可重复使用的助推器“Corona”
今天,我们中的许多人都知道,或者至少已经听说过来自私人公司SpaceX的美国部分可重复使用的运载火箭系列。 由于公司的成功,以及创始人Ilona Mask的个性,他自己经常成为信息指南的英雄,Falcon 9导弹,SpaceX和太空飞行一般不会离开国际媒体的页面。 与此同时,俄罗斯已经并且仍然拥有自己的发展和同样有趣的可重复使用火箭项目,其中知之甚少。 对于为什么会发生这种情况的问题的答案是显而易见的。 伊洛娜面具的火箭经常飞入太空,可重复使用和部分可重复使用的俄罗斯火箭仍然只是项目,图纸和漂亮的图片。
太空发射今天
如今,我们可以有把握地说,Roskosmos在某些时候错过了可重复使用的火箭的主题,掌握了几年前领先于其他国家的发展和项目。 所有俄罗斯可重复使用火箭的项目都没有完成,没有在金属中实施。 例如,从1992发展到2012的可重复使用的单级电晕运载火箭从未得出其合乎逻辑的结论。 我们今天看到的这种错误估计的结果。 随着美国猎鹰9火箭及其品种的出现,俄罗斯在商业太空发射市场上严重失势,并且严重不及今年完成的太空发射数量。 根据2018的结果,Roskosmos报道了20太空发射(一次不成功),而在四月2018,在接受TASS采访时,Roscosmos的负责人Igor Komarov告诉我们30太空发射计划在今年年底完成。 去年的领导者是中国,它进行了39太空发射(一次不成功),随后美国发射了31太空(没有不成功的太空)。
谈到现代太空飞行,有必要了解在发射现代运载火箭(PH)的总价格中,主要支出项目是火箭本身。 它的船体,油箱,发动机 - 所有这些都永远飞逝,燃烧在密集的大气层中,显然这种不可挽回的浪费使得任何运载火箭的发射成为非常昂贵的乐趣。 不是维修太空中心,不是燃料,不是在发射前安装工作,而是运载火箭本身的价格是主要的费用项目。 工程思想的一种非常复杂的技术产品在几分钟内被使用,之后它被彻底摧毁。 当然,对于一次性导弹来说也是如此。 使用返回火箭的想法本身就是一个降低每次太空发射成本的真正机会。 在这种情况下,即使仅返回第一阶段也会使每次运行的成本降低。
这是一个类似的计划,由美国亿万富翁伊隆马斯克实现,使重型猎鹰9助推器的第一阶段回归。 虽然这些导弹的第一阶段部分返回,但一些着陆尝试以失败告终,但在2017和2018中失败的着陆次数几乎降至零。 例如,去年在10成功的首次达阵时,只有一次挫折。 在新的一年里,SpaceX公司也开启了第一阶段的成功登陆。 11 1月2019,Falcon 9火箭的第一阶段成功登陆浮动平台,此外,它被重新使用,早些时候它还在9月18发射了Telestar 2018V通信卫星。 目前,这种可回收的第一步是完成的事实。 但是,当美国私人航天公司的代表只讨论他们的项目时,许多专家怀疑其成功实施的可能性。
在今天的现实中,重型猎鹰9火箭在某些发射中的第一阶段可用于返回版本。 将火箭的第二级置于足够的高度,将其与70公里的高度分开,在运载火箭发射后大约2,5分钟(时间取决于具体的发射任务)进行脱离。 在与PH分离之后,第一阶段使用已建立的定向系统执行小的操纵,远离第二级操作发动机的火焰,并且使发动机向前转动以准备三个基本制动操作。 着陆制动时,第一级使用自己的发动机。 值得注意的是,回归阶段对发射施加了限制。 例如,Falcon 9火箭的最大有效载荷减少了30-40%。 这是因为需要为制动和随后的着陆预留燃料,以及额外的安装着陆设备(格栅方向盘,着陆支撑,控制系统的元件等)。
美国人的成功和一系列成功的发射在世界上并没有被忽视,这引发了一系列关于使用部分可重复使用火箭的项目开始的声明,包括返回侧加速器和第一阶段返回地球。 “Roskosmos”的代表也谈到了这个问题。 公司开始谈论在2017开始时恢复在俄罗斯制造可重复使用火箭的工作。
