军事评论

Chance-Vought SMU / AMU太空喷气背包项目

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上个世纪五十年代的喷气背包不能夸耀高性能。 那些仍然设法升空的设备燃油消耗过高,这对飞行的最大可能持续时间产生了负面影响。 此外,不同设计还存在一些其他问题。 随着时间的推移,军方和工程师们对这种技术感到失望,这种技术以前被认为是有前途的和有希望的。 但是,这并没有导致完全停止工作。 在五十年代末期,NASA组织开始对这一主题感兴趣,并希望在太空计划中使用新技术。


在可预见的将来,NASA专家不仅希望将一个人送入太空,而且还将解决其他一些问题。 他们特别考虑了在船外的外太空工作的可能性。 为了在这种条件下完成任务的完整解决方案,需要使用某种设备,宇航员可以使用该设备自由地在正确的方向,操纵等方向上移动。 在六十年代初期,美国国家航空航天局(NASA)要求空军提供帮助,而此时空军设法实施了多个类似计划。 另外,她雇用了几家企业。 航空 工业界,有人提议为太空计划开发自己的个人飞机版本。 其中,Chance-Vought收到了这样的提议。

根据现有数据,即使在初步研究阶段,NASA专家也对有前途的技术的最佳形状因素得出了结论。 事实证明,最方便的个人交通工具将是带有一套低功率喷气发动机的背包。 正是这些设备订购了承包公司。 应该注意的是,该设备的其他变体也被考虑,然而,正是宇航员背上的背包被认为是最佳的。

Chance-Vought SMU / AMU太空喷气背包项目
来自Chance-Vought和SMU设备的太空服的一般视图。 科普照片


在接下来的几年里,Chance-Vout进行了一系列研究,并为空间塑造了车辆。 该项目获得了SMU(自动机动装置 - “自动机动装置”)的称号。 在项目开发的后期阶段和测试期间,应用了新的名称。 该装置改名为AMU(宇航员机动单位 - “操纵宇航员的装置”)。

也许,SMU项目的作者了解了贝尔航空系统公司Wendell Moore团队的发展,并了解了该领域的其他发展。 事实上,贝尔公司的喷气背包和稍后出现的航天器必须具有相同的发动机,尽管它们具有不同的特性。 建议SMU产品配备使用过氧化氢并使用其催化分解的喷气发动机。

此时催化分解过氧化氢的过程被积极地用于各种技术中,包括在一些早期的喷气背包中。 这个想法的实质是为特殊催化剂提供“燃料”,使某种物质分解成水和氧气。 所得到的气体 - 蒸汽混合物具有足够高的温度,并且还可以高速膨胀,这使其可以用作能源,包括喷气发动机。

应该注意的是,在反应性背包的情况下,过氧化氢的分解不是最经济的能量来源。 为了形成足以将人抬到空中的推力,需要太多的“燃料”。 因此,在贝尔的项目中,20升坦克允许飞行员在空中保持不超过25-30。 但是,这只适用于在地球上飞行。 在开放空间或月球表面的情况下,由于宇航员的重量较低(或不存在),可以提供装置所需的特性而不会产生不可接受的高过氧化氢消耗。

在项目过程中,SMU必须解决几个主要问题,当然主要是喷气发动机的类型。 此外,有必要确定整个设备的最佳布局,必要设备的组成以及项目的许多其他功能。 据报道,对这些问题的研究最终导致了原始太空服的设计,该太空服被提议与SMU / AMU产品一起使用。

1962上半年完成了大型设计工作,此后不久,Chance-Vought制造了一个原型太空喷气背包。 同年秋天,该设备首次向媒体展示。 在11月出版的“大众科学”杂志上,首次发表了拟议系统的图像。 此外,本期刊中的文章概述了布局和一些基本特征。

在“大众科学”(Popular Science)出版的一张照片中,一位宇航员被描绘成一件新的太空服,背面是一台SMU机器。 拟议的太空服有一个带有降低面罩的球形头盔和一个发育良好的下部,他应该放在宇航员的肩膀上。 还有几个连接器用于连接太空服和喷气背包系统。 Chance-Vought的套装与现代产品明显不同。 它尽可能地进行,并且显然没有配备一套满足当前要求所必需的保护设备。

背包本身是一个矩形块,前面有凹面,还有一套安装在宇航员背上的工具。 所以,在前墙的顶部有两个特色的“钩子”,挎包放在宇航员的肩膀上。 在中间部分有一个腰带,上面有一个带有几个杠杆的圆柱形控制面板。 还提供了几条电缆和柔性管道,用于将背包连接到太空服。

