Авиация и космонавтика 2009 12 - [2]

Шрифт
Интервал

Исследования, проведенные в ОКБ по проблеме создания одноступенчатого ВКС, дают основание утверждать, что одноступенчатый ВКС способен стать реальностью, если решить, в частности, проблемы существенного повышения экономичности силовой установки и значительно поднять относительный запас топлива на взлете летательного аппарата.

На сегодняшний день существенно повысить экономичность силовой установки можно, используя в качестве окислителя кислород воздуха, то есть применяя ВРД. Единственным типом ВРД, который можно использовать при гиперзвуковых скоростях полета, на которые рассчитывается ВКС, является ПВРД. В свою очередь, использование ПВРД требует выполнение полета в атмосфере с высокими скоростными напорами для ограничения габаритов и массы силовой установки. Высокие скоростные и тепловые нагрузки конструкции летательного аппарата требуют увеличения массы пустого аппарата. Это увеличение целесообразно лишь тогда, когда существенно снижается общая масса бортового запаса топлива. Использование в качестве окислителя атмосферного воздуха позволяет уменьшить секундный расход топлива, однако существенное снижение общей массы ВКС может быть достигнуто только при условии работы ПВРД в широком диапазоне чисел М полета (широкодиапазонный ПВРД - ШПВРД). Это дает существенную разность между уменьшением массы топлива и увеличением массы конструкции, связанным с использованием ПВРД, и обеспечивает выигрыш в относительной массе полезной нагрузки.

Другим определяющим условием реализации одноступенчатого ВКС является использование в качестве топлива жидкого водорода. Уникальное сочетание высокой массовой теплотворной способности и высокой удельной теплоемкости позволяют создать более легкие и компактные двигатели с требуемым удельным расходом топлива. Одновременно использование хладоресурса жидкого водорода дает возможность спроектировать достаточно легкую охлаждаемую конструкцию планера и воздухозаборника, а также обеспечивать необходимые температурные режимы бортовых систем и оборудования. Применение ПВРД требует большую часть разгонной траектории до орбитальной скорости выполнять в плотных слоях атмосферы, что вызывает сильный кинетический нагрев конструкции, особенно передних кромок крыла, воздухозаборника, носка фюзеляжа и всей нижней поверхности ВКС. Расчеты, проведенные в ОКБ, показали, что без применения жидкого водорода в качестве охлаждающего хладоагента, не удается обеспечить нормальный температурный режим конструкции планера, самих ПВРД, оборудования, а также обеспечить нормальные условия для экипажа, грузов, в том числе и специальных, а в перспективе и для пассажиров.



Модель ВКС Ту-2000


Изготовление опытного топливного бака


Из условий применения на ВКС основной разгонной силовой установки на базе ПВРД для него наиболее рационально применение комбинированной силовой установки, включающей экономичные ТРД, работающие в диапазоне скоростей соответствующих диапазону М = 0 - 2,5, ПВРД (ШПВРД), обеспечивающих разгон до М = 20 - 25, и ЖРД для доразгона до орбитальной скорости и маневрирования на орбите.

Для того, чтобы одноступенчатый ВКС был конкурентоспособен в сравнении с другими транспортными ракетно-космическими средствами, при его проектировании необходимо обеспечить выполнение ряда требований к летным характеристикам. ВКС должен обладать способностью совершать взлеты и посадки со стандартных взлетно-посадочных полос длиною до 3000 м, совершать полеты с разворотом на дозвуковой скорости после взлета для выхода в заданную точку начала разгона, и перед посадкой для захода на заданный аэродром, осуществлять перелеты для изменения аэродрома базирования, быстро выполнять разгон до заданной скорости и высоты, включая выход на круговую орбиту, выполнять неоднократные орбитальные маневры, выполнять автономный орбитальный полет продолжительностью до суток, выполнять крейсерский полет в атмосфере с гиперзвуковыми скоростями, выполнять торможение со снижением при возвращении с орбиты, в процессе разгона до орбитальных параметров, а в процессе снижения выполнять маневрирование для прохода заданной трассы и выхода на заданную орбиту и заданный аэродром.