可重复使用的火箭“皇冠”和早期的项目
值得注意的是,可重复使用导弹的想法是从事苏联的。 在国家崩溃之后,这个话题并没有消失,朝这个方向继续努力。 他们开始的时间比Ilon Musk谈到的要早得多。 例如,超重型苏联“能量”火箭的第一级单位应该已经归还,这是出于经济原因和实现至少为170航班设计的RD-10发动机的使用寿命所必需的。
少为人知的是Rossiyanka运载火箭项目,该项目是由V.P.Makeev国家火箭中心院士开发的。 该企业主要以军事发展而闻名。 例如,正是在这里创造了用于武装潜艇的大多数家用弹道导弹,包括目前装备有潜艇的那些 舰队 俄罗斯弹道导弹R-29RMU“ Sineva”。
根据草案,Rossiyanka是一个两阶段的运载火箭,其第一阶段是可重复使用的。 与SpaceX工程师基本相同的想法,但几年前。 该火箭原本应该将大量货物带入21,5的低参考轨道 - 接近Falcon 9火箭。 由于标准级发动机的重新激活,第一级的返回应该沿着弹道轨迹发生。 如有必要,火箭的容量可达到35吨。 十二月12马克西耶夫州立研究中心在Roscosmos竞赛中展示了其新型火箭,用于开发可重复使用的运载火箭,但创建此类设备的命令则通过贝加尔 - 安加拉项目运往赫鲁尼切夫国家研究和生产空间中心的竞争对手。 最有可能的是,SRC Makeyev的专家将有足够的能力来实施他们的项目,但如果没有足够的关注和资金,这是不可能的。
“贝加尔 - 安加拉”项目更加雄心勃勃,它是第一阶段返回地球的飞机版本。 计划在达到舱室的设定高度后,在第一阶段打开一个特殊的机翼,然后它将沿着飞机飞行,并在带有起落架的常规机场着陆。 然而,这样的系统本身不仅非常复杂,而且也很昂贵。 她无可否认的优点可归因于她可以从更远的距离返回。 不幸的是,该项目从未实施过,有时会被记住,但不会再被记住。
现在全世界都在考虑完全返回的运载火箭。 Ilon Mask宣布了Big Falcon Rocket项目。 这样的火箭应该采用两阶段结构,与现代航天学不同,它的第二阶段与航天器是不可分割的,可以是货物和乘客。 计划将Superheavy的第一阶段返回地球,通过使用其引擎在宇宙飞行器上进行垂直着陆,这项技术已经由SpaceX工程师很好地开发。 火箭的第二阶段与航天器(实际上,这是一个不同用途的航天器),被称为星舰,将进入地球轨道。 在第二阶段,在着陆太空任务并降落在海平台上之后,还将有足够的燃料留在密集的大气层中进行制动。
应该注意的是,在类似的想法中,SpaceX也没有掌纹。 在俄罗斯,可重复使用的运载火箭项目自1990-s开发以来。 他们再次参与国家火箭中心的项目,以V.P. Makeev院士的名字命名。 可重复使用的俄罗斯火箭的项目有着美丽的名字“皇冠”。 Roscosmos回忆起2017中的这个项目,随后是关于恢复该项目的各种评论。 例如,1月份,2018出现在Rossiyskaya Gazeta。 这个消息 俄罗斯已经恢复了可重复使用的太空火箭的工作。 这只是关于火箭航母“皇冠”。
与美国Falcon-9火箭不同,俄罗斯电晕没有可拆卸的阶段,事实上,它是一个软起飞和着陆的单一航天器。 根据马克西耶夫中心总设计师Vladimir Degtyar的说法,该项目应该为实施远程星际载人飞行开辟道路。 计划新俄罗斯火箭的主要结构材料是碳纤维。 与此同时,“皇冠”的目的是将航天器发射到低近地轨道,高度从200到500千米。 PH的发射重量约为300吨。 输出有效载荷质量从7到12吨。 皇冠的起飞和降落应使用简化的发射设施进行,此外,正在制定从海上平台发射可重复使用的火箭的选择。 对于起飞和降落,新的PH将能够使用相同的平台。 为下次发射准备的火箭只有一天左右。
