Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США - ГЛАВА 2. Проекты МТКС военного назначения

ГЛАВА 2. Проекты МТКС военного назначения

Одновременно с модернизацией парка одноразовых ракет-носителей ВВС ведут проектные исследования по многоцелевой МТКС военного назначения. Создание подобной транспортной системы считается важнейшим этапом реализации идеи интеграции воздушных и космических операций, а также трансформации ВВС в «Аэрокосмические силы» (Aerospace Force).

Перспективная МТКС, составным элементом которой должен стать воздушно-космический самолет, позволит выполнять все виды космических операций:

— обеспечение космических сил (выведение, обслуживание и управление орбитальными средствами);

— поддержка наземных сил (боевое обеспечение войск);

— контролирование космического пространства (обеспечение превосходства в космосе);

— боевое применение космических сил (нанесение ударов из космоса по воздушным и наземным целям).

В настоящее время официально Космическое командование США располагает средствами для решения только первых двух задач.

В 1997 г. была утверждена программа ITT (Integrated Technology Testbed), предусматривающая проведение в начале 2000-х годов летных испытаний отдельных компонентов новой транспортной системы. Задачами программы являются подтверждение общей концепции практического использования воздушно-космических самолетов (ВКС), оценка эффективности их применения при решении военных задач, создание оперативных средств выведения спутников обеспечения войсковых соединений в условиях мира и войны. Руководство программой было возложено на Лабораторию Филлипса, Центр космических и ракетных систем — SMSC и Космическое командование ВВС.

Разработку и летные испытания новой МТКС, оперативность запуска которой определяется 12—48 ч, планируется провести в ближайшие 10—12 лет. При ее создании будет активно использоваться научно-технический задел, освоенный специалистами NASA в рамках различных инновационных программ.

На начальном этапе эксплуатации в качестве первой ступени новой МТКС должны использоваться разгонные блоки ракетного типа. В более отдаленной перспективе предполагается создать гиперзвуковые самолеты-разгонщики с воздушно-реактивными или комбинированными двигателями. При запуске подобные транспортные системы должны обеспечить разгон орбитального аппарата до скорости примерно М=12—15, после чего последний с помощью собственной силовой установки осуществит выход на околоземную орбиту.

В ходе космического полета такой многоразовый трансатмосферный аппарат, получивший название «Space Maneuvering Vehicle» (SMV), планируется использовать для решения следующих задач:

— выведения и развертывания малых спутников массой до 540 кг;

— инспектирования космических объектов, в том числе и находящихся на геостационарной орбите;— проведения разведывательно-ударных операций.

После выполнения программы орбитального полета, продолжительность которого может достигать одного года, аппарат SMV в автоматическом режйме возвратится на Землю.

Проектный облик экспериментального аппарата SMV в целом уже определен (хотя на концептуальном уровне ВВС продолжают рассматривать различные варианты, — см. вкл. 10). В рамкам программы MIST («Military Spaceplane Technology»), предусматривающей отработку технологий малогабаритных ВКС военного назначения, компания «Boeing North American» изготовила опытную модель аппарата для изучения его аэродинамических характеристик. Работы по созданию изделия, получившего обозначение Х-40А, выполнялись в 1996—1997 гг. по контракту стоимостью 5,2 млн долл.

Эта экспериментальная модель, представляющая собой практически полномасштабный (90%-ный) образец штатного ВКС, спроектирована по схеме низкоплана и имеет следующие характеристики: длина — 6,6 м; размах крыла — 3,6 м; масса — 1,2 т. Угол стреловидности передней кромки консольной части крыла, которое изготовлено из графито-эпоксидного материала и алюминиевого сплава, составляет 40°. При торможении и для управления моделью в плоскости крена будут использоваться два закрылка-флаперона, а в плоскости рыскания и тангажа два цельноповоротных киля V-образного хвостового оперения. Корпус аппарата обеспечивает создание 43% подъемной силы, крыло — 47%, хвостовое оперение 10%.

^{Проекции аппарата X-40A (Размеры в метрах)}

Согласно расчетам, штатный аппарат SMV должен входить в плотные слои атмосферы при скорости М=15—20 с аэродинамическим качеством, равным 1—2, и с углом атаки 35— 45°. Постепенно угол атаки будет снижаться, и перед посадкой он составит 7—10°.