确保航天器外部长期工作的需要,以及当时技术的不完善,都会影响设备的布局。 SMU产品的顶部是一个封闭循环氧气系统的大块。 该装置设计用于向宇航员头盔提供呼吸混合物,然后泵送呼出气体并除去二氧化碳。 与用于从船舶或压缩气瓶供应呼吸混合物的软管不同,具有二氧化碳吸收剂的系统不会损害宇航员的可操作性并且允许长时间保持在开放空间中。


没有后面板的SMU。 科普照片


据报道,在向记者示威期间,新加坡管理大学没有配备工作生活支持系统。 该设备尚未准备好工作并需要额外检查,这就是为什么在原型上用类似重量和尺寸的模拟器替换它。 正是在这种配置中,设备参与了第一次测试。 此外,在这方面的工作被严重拖延,因为即使是后来在1962结束时制造的原型,在没有氧气系统的情况下进行了测试,并且仅配备了其模拟器。

给出了主体的左下部分(相对于飞行员)以放置过氧化氢罐。 在它的右边是一套用于各种目的的其他设备。 在右下车厢的顶部是一个提供双向语音通信的无线电台,在其下面安装了设备的电池和电源,以及用于燃料供应系统中的压缩氮气的气缸和气体调节器。

在喷气背包的上表面的侧面上,提供了四个带有自己喷嘴的微型发动机(每侧两个)。 相同的发动机位于表壳的底部表面上。 此外,两个类似布局的发动机位于底面的中心。 总的来说,10发动机可用于排放反应气体。 所有发动机的喷嘴都转向并倾斜到不同的侧面,并且必须负责产生指向正确方向的推力。

根据现有资料,每台发动机都是一个带有板式催化剂的小块,引起燃料分解。 在催化剂之前有一个由螺线管控制的阀门。 建议将所有十个发动机与燃料箱连接,燃料箱又连接到用于压缩气体的汽缸。

发动机的操作原理很简单。 在压缩氮气的压力下,过氧化氢应该进入管道并到达发动机。 在控制系统的指令下,发动机螺线管应打开阀门并确保“燃料”进入催化剂。 接下来是分解反应,其中气体 - 蒸汽混合物通过喷嘴释放并形成推力。

喷嘴布置成使得通过发动机的同步或不对称切换,可以在正确的方向上移动,转动或调整它们的位置。 例如,同时接通所有向后引导的发动机允许向前移动,并且由于不同侧的发动机的不对称接通而执行转弯。

设备SMU的第一个版本接收了一个相对简单的控制面板,由圆柱形外壳制成并位于腰带上。 在侧面,在右手下方,有一个控制向前或向后向前运动的杠杆。 在前墙上放置杠杆来控制俯仰和偏航。 上面还有另一个杠杆,负责滚动控制。 此外,还提供拨动开关以打开发动机,无线电台和自动驾驶仪。 在这些控制的帮助下,飞行员可以将过氧化氢输送到正确的发动机,从而控制他的运动。

除了手动控制之外,SMU还具有自动设备,旨在促进宇航员的工作。 如果有必要,他可以打开自动驾驶仪,在陀螺仪和相对简单的电子设备的帮助下,必须监控喷气背包在太空中的位置,必要时进行纠正。 据推测,这种制度将在一个地方长期工作期间适用,例如,在维修航天器外表面上的仪器时。 在这种情况下,宇航员有机会执行各种工作,自动装置必须密切关注保持所需的位置。

向记者展示SMU喷气背包的版本重量约为160磅(约72 kg)。 当在月球上使用时,设备的重量减少到25磅(11,5 kg),并且当在地球轨道上运行时,重量应该完全不存在。


SMU喷气背包模型在测试中。 报告中的照片


根据Popular Science的出版物,根据计算,所提出的SMU设备样本允许宇航员在一个加油站用过氧化氢飞到1000英尺(304 m)。 据开发商介绍,牵引引擎足以搬运相当大的货物。 例如,声称可以移动物体,例如航天器,重达50 t。与此同时,宇航员必须以每秒一英尺的速度发展速度。

在SMU设备向记者展示之前几个月,在1962的中间,原型被带到俄亥俄州的Wright-Patterson空军,在那里进行测试。 为了进行所有必要的测试,国防部的专家参与了该项目以及特殊设备。 例如,选择用于在短期失重条件下进行研究的特殊飞机KC-135 Zero G作为测试平台。

第一次“零重力”飞行于6月25通过62,并在接下来的几个月内进行了数十次无重力条件下喷气背包性能测试。 在此期间,有可能确定在实践中使用此类系统的基本可能性。 此外,还确认了一些特征和基本飞行数据。 因此,发动机推力足以在空气中飞行并执行一些简单的操作。

SMU的成功测试并没有阻止设计工作。 到1962结束时,开发了宇航员喷气背包的更新版本。 在项目的现代化版本中,建议改变设备的布局,以及对设计进行一些其他调整。 由于这一切,它应该首先提高“燃料”库存和基本飞行数据的性能。 在更新项目开始工作之后,出现了一个新名称AMU,该名称很快就开始应用于以前的SMU产品,因此可能存在一些混淆。

