|
| |
Стратоплан для
космолета
Реферат по введению в авиационно-
космическую технику
Студент группы 03-109 Михеев Павел.
...Во второй полвине 50-х годов было принято говорить и писать о соревновании в
космосе между Советским Союзом и США. Прошли годы, титула "космических держав"
удостоились Китай, Франция, Индия, на околоземных орбитах побывали представители
многих стран, пока еще не обладающих собственными ракетами или многоразывыми
кораблями. Вместе с тем увеличивается и число членов международного "
космического клуба" . В частности, к вступлению в него уже подготовилась и
Германия.
В 20-е годы мир переживал своего рода космический бум. Один за другим выходили
романы о межпланетных путешествиях (вспомните хотябы "Аэлиту" А. Толстого),
возникали общества исследователей других планет, в газетах появлялись
сенсационные известия известия о таинственных световых сигналах, якобы
присланных с Марса, о пришедших ниоткуда радиособщениях, никак не поддающихся
расшифровке.
Во многих странах инженеры и изобретатели принялись эксперементировать с
ракетными двигателями, работавшими на твердом и жидком топливе. В нашей стране
этим занимались Ф. Цандер и С. Королев, в США - Р. Годдард, в германии - И.
Венигер и Г. Оберт.
Однако вскоре ажиотаж вокруг космоса и реактивной техники сменился покрытыми
мраком секретности работами над новыми видами вооружений, авиационных
моторов.Уже в 1938-1941 годах состоялись первые полеты опытных летательных
аппаратов в Германии, Италии и СССР - с реактивными двигателями. В нашей стране
были сосданы реактивные системы залпового огня для Красной Армии и реактивные
снаряды для авиации.
В нацисткое Германии в 1943 году под руководством В. фон Брауна создали
одноступенчатую баллистическую ракету А-4 (она же "Фау-2") массой 12,9 тонн. Она
преднозначалась для бомбардировки Лондона и других крупных промышленных центров
с дистанции 260 км.
После войны некоторые образцы ракетного оружия, научные материалы, виднейшие
специфлисты, в том числе и фон Браун оказались за океаном, в США. Что же
касается ФРГ и ГДР, то там хоть и занимались исследованиями космоса, но ничего
даже отдаленно напоминающего баллистические ракеты не было создано. И первые
немецкие космонавты на околоземные орбиты на советском "Союзе" и американском
"Шаттле".
Лишь сравнительно недавно стало известно, что в ФРГ вовсю идут исследования и
практические работы над аэрокосмической системой многоразового применения.
Специалисты концерна "Мессершмитт - Бельков - Блом" в 1986 году остановились "на
концепции, в основе которой были труды одного из пионеров
космонавтики, профессора Ойгена Зенгера (1905-1964)". Видимо прежде чем
рассказывать об этом проекте, который в некоторых чертах схож с американским
кораблем многоразового применения "Шаттл" и советским "Бураном", стоит
вспомнить, кто такой Зенгер и почему он считается "отцом немецкой космонавтики".
Закончив курс в 1923-1929 годах в высших технических школах Граца и Вены, этот
молодой австриец еще пять лет проработал ассистентом в последней, потом перешел
в Ракетный научно-исследовательский институт в Трауне. В годы второй мировой
войны Зенгер работал над совершенствованием планеров которые, кстати, с 1939
года весьма широко применялись немцами в десантных операциях.
Одновременно он, как и многие авиаконструкторы и двигателестроители в Германии и
других воюющих странах, трудился над реактивными авиамоторами, которые обещали
военным самолетам невиданные скорости. Один из них, тягой в 2,4 тыс.л.с,
был установлен на выделенном для экспериментов бомбардировщике До-217 фирмы
"Дорнье", но в серийное производство не пошел.
В 50-е годы Зенгер много и плодотворно работал в научно-исследовательских
учережденеях ФРГ, специализирующихся на ракетной тематике. Его избирали
президентом Международной астронавтической федерации и Немецкого общества
ракетной техники и межпланетных полетов в Штутгарте. Перу профессора принадлежат
капитальные труды по космонавтике, например, "Ракетная авиатехника", "К механике
фотонного реактивного двигателя". Заслуги О. Зегнера были высоко оценены как
соотечественниками, дважды наградившими его медалью Г. Оберта, так и иностанными
коллегами. В СССР он удостоен мепдали Ю. Гагарина. Именем Зенгера назван один из
кратеров на обратной стороне Луны.