值得注意的是,自上世纪90-s以来,制造单级和可重复使用火箭所需的碳纤维材料已被用于航空航天工程。 自1990-ies开始以来,皇冠项目已经走过了漫长的发展道路并且已经有了很大的发展,有必要说它最初是关于一次性的火箭。 在进化过程中,未来火箭的设计变得既简单又完美。 渐渐地,火箭的开发者放弃了使用机翼和外部燃料箱,已经逐渐认识到可重复使用的火箭体的主要材料将是碳纤维。
在可重复使用的火箭“皇冠”的最新版本中,它的质量接近280-290吨的标记。 这种大型单级运载火箭需要一种高效的液体推进剂火箭发动机,它可以在氢气和氧气上运行。 与放置在不同阶段的火箭发动机不同,这种火箭发动机必须在不同的条件和不同的高度上有效运行,包括在地球大气层外的起飞和飞行。 “具有Laval喷嘴的普通LRE仅在某些高度范围内有效,”Makeevsky施工人员说,“因此我们需要使用楔形空气液体发动机”。 这种火箭发动机中的气体喷射本身适应“落水”压力,而且,它们在地球表面保持其有效性,在平流层保持足够高的效率。
但是,到目前为止,尽管它们在苏联和美国得到了积极的发展,但根本不存在这种类型的工作引擎。 专家认为,科罗纳可重复使用的运载火箭应配备模块化发动机版本,其中楔形空气喷嘴是目前唯一没有原型且未经实际测试的元件。 同时,俄罗斯拥有自己的技术人员来生产现代复合材料及其零件。 它们的开发和应用非常成功,例如,在“综合” JSC和全俄研究所中 飞机 材料(VIAM)。
为了在地球大气层中安全飞行,Corona碳纤维动力结构将受到热保护瓷砖的保护,这些瓷砖以前是在VIAM为Buran航天器开发的,并且已经经历了重要的发展道路。 “皇冠上的主要热负荷将集中在其鼻子上,其中应用了高温热保护元件,”设计师指出。 - 同时,运载火箭的膨胀侧面具有更大的直径并且与气流成锐角。 这些元件的温度负荷较小,这反过来又允许我们使用更轻的材料。 结果是节省了1,5吨的重量。 火箭高温部分的质量不超过电晕的6,占热保护总质量的百分比。 相比之下,在航天飞机“航天飞机”中,它的占比超过了20%。“
可重复使用的火箭的优雅锥形形状是大量试验和错误的结果。 据开发人员介绍,他们正在研究和评估数百种不同的选择。 “我们决定完全放弃机翼,如航天飞机或Buran船,”开发商说。 - 总的来说,当在大气的上层时,宇宙飞船的翅膀只会干扰。 这种宇宙飞船不会以比“铁”更高的超音速速度进入大气层,只有在超音速下它们才能进行水平飞行,之后它们可以完全依赖机翼的空气动力学。
火箭的锥形轴对称形状不仅可以促进热量保护,而且还可以在高飞行速度下驾驶时提供良好的空气动力学特性。 已经处于大气层的上层,“皇冠”接受一个提升力,使火箭不仅可以减速,还可以进行机动。 这使得RN在飞往着陆点时能够在高空进行机动,未来它仍然只能完成制动过程,调整航向,使用小型分流发动机转向船尾并降落在地球上。
该项目的问题在于,在资金不足或完全缺席的情况下,Corona仍在开发中。 目前,马克耶夫州立研究中心只完成了关于这一主题的项目草案。 根据2018航天学XLII学术读物期间发出的数据,进行了可行性研究,并为Corona发射项目制定了有效的火箭发展计划。 研究了建立新运载火箭的必要条件,并分析了新火箭发展过程和未来运行的前景和结果。
在关于2017和2018中的皇冠项目的新闻激增之后,沉默再次出现......项目及其实施的前景仍不明朗。 与此同时,SpaceX已经准备在2019的夏天展示其新型Big Falcon Rocket(BFR)的测试样本。 从测试样品的制作到成熟的火箭,这将确认其可靠性和性能,可能需要更多年,但现在我们可以说:Ilon Mask和他的公司正在做你能看到的东西并用手触摸。 同时,根据总理德米特里梅德韦杰夫的说法,Roskosmos应该完成一个项目并谈论我们将来会在哪里飞行。 需要少说话,做更多。
