SpaceLiner - SpaceLiner - Wikipedia

Эта статья о пассажирском транспортном средстве DLR. Для других определений см. космический лайнер (значения).
SpaceLiner
SpaceLiner7-Aufstieg DLR.jpg
Впечатление художника от SpaceLiner 7 во время восхождения
СтранаГермания
Статусв стадии изучения
Члены экипажа2 экипажа
50 пассажиров

SpaceLiner это концепция для суборбитальный, гиперзвуковой, крылатый пассажир сверхзвуковой транспорт, задуманный в Немецкий аэрокосмический центр (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, или DLR) в 2005 году.[1] Во второй роли SpaceLiner задумывался как многоразовая ракета-носитель (RLV), способный доставлять тяжелые грузы на орбиту.[2]

SpaceLiner - это очень долгосрочный проект, и в настоящее время у него нет средств для запуска системы. развитие по состоянию на 2017 год. Согласно прогнозам в 2015 году, если в конечном итоге будет обеспечено адекватное финансирование, концепция SpaceLiner может стать действующей космоплан в 2040-е гг.[3][2]

Концепция

Концепция SpaceLiner состоит из двухступенчатой, вертикальный взлет, горизонтальная посадка Конфигурация с большим безвинтовым ускорителем и сценой с экипажем, рассчитанная на 50 пассажиров и 2 членов экипажа. Полностью многоразовая система ускоряется в общей сложности одиннадцатью жидкостными ракетными двигателями (9 для ступени ускорителя, 2 для ступени пассажира), которые должны работать на криогенном жидком кислороде (LOX ) и водород (LH2 ). После выключения двигателя пассажирский этап перейдет в фазу высокоскоростного планирующего полета и сможет преодолевать большие межконтинентальные расстояния за очень короткое время. Высота 80 км и скорость выше Мах 20 проецируются в зависимости от миссии и соответствующей траектории полета. Время полета SpaceLiner из Австралии в Европу, выбранной эталонной миссией, должно занять 90 минут. Тогда более короткие расстояния, например, от Европы до Калифорнии, можно будет достичь не более чем за 60 минут.[4] Ускоряющие нагрузки для пассажиров, и только во время продвинутой части полета, должны оставаться ниже 2,5 г, что значительно ниже тех, которые испытывает Космический шатл космонавты.

Концептуальный дизайн также предусматривает, что пассажирская кабина будет функционировать как автономная спасательная капсула, которую можно отделить от транспортного средства в случае возникновения чрезвычайной ситуации, что позволит пассажирам безопасно вернуться на Землю.[5]

Ключевым аспектом концепции SpaceLiner является его полная возможность многократного использования и серийное производство автомобилей, что близко к темпам производства в авиационной промышленности. Ожидается, что серийное производство значительно повысит рентабельность по сравнению с обычными космическими транспортными системами начала 2000-х годов.[6] Основная задача заключается в повышении стандартов безопасности и, в частности, прочности и надежности космических компонентов, таких как ракетные двигатели, чтобы они стали пригодными для повседневной эксплуатации пассажирского транспортера, такого как SpaceLiner, при соблюдении требуемых критериев повторного использования.[4]

По состоянию на 2013 год, концептуальное исследование финансировалось из внутренних ресурсов DLR, а также в контексте ЕС-FP7 финансируемые проекты, такие как FAST20XX и CHATT. Помимо DLR, задействованы различные партнеры из европейского аэрокосмического сектора.[7]

История развития SpaceLiner до версии 7

Развитие концепции

В конце 2012 года исследования и текущие исследования, проводимые в контексте структуры FAST20XX, привели к уточнению и определению версии SpaceLiner 7.[8] Основываясь на результатах предыдущих исследований, разработка постоянно продвигалась с более детальным и глубоким рассмотрением, моделированием и симуляцией различных подсистем, а также их проектированием и интеграцией. Выбранные варианты базовой конфигурации с учетом различных требований и спецификаций были изучены с соответствующими результатами, влияющими и перенаправляющими весь процесс настройки.[9]

SpaceLiner 1 была первой версией, задуманной в 2005 году.[1]

SpaceLiner 2 относится к первой версии, в которой была интегрирована инновационная активная система охлаждения.[10] для участков с особенно высокими термическими напряжениями при атмосферном воздействии на входе в атмосферу, например, в носовой части и передней кромке крыла.

