大笨拙助推器:NASA的简单但复杂的火箭


通用动力公司的NESUX运载火箭的示意图。 左侧进行比较-真正的阿特拉斯火箭


在美国太空计划的早期,主要任务是改善火箭和太空系统的特性。 很快就很清楚,技术参数的增加与重大困难有关,应导致发射费用的增加。 提出了一个有趣的解决方案,作为“大笨蛋助推器”的概念。

“大笨蛋火箭”


当时的太空火箭系统项目具有很高的技术复杂性。 为了获得更好的特性,开发并引入了新材料,创建了各种设备的有前途的模型,开发了发动机等。 所有这些导致导弹的开发和生产成本增加。

计算表明,在维持这种方法的同时,货物撤离的成本将至少保持相同水平,甚至开始增长。 为了保持或改善经济绩效,在概念层面需要根本性的新解决方案。 最早的研究方向是在五十年代末,并很快产生了实际的结果。

美国国家航空航天局(NASA)与许多私人航空航天公司合作,一直在为有前途的系统开发几种新概念。 其中一个被称为“大笨拙的助推器”-“大笨拙(或原始)的助推器”。


“廉价” NEXUS火箭的“简单”发射场

这个概念的实质是简化运载火箭及其各个组件的设计。 为此,仅应使用发达的材料和技术,而放弃开发新的材料和技术。 还需要简化火箭本身及其部件的设计。 同时,有必要增加载波,增加其有效载荷。

根据最初的估计,这种设计和生产方法使BDB可以大大降低发射成本。 与现有的和有希望的“传统”外观运载火箭相比,新模型更加经济。 生产率也有望提高。

这样,可以快速构建BDB助推器并为发射做好准备,然后将更大的载荷发送到轨道。 准备和发射将是合理的费用。 所有这些都可能是航天事业进一步发展的良好动力,但是,起初有必要开发和实施根本上新的项目。

主要决定


在BDB概念的发展过程中,一些参与了火箭和太空技术发展的组织参加了会议。 他们提出了许多运载火箭项目,并提出了不同程度的准备。 所提出的样本在外观或特性上存在显着差异,但同时具有许多共同的特征。

为了简化和降低火箭弹的成本,建议不要使用轻合金制造,而应使用易于开发的发达钢材制造。 首先,考虑了马氏体时效钢类别的高强度和粘性等级。 这种材料可以制造出具有所需强度参数和合理成本的大型导弹。 此外,钢结构可以订购给许多企业,包括 来自不同行业-来自 航空 造船。


Aerojet Sea Dragon火箭图

大型重载导弹需要强大的推进系统,但这种产品本身极其昂贵且复杂。 由于最有效的燃料类型以及通过改变发动机的设计,提出了解决该问题的方法。 该领域的主要思想之一是拒绝涡轮泵装置-火箭发动机最复杂的部件之一。 由于油箱压力的增加,计划供应燃料和氧化剂。 仅此解决方案即可显着降低成本。

所提出的材料和合金确保了具有相应潜力的大型结构的建造。 大笨拙助推器导弹的有效载荷可以达到400-500吨或更多。 随着火箭尺寸的增加,干重在起始重量中所占的比例下降,这有望获得新的成功并节省更多资金。

将来,导弹或它们的元件可以重新使用,这通过使用耐用的钢而变得容易。 因此,计划进一步降低发射成本。

但是,要获得真实的结果,必须完成研究工作,然后启动实验设计工作。 尽管看起来很简单,但这些阶段可能会持续很多年,需要大量资金。 尽管如此,航天工业企业还是冒了这个风险,开始设计有前途的“原始”运载火箭。

大胆的项目


1962年出现了第一种新型项目,并由NASA专家进行了评估。 这些BDB变体基于共同的想法,但使用方式有所不同。 特别是,即使在启动方法上也存在差异。


海龙火箭的布局

真正的记录保持者可能是通用动力公司开发的NEXUS火箭。 这是一种单级运载火箭,高度为122 m,最大直径为45,7 m,稳定器范围为50 m,估计运载重量为21,8万吨,有效载荷达到低地球轨道-可达900吨,对于其他轨道,运载能力是一半。