信息来源:
https://iz.ru
https://www.popmech.ru
http://www.spacephys.ru
https://vpk.name
https://rg.ru
开源材料
太空发射今天
如今,我们可以有把握地说,Roskosmos在某些时候错过了可重复使用的火箭的主题,掌握了几年前领先于其他国家的发展和项目。 所有俄罗斯可重复使用火箭的项目都没有完成,没有在金属中实施。 例如,从1992发展到2012的可重复使用的单级电晕运载火箭从未得出其合乎逻辑的结论。 我们今天看到的这种错误估计的结果。 随着美国猎鹰9火箭及其品种的出现,俄罗斯在商业太空发射市场上严重失势,并且严重不及今年完成的太空发射数量。 根据2018的结果,Roskosmos报道了20太空发射(一次不成功),而在四月2018,在接受TASS采访时,Roscosmos的负责人Igor Komarov告诉我们30太空发射计划在今年年底完成。 去年的领导者是中国,它进行了39太空发射(一次不成功),随后美国发射了31太空(没有不成功的太空)。
谈到现代太空飞行,有必要了解在发射现代运载火箭(PH)的总价格中,主要支出项目是火箭本身。 它的船体,油箱,发动机 - 所有这些都永远飞逝,燃烧在密集的大气层中,显然这种不可挽回的浪费使得任何运载火箭的发射成为非常昂贵的乐趣。 不是维修太空中心,不是燃料,不是在发射前安装工作,而是运载火箭本身的价格是主要的费用项目。 工程思想的一种非常复杂的技术产品在几分钟内被使用,之后它被彻底摧毁。 当然,对于一次性导弹来说也是如此。 使用返回火箭的想法本身就是一个降低每次太空发射成本的真正机会。 在这种情况下,即使仅返回第一阶段也会使每次运行的成本降低。
Falcon 9运载火箭第一级返回的着陆
这是一个类似的计划,由美国亿万富翁伊隆马斯克实现,使重型猎鹰9助推器的第一阶段回归。 虽然这些导弹的第一阶段部分返回,但一些着陆尝试以失败告终,但在2017和2018中失败的着陆次数几乎降至零。 例如,去年在10成功的首次达阵时,只有一次挫折。 在新的一年里,SpaceX公司也开启了第一阶段的成功登陆。 11 1月2019,Falcon 9火箭的第一阶段成功登陆浮动平台,此外,它被重新使用,早些时候它还在9月18发射了Telestar 2018V通信卫星。 目前,这种可回收的第一步是完成的事实。 但是,当美国私人航天公司的代表只讨论他们的项目时,许多专家怀疑其成功实施的可能性。
在今天的现实中,重型猎鹰9火箭在某些发射中的第一阶段可用于返回版本。 将火箭的第二级置于足够的高度,将其与70公里的高度分开,在运载火箭发射后大约2,5分钟(时间取决于具体的发射任务)进行脱离。 在与PH分离之后,第一阶段使用已建立的定向系统执行小的操纵,远离第二级操作发动机的火焰,并且使发动机向前转动以准备三个基本制动操作。 着陆制动时,第一级使用自己的发动机。 值得注意的是,回归阶段对发射施加了限制。 例如,Falcon 9火箭的最大有效载荷减少了30-40%。 这是因为需要为制动和随后的着陆预留燃料,以及额外的安装着陆设备(格栅方向盘,着陆支撑,控制系统的元件等)。
美国人的成功和一系列成功的发射在世界上并没有被忽视,这引发了一系列关于使用部分可重复使用火箭的项目开始的声明,包括返回侧加速器和第一阶段返回地球。 “Roskosmos”的代表也谈到了这个问题。 公司开始谈论在2017开始时恢复在俄罗斯制造可重复使用火箭的工作。
冠助推器 - 一般视图
可重复使用的火箭“皇冠”和早期的项目
值得注意的是,可重复使用导弹的想法是从事苏联的。 在国家崩溃之后,这个话题并没有消失,朝这个方向继续努力。 他们开始的时间比Ilon Musk谈到的要早得多。 例如,超重型苏联“能量”火箭的第一级单位应该已经归还,这是出于经济原因和实现至少为170航班设计的RD-10发动机的使用寿命所必需的。