据报道,升级后的AMU几乎与基础SMU没有差别。 船体的外部没有发生重大变化,将装置固定在宇航员背部的系统保持不变。 与此同时,内部聚合的布局也发生了巨大变化。 300 m级的飞行范围不适合NASA,这就是为什么建议使用新的油箱。 AMU jetpack接收了一个长大的过氧化氢罐,它占据了船体的整个中心部分。 新坦克的体积是660立方体。 英寸(10,81 L)。 在这个坦克的两侧设置其他设备。

在其他单元中,保留了过氧化氢加压系统的压缩氮气罐。 根据该项目,氮气应该在压力下以3500 psi(238大气压)的水平供应给燃料箱。 但是,在测试期间使用的压力较小:大约为200 psi(13,6 atm)。 AMU的原型配备了不同功率的发动机。 因此,负责来回移动的喷嘴在20磅的水平上产生推力,用于上下移动 - 10磅。

在未来,AMU可能已经获得了生命支持系统,但即使在测试开始时,这些设备还没有准备好。 正因为如此,经验丰富的AMU与其前身一样,只接受了具有相似尺寸和重量的所需系统的布局。 完成所有必要的设计工作和测试后,氧气系统可以安装在空间喷气背包上。

在组装结束后不久,在1962的最后或1963的开头,AMU被送到Wright-Patterson基地进行测试。 一架特别装备的KC-135 Zero G飞机再次成为其检测的“试验场”。各种检查一直持续到至少1963弹簧结束。

在5月中旬1963,该项目的作者编写了一份测试报告。 此时,如该文件所述,沿着抛物线轨迹进行了一百多次飞行,在此期间检查了在失重状态下喷气背包的操作。 在测试期间,尽管飞行持续时间短,零重力,但是可以掌握两种装置的控制,并验证其运输飞行员或货物的能力。


测试期间的AMU公文包。 报告中的照片


报告的最后部分指出,目前形式的AMU喷气背包具有令人满意的特性,可用于解决分配给它的任务。 还注意到,高达20磅的推力发动机足以在正确的方向上进行受控飞行并执行各种操纵。 如报告中所述,所提供的发动机喷嘴的所选位置通过将飞行员背袋系统放置在距重心相等的距离处来对装置进行出色的控制。

自动驾驶仪作为一个整体表现良好,但需要改进和额外的测试。 在某些情况下,该装置无法正确响应背包位置的变化。 此外,建议“教导”控制自动化以忽略设备与指定位置的小的(高达10°)偏差。 该模式允许显着减少过氧化氢的消耗。

未来必须使用AMU产品的宇航员必须接受特殊的培训课程,在此期间他们不仅可以掌握控制权,还可以学习“感受”设备。 在飞行员控制下的几次试飞中,训练水平不足,证明了对此的需求。 在这种情况下,飞行员行动缓慢,控制精度没有差异。

总的来说,该报告的作者高度赞赏AMU设备本身及其测试结果。 建议继续开展该项目的工作,继续改进整个结构及其各个组成部分,并注意一些飞行模式。 所有这些措施使得有可能依靠宇航员可行的喷气背包的外观,完全适合于解决所有指定的任务。

NASA和Chance-Vought以及一些相关组织考虑了测试报告并继续开展有前景的项目。 到本世纪中叶,基于SMU / AMU设计,开发了一种新设备,甚至计划在开放空间进行测试。

在太空喷气背包领域的进一步工作取得了成功。 八十年代初,航天飞机航天器设备中使用的第一个MMU航天器被送往太空。 该设备在各种任务中被积极地用于解决各种任务。 因此,尽管存在大量故障,但喷气背包的想法已达到实际应用。 没错,他们开始不在地球上使用它,而是在太空中使用它。


基于:
http://theverge.com/
http://dtic.mil/
http://flyingcarsandfoodpills.com/
喷气式飞机将宇航员变成人类太空船。 大众科学。 1962,No.11
Letho S. The Great American Jet Pack:寻求终极个人升力装置。 芝加哥评论出版社,2013

SMU / AMU测试报告:
http://dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/403729.pdf
作者:
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  1. Razvedka_Boem
    Razvedka_Boem 27十一月2015 20:16
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    当Jetpack积极使用空间站和月球基地时,将迎来“第二次风”。 在轨道和月球上,您可以建造各种工厂和工业,在那里他们将获得高纯度的金属,合金和独特的药物。 所有这些都将需要巨大的投资,但不超过现在用于军事需要的投资。 此外,对空间的积极利用将为技术的发展带来新一轮的发展,甚至可以团结人们,为生活赋予目标。