В SpaceLiner 4 Концепт представляет собой развитие версии 2 2015 года с улучшенными аэродинамическими и летно-динамическими характеристиками. На основе этой конфигурации различные технологии, необходимые для SpaceLiner, были экспериментально и численно исследованы, исследование финансировалось исследовательским проектом ЕС FAST20XX.[11]

По состоянию на 2015 год, последняя конфигурация, изучаемая в DLR, - это SpaceLiner 7.[3] По результатам применения методов численной оптимизации, позволивших улучшить аэродинамические, тепловые и структурно-механические свойства при гиперзвуковом полете, исходный двойной треугольное крыло предыдущих версий было модифицировано и заменено одинарным треугольным крылом. В настоящее время такие подсистемы, как пассажирский салон, криогенные баки, система подачи топлива и тепловая защита транспортного средства.[12] были предварительно определены и интегрированы.[3][13][14] Также были проведены исследования экономических и логистических аспектов концепции с предварительными расчетами ожидаемых затрат на разработку программы и производства с учетом необходимых допущений.[7][6]

Классификация возможных маршрутов для SpaceLiner

Были определены возможные маршруты, которые затем легли в основу траекторного анализа SpaceLiner. Они классифицируются и сгруппированы по расстояниям, причем класс 1 представляет самый длинный маршрут, а класс 3 описывает самое короткое, но все же экономически интересное и актуальное расстояние. В связи с этим была исследована модифицированная версия SpaceLiner 7, способная выполнять полеты на средние дальние расстояния с перевозкой 100 пассажиров. Этот концептуальный вариант, получивший название SL7-100, подходит для дальних полетов класса 2 и класса 3.[15] Чтобы приспособиться к различным конфигурациям SpaceLiner, длинная и короткая версии ступени ускорителя были рассмотрены как соответствующие требованиям миссии в зависимости от требуемой дальности полета, либо в сочетании с версией ступени на 50 или 100 пассажиров. Кроме того, было проведено исследование возможных вариантов космодрома, определив возможности материка, морской платформы и искусственного острова, а также необходимую инфраструктуру для потенциального космодрома SpaceLiner.[3][6]

Технические данные

Чертежи SpaceLiner7

Технические характеристики пассажирской версии SpaceLiner 7:[5]

ПараметрыПассажирский этап
(Версия на 50 пассажиров)		Бустер
(длинная версия)		Всего
(Миссия Австралия – Европа)
Полная длина:65,6 м82,3 м
Размах крыла:33,0 м36,0 м
Общая высота:12,1 м8,7 м21,5 м
Длина кабины:15,3 м-
Максимум. диаметр фюзеляжа:6.4 м8,6 м
Масса пустого:130 т198 т328 т
Общая масса:366 т1467 т1832 т
Масса пороха:220 т1272 т1502 т
Масса выключения ГД:151 т213 т
Максимум. высота:ок. 80 кмок. 75 км
Максимум. скорость:7 км / с (25200 км / ч)3,7 км / с (13,300 км / ч)
Максимум. Число Маха:2414
Максимум. классифицировать:до примерно. 18000 км
Количество двигателей:2911

Движение

Концепция SpaceLiner предполагает использование одного типа многоразового жидкостного ракетного двигателя, который работает в полнопоточное ступенчатое горение режим цикла. Общая конструкция двигателя для обеих стадий SpaceLiner соответствует общности системы и, по прогнозам, будет способствовать оптимизации затрат как на стадии разработки, так и на стадии производства. Степень расширения сопла адаптирована к различным задачам ступени повышения давления и пассажирской ступени. Более того, жидкий водород и жидкий кислород будет использоваться в качестве топлива, комбинация, которая является очень мощной, но при этом остается экологически чистой.[3][16]

ХарактеристикиПассажирский этап
Бустер
Соотношение смеси:6.0
Давление в камере сгорания:16.0 МПа
Массовый расход (на двигатель):515 кг / с
Коэффициент расширения:59.033.0
Удельный импульс (вакуум):449 с437 с
Удельный импульс (уровень моря):363 с389 с
Тяга на двигатель (вакуум):2268 кН2206 кН
Тяга на двигатель (на уровне моря):1830 кН1961 кН

Смотрите также

внешние ссылки

  • «Космический лайнер», Institut für Raumfahrtsysteme, Systemanalyse Raumtransport (SART), DLR.
  • «Новая дорожная карта для суборбитального космического лайнера DLR», Авиационная неделя, 18 августа 2015.
  • «SpaceLiner - Фильм (2019)», THE SPACELINER MOVIE 4K ✈ гиперзвуковое путешествие в 2050 году (видео).
  • В Австралию за 90 минут на гиперзвуковой скорости (блог) (видео), DE: DLR.
  • «SpaceLiner - Анимация (2012)», YouTube (видео).
  • «Космический лайнер», YouTube (видео).