NEXUS火箭本应将重物送入轨道,然后使用降落伞和固体推进剂着陆发动机降落在海洋中。 维修后,这样的BDB可以执行新的飞行。

同年,来自Aerojet的Sea Dragon项目出现了。 他提供了一种用于海上发射的超重型运载工具,而她不需要任何单独的发射设施。 此外,计划使造船企业参与这种导弹的生产,这些导弹拥有组装金属结构所必需的技术,而不是最复杂的技术。

海龙号飞机采用两阶段设计,两架飞机均配有简化的液体推进剂火箭发动机。 火箭的长度达到150 m,直径-23 m。质量-大约 10万吨,有效载荷-能源部550吨。 在第一阶段,提供了推力为36万千克力的煤油-氧气发动机。 提出了一种更紧凑的系统,而不是地面发射系统。 它以大型压载舱的形式制成,并在第一阶段的底部安装了必要的设备。


BDB的Sea Dragon类型的启动前过程

正如设计师所设想的那样,“海龙号”火箭是由造船厂用通常的“轮船”材料制成的。 然后,应使用拖船将水平位置的产品拖到发射场。 发射系统为火箭从水平向垂直提供了大约一半的吃水深度。 然后“龙”可以启动发动机并起飞。 步骤的返回是使用降落伞降落在水面上进行的。

便宜但昂贵


在太空探索的进一步发展中,超重型运载火箭“ Big Dumb Booster”的项目引起了人们的极大兴趣。 然而,它们的实施伴随着许多特征上的困难,而没有克服这些困难就不可能获得期望的结果。 对技术建议和项目的清醒评估导致整个方向的关闭。

Aeroget,General Dynamics和其他公司进一步拟议的项目是一项艰巨的任务。 要制造“便宜”的火箭,需要大量资金来开发项目并使现有技术适应太空应用。 同时,在可预见的将来所产生的导弹没有任何意义:根本没有数百吨的有效载荷,而且在未来几年中预计不会。

NASA认为在没有真正利益的情况下将时间,金钱和精力花在项目上是不合适的。 到XNUMX年代中期,有关BDB主题的所有工作都停止了。 这些作品中的一些参与者试图为其他任务重新制作项目,但是即使在这种情况下,他们也没有得到延续。 令纳税人高兴的是,BDB的工作在早期阶段就停止了,并且没有在可疑项目上花费很多钱。

正如美国太空计划的进一步发展所示,重型和超重型运载火箭确实找到了应用,但尽管有最初的计划,但承载能力达数百吨的系统却是多余的,而且过于复杂和昂贵。 在没有“大原始火箭”的情况下,航空航天的发展仍在继续-并显示出预期的结果。
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美国宇航局,维基共享资源
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18 评论
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  1. andrewkor 12 1月2020 07:13
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    在年轻人的技术中,我不记得多少年前(40至50年),有一篇关于纳粹德国弹道导弹的文章,其中,还考虑了向美国目标发射A-4海的草案,潜艇用导弹拖曳了一个集装箱,然后他淹死了直立并开始!
    1. Vladimir_2U 13 1月2020 04:48
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      在罗佐夫的宏伟的未来派“密西尼西亚循环”中提到了类似的火箭。 关于不对称战争的很多事情。
  2. 节俭 12 1月2020 07:15
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    西里尔(Cyril),标题本身就是一个矛盾,一个简单的火箭就是几个世纪前印第安人向敌人发射的火药火箭! 对于这种质量和尺寸的火箭,术语“统一”或“最大程度简化”,但肯定不是“简单”,是合适的!
  3. Aviator_ 12 1月2020 08:55
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    海上发射的第一个版本,甚至是超重型火箭。 冒险。 很明显,没有节省,要想起先减少选项,然后再转换为声明的数百吨负荷,是必要的。 及时完成项目,节省资金。
    1. 前世 12 1月2020 09:52
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      但是今天,从浮动容器中发射的东西是为军人和平民使用的,既不需要建造地雷也不必建造宇宙飞船,平民将能够选择发射地点,然后海上容器中的火箭爆炸比在陆地上发射要安全得多。
      1. Aviator_ 12 1月2020 18:21
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        那就是说,“海上发射”在许多年内都无法恢复甚至是轻型载具的发射,而且这种发射方案的追随者是看不见的。
  4. 客家 12 1月2020 11:37
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    与核爆炸相比,这全是胡说八道。 在这里,他们有着巨大的推动力和特定的冲动。
    1. Svarog51 12 1月2020 12:31
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      好吧,至少有一个飞入仙后座。 它被称为ZARYA。 眨眼
      1. 客家 12 1月2020 12:41
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        不,不会吹
        1. Svarog51 12 1月2020 12:43
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          如果硬化失败,这会更陡峭-星舰歼灭相对论核。 是
          1. 客家 13 1月2020 14:20
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            核爆炸实际上是在60年代在美国进行的,甚至进行了实验,而这一曙光是作家的虚构。
  5. 操作者 12 1月2020 13:10
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    具有向液体推进火箭发动机提供燃料的推进剂的导弹具有不可解决的问题-由于需要在压力下提供可接受质量的燃料箱,因此发动机燃烧室中的多个较低压力(与输送进给相比)。