Из-за сложности решения комплекса научно-технических, технологических и эксплуатационных проблем создания одноступенчатого ВКС, в ходе проектирования решено было, что целесообразно практические работы начать с постройки и испытаний экспериментального ВКС несколько меньшей размерности, чем окончательный вариант. На этом летательном аппарате будут проверены в реальных условиях полета новые концепции и технические решения, заложенные в аэродинамическую схему, силовую установку, конструкцию и теплозащиту планера, самолетных систем и двигателей и оборудования. Необходимость создания экспериментального ВКС обусловлена, кроме всего прочего, отсутствием условий натурного моделирования на наземных установках при числах М = 6 - 8 явлений аэротермодинамики, процессов горения в двигательной установке, процессов нагрева конструкции.



В 1987 - 1988 гг. ОКБ, совместно с ЦАГИ, ЦИАМ и другими предприятиями и организациями разработало концепцию одноступенчатого ВКС с комбинированной двигательной установкой, имеющей в своем составе гиперзвуковой ВРД (ГПВРД)


Еще от автора Журнал «Авиация и космонавтика»
Авиация и космонавтика 1995 05

Авиационно-исторический журнал, техническое обозрение. Совместное издание с "ТИ". Малая энциклопедия отечественных летательных аппаратов. Часть 1В данном издании невысокое качество фото и графических иллюстраций (как и у многих изданий начала 90-х).




Авиация и космонавтика 2011 03

Авиационно-исторический журнал, техническое обозрение.


Авиация и космонавтика 1996 01

>Авиационно-исторический журнал. Техническое обозрение. Оставлены только полные статьи. Не полностью вычитан.


Авиация и космонавтика 1994 01 + Авиационный сборник 1994 02

Авиационно-исторический журнал. Техническое обозрение. К сожалению исходник – картинки с разрешением 150 dpi.


Рекомендуем почитать
Асы люфтваффе. Пилоты Fw 190 на Западном фронте

Первую информацию о появлении в воздухе немецкого истребителя нового типа командование RAF почерпнуло из рапортов своих летчиков-истребителей. В сентябре 1941 г. многие пилоты стали докладывать о столкновениях с одномоторными самолетами, оснащенными двигателями воздушного охлаждения. Летчики ошибочно идентифицировали их как французские истребители Блок-151 или американские Кертисс «Хок-75». Привыкнув к преимуществу своих истребителей, англичане не могли поверить, что на вооружении люфтваффе может появится самолет лучший, чем истребители RAF.Сомнения окончательно рассеялись 13 октября 1941 г.


Асы люфтваффе. Пилоты Fw 190 на Восточном фронте

Первой частью, полностью оснащенной истребителями Fw 190, которая появилась на Восточном фронте, был I./JG 51 «Molders» — 1-й дивизион 51-го истребительного полка. Ничего не знавшие о закулисной борьбе вокруг нового истребителя пилоты отнеслись к своему отзыву с фронта для перевооружения как к счастливой возможности отдохнуть и побывать на родине. I./JG 51 сформировали 1 апреля 1937 года в Бад-Альбиге (Бавария) как I./JG 135. Непосредственно перед началом французской кампании дивизион вошел в состав 51-го истребительного полка.


Асы Люфтваффе. Пилоты Bf 109 на Средиземноморье

Краткие очерки о наиболее успешных асах Германии на Средиземноморье (в основном Северная Африка и Италия) Второй мировой войныПрим.: Полный комплект иллюстраций, расположенных как в печатном издании, подписи к иллюстрациям текстом.


Асы Люфтваффе. Пилоты Bf 109 D/E 1939-41

Краткий очерк о германских асах, воевавших на Мессершмиттах Bf 109 первые два года Второй мировой войны.Прим.: Полный комплект иллюстраций, расположенных как в печатном издании, подписи к иллюстрациям текстом.


История Авиации 2004 06

Авиационно-исторический журнал, техническое обозрение.


Основы безопасности дорожного движения

В книге рассказывается об основных элементах теории движения автомобиля, даются психофизиологические основы вождения автомобиля, рекомендации по обеспечению безопасности движения в различных условиях. Рассматриваются вопросы гигиены труда водителя, оказания первой медицинской помощи пострадавшим.Книга предназначена для водителей, преподавателей автошкол и курсов ДОСААФ.Отсутствуют рисунки и таблицы — прим. верст.