少为人知的是Rossiyanka运载火箭项目,该项目是由V.P.Makeev国家火箭中心院士开发的。 该企业主要以军事发展而闻名。 例如,正是在这里创造了用于武装潜艇的大多数家用弹道导弹,包括目前装备有潜艇的那些 舰队 俄罗斯弹道导弹R-29RMU“ Sineva”。
根据草案,Rossiyanka是一个两阶段的运载火箭,其第一阶段是可重复使用的。 与SpaceX工程师基本相同的想法,但几年前。 该火箭原本应该将大量货物带入21,5的低参考轨道 - 接近Falcon 9火箭。 由于标准级发动机的重新激活,第一级的返回应该沿着弹道轨迹发生。 如有必要,火箭的容量可达到35吨。 十二月12马克西耶夫州立研究中心在Roscosmos竞赛中展示了其新型火箭,用于开发可重复使用的运载火箭,但创建此类设备的命令则通过贝加尔 - 安加拉项目运往赫鲁尼切夫国家研究和生产空间中心的竞争对手。 最有可能的是,SRC Makeyev的专家将有足够的能力来实施他们的项目,但如果没有足够的关注和资金,这是不可能的。
“贝加尔 - 安加拉”项目更加雄心勃勃,它是第一阶段返回地球的飞机版本。 计划在达到舱室的设定高度后,在第一阶段打开一个特殊的机翼,然后它将沿着飞机飞行,并在带有起落架的常规机场着陆。 然而,这样的系统本身不仅非常复杂,而且也很昂贵。 她无可否认的优点可归因于她可以从更远的距离返回。 不幸的是,该项目从未实施过,有时会被记住,但不会再被记住。
现在全世界都在考虑完全返回的运载火箭。 Ilon Mask宣布了Big Falcon Rocket项目。 这样的火箭应该采用两阶段结构,与现代航天学不同,它的第二阶段与航天器是不可分割的,可以是货物和乘客。 计划将Superheavy的第一阶段返回地球,通过使用其引擎在宇宙飞行器上进行垂直着陆,这项技术已经由SpaceX工程师很好地开发。 火箭的第二阶段与航天器(实际上,这是一个不同用途的航天器),被称为星舰,将进入地球轨道。 在第二阶段,在着陆太空任务并降落在海平台上之后,还将有足够的燃料留在密集的大气层中进行制动。
应该注意的是,在类似的想法中,SpaceX也没有掌纹。 在俄罗斯,可重复使用的运载火箭项目自1990-s开发以来。 他们再次参与国家火箭中心的项目,以V.P. Makeev院士的名字命名。 可重复使用的俄罗斯火箭的项目有着美丽的名字“皇冠”。 Roscosmos回忆起2017中的这个项目,随后是关于恢复该项目的各种评论。 例如,1月份,2018出现在Rossiyskaya Gazeta。 这个消息 俄罗斯已经恢复了可重复使用的太空火箭的工作。 这只是关于火箭航母“皇冠”。
与美国Falcon-9火箭不同,俄罗斯电晕没有可拆卸的阶段,事实上,它是一个软起飞和着陆的单一航天器。 根据马克西耶夫中心总设计师Vladimir Degtyar的说法,该项目应该为实施远程星际载人飞行开辟道路。 计划新俄罗斯火箭的主要结构材料是碳纤维。 与此同时,“皇冠”的目的是将航天器发射到低近地轨道,高度从200到500千米。 PH的发射重量约为300吨。 输出有效载荷质量从7到12吨。 皇冠的起飞和降落应使用简化的发射设施进行,此外,正在制定从海上平台发射可重复使用的火箭的选择。 对于起飞和降落,新的PH将能够使用相同的平台。 为下次发射准备的火箭只有一天左右。
值得注意的是,自上世纪90-s以来,制造单级和可重复使用火箭所需的碳纤维材料已被用于航空航天工程。 自1990-ies开始以来,皇冠项目已经走过了漫长的发展道路并且已经有了很大的发展,有必要说它最初是关于一次性的火箭。 在进化过程中,未来火箭的设计变得既简单又完美。 渐渐地,火箭的开发者放弃了使用机翼和外部燃料箱,已经逐渐认识到可重复使用的火箭体的主要材料将是碳纤维。