Ну а теперь поговорим о его идеях, которыми воспользова-лись инженеры
"Мессершмитт - Бельков - Блом". Начнем с того, что еще в 1931 году Зегнер, тогда
еще начинающий физик, спроектировал и построил в мастерских Венского
университета реактивный двигатель с оригинальной сферической камерой сгорания
диаметром 50 мм и сщплом длиной 254 мм. Весьма своеобразно была решена им
проблема охлаждения - остуженное топливо сначала проходило через наружную
рубашку камеры сгорания,
отнимая ее тепло, и только после этого попадало в камеру, где и смешивалось с
газообразным или распыленным окислителем - кислородом. Двигатель неоднократно
испытывался на стенде причем он безотказно работал по 15 с, а однажды и
полминуты, развивая солидную по тем временам тягу для опытного образца - 25 кгс.
...Вскоре после "аншлюса" - захвата Австрии нацистской Германией, в 1938 году,
Зенгер вместе стеоретиком И. Бредтом приступил к созданию математической модели
перспективного,
сверхдальнего и сверхскоростного стратегического бомбарди-ровщика, завершив ее к
1942 году.
По их замыслу, гиперзвуковой реактивный самолет взлетной массой 100т. , длиной
28м , с крылом размаха 15м должен был взлетать с обычного аэродрома с помощью
мощного ускорителя - реактивной тележки. После старта машина разгонялась до
скорости 6км/с, одновременно поднимаясь на высоту 160км, чтобы затем перейти в
планирующий полет по пологой траектории, время от времени как бы ныряя в плотные
слои атмосферы, чтобы, оттолкнувшись от них, взмыть в стратосферу. Уже пятый
"нырок" бомбовоз совершил бы в 12,3 тыс.км от своего аэродрома, девятый - в 15,8
тыс.км. В заданной точке экипаж должен был сбросить на цель 300кг бомб, затем
опуститься до высоты 40км и планировать к посадочной площадке, чтобы огромная
машина коснулась бетонки на скорости 145км/ч. При необходимости бомбовоз мог
проделать в верхних слоях атмосферы и беспересадочный полет вокруг земли.
Специалисты "Мессершмитт - Бельков - Блом" и создали концепцию многоразового
орбитального аппарата, воспользовавшись
рядом идей Зенгера: системой охлаждения камеры сгорания силовой установки
криогенным топливом, гиперзвуковым носителем орбитального космолета с
планирующим возвращением того и другого на обычный аэродром.
...Это будет, наверное космическая "Одисея" по-немецки. На одном из крупных
германских аэродромов обслуживающий пер
соналзавершиттщательный предполетный осмотр двухкилевого сомолета "Зенгер", на
первый взгляд напоминающего сверхзвуковой авиалайнер со стреловидным крылом,
только без обычных илюминаторов по бортам. На "спине" у него примостится
короткокрылый самолет-бесхвоска "Хорус" весм более 23т.
Экипаж занимает места, включает мощные двигатели, "этажерка" вырулевает на
взлетную полосу, останавливается, пропуская только что приземлившийся рейсовый
авиалайнер. "Полный газ", машина отрывается от бетонки и начинает набирать
высоту и скорость.
Первое время ее силовая установка работает подобно обыч-ному турбореактивному
двигателю. Но после того, как скорость "Зенгера" достигает 3,5 М, ее переведут
на режим более выгодного в таких условиях прямоточного воздушнореактивного.
Наконец стратоплан разгонится до намеченной скорости и поднимется на 31-37км.
Там согласно программе полета произойдет расстыковка комплекса. "Зенгер" пойдет
на снижение, чтобы совершить посадку на том же аэродроме.
А "Хорус" устремится ввысь, на околоземную орбиту. Там исследователи приступят к
выполнению научных программ, запуску искусственных спутников, а то исполнят роль
космического такси, доставив на будующую орбитальную станцию, которую сейчас
создают в странах Западной Европы, сменный экипаж или 3,3т приборов и
оборудования, забрав приготовленные астронавтами материалы.
Одновременно с "Хорусом" немецкие конструкторы проектируют анологичный по
устройству, но непилотируемый космоплан "Каргус". За счет экономии на местах для
пилотов и системах жызнеобеспечения масса полезной нагрузки будет достигать
7,5т.