использованная литература

  1. ^ а б Сиппель, М; Клеванский, Дж; Стилант, Дж (октябрь 2005 г.), «Сравнительное исследование вариантов высокоскоростных межконтинентальных пассажирских перевозок: воздушно-дыхательные и ракетные» (PDF), Iac-05-D2.4.09
  2. ^ а б Сиппель, М; Тривайло, О; Bussler, L; Липп, S; Валлучи, К; Kaltenhäuser, S; Молина, Р. (сентябрь 2016 г.), «Эволюция SpaceLiner в сторону многоразовой TSTO-пусковой установки» (PDF), IAC-16-D2.4.03, 67-й Международный астронавтический конгресс, Гвадалахара, Мексика.
  3. ^ а б c d е Сиппель, М; Schwanekamp, ​​T; Тривайло, О; Копп, А; Бауэр, К; Гарберс, N (июль 2015 г.), "Технический прогресс и определение миссии SpaceLiner" (PDF), AIAA 2015-3582, 20-я Международная конференция по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям AIAA, Глазго.
  4. ^ а б Сиппель, М. (июнь – июль 2010 г.). «Перспективные альтернативы дорожной карты для SpaceLiner» (PDF). Acta Astronautica. 66 (11–12): 1652–58. Bibcode:2010AcAau..66.1652S. Дои:10.1016 / j.actaastro.2010.01.020.
  5. ^ а б Сиппель, М; Bussler, L; Копп, А; Круммен, S; Валлучи, К; Wilken, J; Преверо, Y; Vérant, J.-L .; Laroche, E; Sourgen, E; Бонетти, Д. (март 2017 г.), «Расширенное моделирование многоразовых ступеней с гиперзвуковыми ракетами» (PDF), AIAA 2017-2170, 21-я Международная конференция AIAA по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям, 6–9 марта 2017 г., Сямэнь, Китай
  6. ^ а б c Тривайло, О. (март 2015 г.), «Инновационные подходы к проектированию затрат, анализы и методы, применяемые к SpaceLiner - передовой гиперзвуковой суборбитальный космический самолет», Кандидат наук. Тезис
  7. ^ а б М. Зиппель; Т. Шванекамп; О. Тривайло; А. Ленч. «Прогресс в разработке высокоскоростной концепции SpaceLiner с реактивным двигателем» (PDF; 2370 kB). МАК 2013. IAF. Получено 2014-04-24.
  8. ^ Сиппель, М; и другие. (2012). «Техническое совершенствование концепции SpaceLiner» (PDF). 18-я Международная конференция по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям AIAA / 3AF. AIAA. Дои:10.2514/6.2012-5850. ISBN  978-1-60086-931-0.
  9. ^ Schwanekamp, ​​T; Бауэр, С; Копп, А. «Разработка концепции SpaceLiner и ее последние достижения» (PDF; 1672 kB). 4-я конференция CSA-IAA по передовым космическим технологиям, сентябрь 2011 г.. DE: DLR. Получено 2013-05-10.
  10. ^ ван Форест, А; и другие., «Транспирационное охлаждение с использованием жидкой воды» (PDF), Журнал термодинамики и теплопередачи, DLR, 23 (4), получено 26 августа 2015
  11. ^ ван Форест, А (2009). «Прогресс в разработке SpaceLiner в рамках программы FAST 20XX». 16-я Международная конференция по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям AIAA / DLR / DGLR. AIAA. Дои:10.2514/6.2009-7438. ISBN  978-1-60086-968-6.
  12. ^ Гарберс, N (2013). «Общий эскизный проект системы тепловой защиты для гиперзвукового пассажирского транспортного средства с ракетным двигателем большой дальности (SpaceLiner)» (PDF; 138 кБ). 7-й Европейский семинар по системам тепловой защиты и горячим конструкциям. Получено 2014-04-24.
  13. ^ Т. Шванекамп; К. Людвиг; М. Зиппель. «Исследования по проектированию резервуаров с криогенным топливом и питающих трубопроводов в рамках проекта CHATT» (PDF; 2370 kB). 19-я Международная конференция по космическим самолетам, гиперзвуковым системам и технологиям AIAA, июнь. 2014 г.. Получено 2015-10-14.
  14. ^ T. Schwanekamp, ​​F. Meyer, T. Reimer, I. Petkov, A, Tröltzsch, M. Siggel. «Системные исследования по активной тепловой защите гиперзвукового суборбитального пассажирского транспортного средства» (PDF; 2370 kB). Конференция AIAA Aviation, AIAA 2014-2372, Атланта, июнь. 2014 г.. Получено 2015-10-14.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  15. ^ Т. Шванекамп; Я. Бютюнлей; М. Зиппель. «Предварительные междисциплинарные исследования конструкции модернизированной производной модели SpaceLiner на 100 пассажиров» (PDF; 2370 kB). 18-я Международная конференция по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям AIAA / 3AF. 2012 г.. Получено 2013-05-10.
  16. ^ Сиппель, М; Schwanekamp, ​​T; и другие. (2014). «Определение подсистемы ракетного двигателя с поэтапным циклом сгорания для перспективного пассажирского транспорта» (PDF). Space Propulsion 2014, Сессия 30 - ST - Будущие жидкостные ступени и двигатели. Получено 2015-10-14.

Космический полет Земля-Земля