在可重复使用的火箭“皇冠”的最新版本中,它的质量接近280-290吨的标记。 这种大型单级运载火箭需要一种高效的液体推进剂火箭发动机,它可以在氢气和氧气上运行。 与放置在不同阶段的火箭发动机不同,这种火箭发动机必须在不同的条件和不同的高度上有效运行,包括在地球大气层外的起飞和飞行。 “具有Laval喷嘴的普通LRE仅在某些高度范围内有效,”Makeevsky施工人员说,“因此我们需要使用楔形空气液体发动机”。 这种火箭发动机中的气体喷射本身适应“落水”压力,而且,它们在地球表面保持其有效性,在平流层保持足够高的效率。
PH“电晕”在轨道飞行中与封闭的有效载荷舱,渲染
但是,到目前为止,尽管它们在苏联和美国得到了积极的发展,但根本不存在这种类型的工作引擎。 专家认为,科罗纳可重复使用的运载火箭应配备模块化发动机版本,其中楔形空气喷嘴是目前唯一没有原型且未经实际测试的元件。 同时,俄罗斯拥有自己的技术人员来生产现代复合材料及其零件。 它们的开发和应用非常成功,例如,在“综合” JSC和全俄研究所中 飞机 材料(VIAM)。
为了在地球大气层中安全飞行,Corona碳纤维动力结构将受到热保护瓷砖的保护,这些瓷砖以前是在VIAM为Buran航天器开发的,并且已经经历了重要的发展道路。 “皇冠上的主要热负荷将集中在其鼻子上,其中应用了高温热保护元件,”设计师指出。 - 同时,运载火箭的膨胀侧面具有更大的直径并且与气流成锐角。 这些元件的温度负荷较小,这反过来又允许我们使用更轻的材料。 结果是节省了1,5吨的重量。 火箭高温部分的质量不超过电晕的6,占热保护总质量的百分比。 相比之下,在航天飞机“航天飞机”中,它的占比超过了20%。“
可重复使用的火箭的优雅锥形形状是大量试验和错误的结果。 据开发人员介绍,他们正在研究和评估数百种不同的选择。 “我们决定完全放弃机翼,如航天飞机或Buran船,”开发商说。 - 总的来说,当在大气的上层时,宇宙飞船的翅膀只会干扰。 这种宇宙飞船不会以比“铁”更高的超音速速度进入大气层,只有在超音速下它们才能进行水平飞行,之后它们可以完全依赖机翼的空气动力学。
火箭的锥形轴对称形状不仅可以促进热量保护,而且还可以在高飞行速度下驾驶时提供良好的空气动力学特性。 已经处于大气层的上层,“皇冠”接受一个提升力,使火箭不仅可以减速,还可以进行机动。 这使得RN在飞往着陆点时能够在高空进行机动,未来它仍然只能完成制动过程,调整航向,使用小型分流发动机转向船尾并降落在地球上。
该项目的问题在于,在资金不足或完全缺席的情况下,Corona仍在开发中。 目前,马克耶夫州立研究中心只完成了关于这一主题的项目草案。 根据2018航天学XLII学术读物期间发出的数据,进行了可行性研究,并为Corona发射项目制定了有效的火箭发展计划。 研究了建立新运载火箭的必要条件,并分析了新火箭发展过程和未来运行的前景和结果。
在关于2017和2018中的皇冠项目的新闻激增之后,沉默再次出现......项目及其实施的前景仍不明朗。 与此同时,SpaceX已经准备在2019的夏天展示其新型Big Falcon Rocket(BFR)的测试样本。 从测试样品的制作到成熟的火箭,这将确认其可靠性和性能,可能需要更多年,但现在我们可以说:Ilon Mask和他的公司正在做你能看到的东西并用手触摸。 同时,根据总理德米特里梅德韦杰夫的说法,Roskosmos应该完成一个项目并谈论我们将来会在哪里飞行。 需要少说话,做更多。
信息来源:
https://iz.ru
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