Выполнив задание,космолет опустится в плотные слои атмосферы и подобно "Зенгеру"
спланирует на посадку.
Орбитальный полет немецкого челнока состоится еще не скоро. Пока же специалисты
заняты выполнением первого этапа научно-исследовательских работ.
Самую значительную сумму на него - 220 млн. марок - выделило Федеральное
минестерство научно-исследовательских и технологических разработок, еще 86 млн.
- Германский научно-исследовательский институт авиации и космонавтики, 30млн.-
Немецкая аэрокосмическая промышленность. Ряд заданий по проекту "Зенгер"
выполняют фирмы-подрадчики, различные научные и исследовательские учереждения и
университеты, в частности Аахена, Брауншвейга, Мюнхена и Штутгарта.
Уже проводятся изыскания в области аэродинамики. В ближайшее время намечено
создать базисные технологии и новые материалы, чтобы затем на их основе
спроектировать, изготовмть и испытать прототипы силовых установок,
навигационного оборудования и других систем, устройсв и агригатов. При этом
немецкими обозревателями не раз подчеркивалась, что перспективная техника и
технологии найдут применение не только в аэрокосмическом проекте, но и в
авиационной промышленности, да и в других отраслях экономики. Иными словами.
заранее предусмотрено то. что у нас поспешили бы окрестить конвесией
аэрокосмического комплекса в интересах народного хозяйства.
...Приоритетными разработками концепции "Зенгер" считаются двухступенчатая схема
носителя и орбитального космопланаоба многоразового применения, комбинационный
двигатель первой ступени, работающий на сжиженном водороде и расчитанный на
эксплуатацию в двух режимах, и ракетная установка второй ступени.
Работы над воздушно-реактивным прямоточником концерн "Мессершмитт - Бельков -
Блом" начал летом 1988 года, а в декабре уже провел стендовые испытания
прототипа. Его диаметр не превышает 350мм, тогда как у "настоящего" достигнет
полутора метров. Исследователи моделировали скорость 4,7 М, одновременно
изыскивая оптимальную форму камеры сгорания.
Кстати, у прототипа она охлпаждалась пластмассовым кожухом, а в будущей силовой
установке решено воспользоваться идеей Зенгера: перед тем как поступить в камеру
сгорания, охлажденное до 230°C горючее пройдет по сети трубопроводов,
пронизывающих ее тонкостенную оболочку, чтобы темпиратура внутри не привышала
плюс 1700°С. Как рассчитывают немецкие специалисты, непрерывно охлаждаемая
силовая установка станет меньше изнашиваться от перегрева.
После первого было еще четыре десятка эксперементальных пусков прототипа, и все
прошли вполне благополучно. Например
7 июля 1990 года его вывели на режим, сответствующий реальному полету будущего
"Зенгера" на высоте 20 тыс. м со скоростью, равной четырем звуковым, при этом
тяга составила около тонны. Реактивные двигатели космоплана также будут
поглощать экологически чистый водород.
...После того как появятся прототипы других систем "Зенгера", изготовят
гиперзвуковой экспериментально-технологический самолет "Хитекс".
По мнению немецких экспертов, аэродинамический комплекс "Зенгер" позволит ученым
проводить работы в околоземном пространстве, изучая, осваивая, а потом, как
подчеркивали представители акционерного общества "Дойче Аэроспейс" на
аэрокосмической выставке в сентябре 1990 года, "и эксплуатируя его".
"Система самолетного типа с горизонтальными стартом и посадкой, оснащенная
воздушными водородными двигателями, представляет собой на сегодняшний день
наилучшее решение названной проблемы", - считают специалисты "Мессершмитт -
Бельков - Блом" и "Дойче Аэроспейс".
Немецкие ученые и инженеры полны надежд, что будующий комплекс окажется выгоднее
не только не только француской
ракетной системы "Ариан", с помощью которой думают забрасывапть на орбиту
корабль многоразывого применения "Гермес", но и тех устройств, которые
обеспечивают старты "Шатла" и "Бурана". Имеются в виду связки рактных
ускорителей и сверхмощные ракетоносители. Видимо, не случайно англичане
заинтерисовались советским транспортным самолетом Ан-226 "Мрия",
чьи качества позволяют им удешевить доставку в околоземное пространство своих
возвращаемых аппаратов "Хотол". По крайней мере, договоренность между
специалистами Англии и СССР в этом отношении уже достигнута.
| |
|