    在这种情况下,发动机的特定冲力以及因此有效载荷在火箭发射质量中的份额相应地较小。

    解决这种情况的唯一方法是使用氢+碳对(压力为50个大气压就足够了),燃料箱的现代结构材料(例如有机塑料和碳塑料)并增加这种燃料对的密度。 第一种解决方案是在1960年代末采用的,第二种是在1980年代末,第三种是尚未找到的。
  6. Saxahorse 12 1月2020 20:08
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    精彩的文章! 一定要感谢作者!

    他们使我想起了一个奇怪的方向,尽管这个方向没有人承认。 叫做-“让我们面对现实。” 仅21万吨的起飞重量就令人印象深刻。 他们吐口水和拒绝的事实是正确的,但是这些计划中有一些理性的核心。
  7. destiny20 12 1月2020 21:48
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    这篇文章尽管有评论,但应更多。 毕竟,VO保持它
  8. 为什么要表现美国人的幻想? 他们不仅登上月球,而且在加加林飞行后的15年内通常不会再飞入太空,但是那些相信美国无可厚非的人很容易就做出了关于飞向月球的错误宣传,显然从基因上讲,他们不禁相信美国的谎言...
    真的没有工程师了吗? 您怎么能看不到美国太空计划纯属胡扯? 只是在苏联的帮助下,他们才开始将宇航员送入太空,航天飞机的发动机被用来燃烧发电机气体,即使是几十年后,在向他们出售许可证后,这种技术也无法重复。 航天飞机上装有苏联发动机,苏联的机密性使向任何人提供任何东西成为可能。 当苏联解体,美国耗尽了苏联的发动机时,航天飞机计划就必须包括在内。 因为会有直接的问题,如果电动机本身不能为它们做贡献,那么土星真的会飞吗?
    阿姆斯特朗(Amstrong)的一个陈述对我来说足够了,因为在太空中看不见星星。 好吧,事实上,他只从卫星的照片中看到了空间,而是试图在相机上拍摄星星。而且,苏共中央向我们出售了我们所有人,他们本身就变成了资本家,这已经是我们自己的错了。
    1. destiny20 12 1月2020 23:27
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      我遇到了很多“阴谋论”,但是关于所谓的穿梭引擎……太棒了! 以前没有人想到过!
      PS
      但是,您如何证明加加林飞行呢? :)
      1. 评论已删除。
  9. 苯乙酮 13 1月2020 05:43
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    这个项目绝对是美丽的。 甚至可能使整个屁股疲劳,可执行文件。
    然而! 什么任务 当前的任务(将火星探险排除在外)是许多小的廉价开始。
  10. mihail3 13 1月2020 09:41
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    很有意思。 多年来的第一篇关于太空主题的文章非常有趣。