便以每小时数百公里的速度减速车辆。 “原则上，CROWN甚至可以从海上平台起飞并落在它上面，”该项目的一位作者补充道，“我们的最终着陆精度将在10 m左右，火箭在可伸缩的气动减震器上下降。” 它仍然只是诊断，加油，增加一个新的有效载荷 - 你可以再次飞行。
CROWN仍在没有资金的情况下实施，因此Makeev设计局的开发人员只能设法完成设计草案的最后阶段。 “在没有外部支持的情况下，我们几乎全部完全通过这个阶段。 设计师们说，我们已经完成了所有可以完成的工作。 - 我们知道什么，何时何地制作。 现在我们需要继续进行关键组件的实际设计，生产和开发，这需要资金，所以现在一切都取决于它们。“
延迟开始
碳纤维火箭预计只有大规模发射，随着接收到必要的支持，设计人员准备在六年后开始飞行试验，并在七八次后开始试射第一枚火箭。 根据他们的估计，根据火箭生产的标准，这需要的金额不到10亿美元。 在这种情况下，如果商业发射的数量保持在当前水平，甚至超过2年 - 如果它以可预测的速度增长，那么在使用火箭七年之后可以预期投资回报。
此外，机动引擎的火箭存在，进近和对接的方式允许您依靠复杂的多发射方案。 在没有着陆的情况下使用燃料，但是在添加有效载荷时，你可以将它带到超过11 m的质量。然后CROWN将与第二个“油轮”对接，这将为其油箱填充返回所需的额外燃料。 但仍然，可重用性更重要，这将首次使我们免于在每次发布之前收集运营商 - 并在每次发布后丢失它。 只有这样一种方法才能确保在地球和轨道之间建立稳定的双边货运，同时开始真正，积极，大规模地开采近地空间。
与此同时，CROWN仍然处于不确定状态，New Shepard的工作继续进行。 类似的日本项目RVT也正在开发中。 俄罗斯开发商可能根本没有足够的支持来取得突破。 如果你有几十亿，这将是一个比世界上最大和最豪华的游艇更好的投资。
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