Изделие характеризуется низким дозвуковым качеством (около 4 единиц) и низкой нагрузкой на несущую поверхность, оцениваемой примерно в 98 кг/м² (для орбитального корабля МТКС «Спейс Шаттл» последний'параметр составляет 317 кг/м²). При таких показателях торможение аппарата будет происходить чрезвычайно быстро и продолжительность полета на глиссаде выравнивания не превысит 1 с (время прохождения внутренней глиссады у корабля МТКС «Спейс Шаттл» достигает 5 с, а посадочная скорость — 350—360 км/ч). В связи с этим для снижения ударных нагрузок при посадке аппарата SMV на скорости 270—280 км/ч необходимо обеспечить высокоэффективное управление моментом инерции изделия.

Изготовленная компанией «Boeing» модель, получившая собственное имя «Refly», предназначается для проведения бросковых испытаний с целью отработки методов захода на посадку и приземления. Первый этап испытаний был успешно выполнен в августе 1998 г. на базе ВВС Холломан (шт. Нью-Мексико).

Тогда полет аппарата «Refly» выполнялся примерно по той же траектории, что и посадка корабля МТКС «Спейс Шаттл» — крутая внешняя глиссада и пологая внутренняя. С помощью вертолета UH-60 «Black Hawk» на тросе длиной 21 м модель была поднята на высоту 2,7 км; для обеспечения ее устойчивого положения при транспортировке применялся парашют диаметром 2,1 м. Отделение аппарата от вертолета было осуществлено при горизонтальной скорости 300 км/ч. Заход на посадку с наклоном 22° выполнялся по данным бортовых инер-циальных приборов и по сигналам навигационных спутников системы GPS. На высоте около 260 м изделие перешло на глиссаду выравнивания с углом наклона 1,5е и снизило скорость до посадочной величины. Общая продолжительность полета составила 90 с (вкл. 7—9).

Следующий этап отработки аппарата Х-40А, включивший в себя семь бросковых испытаний, был успешно осуществлен весной 2001 г. на базе ВВС Эдвардз. Данные полеты проводились уже в рамках проекта Х-37, который выполнялся NASA с целью создания и натурных испытаний ключевых технологий перспективных ВКС (см. Часть 2). Поскольку предусмотренный этим проектом экспериментальный аппарат, рассчитанный на реальный орбитальный полет с последующим возвращением на Землю, создается на базе модели Х-40А, то она была передана NASA во временное пользование.

Перед очередным этапом испытаний, отличавшихся повышенной сложностью, модель прошла некоторую модернизацию. В частности, на изделии была установлена усовершенствованная система наведения, компьютеризированная система оценки набегающего потока CADS (Computer Air Data System), усилено шасси и т.п.

Для управления аппаратом Х-40А использовалась малогабаритная комбинированная система наведения MIGITS (Miniature Integrated GPS/INS Tactical System), обрабатывающая показания бортовых инерциальных блоков и сигналы с пяти навигационных спутников GPS (полученные со спутников данные сравниваются и по четырем лучшим показателям определяется местоположение изделия).

Кроме того, при запусках модели Х-40А проводились испытания опытного образца комбинированной системы наведения SIGI (Space Integrated GPS/INS), предназначенной для применения в составе перспективных ВКС. В ходе полетов система SIGI не была включена в контур управления изделием и функционировала в холостом режиме; при этом не было зафиксировано ни одного ее сбоя, а точность измерений превысила установленные проектным заданием характеристики.

Для проведения второго цикла летной отработки аппарата Х-40А использовался более мощный вертолет СН-47 «Chinook», позволивший увеличить как скорость, так и высоту сброса изделия. Максимальная эквивалентная скорость и высота отделения, зафиксированные при этих испытаниях, составили 477 км/ч и 4,55 км соответственно.

Отличительной особенностью выполненного этапа стало смягчение требований по метеорологическим условиям. Ограничения на ветровые нагрузки на высоте сброса и у поверхности земли определялись следующими параметрами: скорость встречного ветра— 53,6 и 27,7 км/ч, попутного— 96,2 и 27,7 км/ч, бокового — 70,3 и 23 км/ч соответственно.

При всех испытаниях отделение аппарата Х-40А производилось по курсу прямого захода на посадку с допустимым отклонением от центральной линии посадочной полосы ± 90 м и на расстоянии 7,44 км ± 1 км от ее начала.

В ходе первого полета сброс изделия был осуществлен при скорости 163 км/ч. Не выполняя никаких маневров при планировании, модель развила скорость 460 км/ч, на высоте 45 м было выпущено шасси, посадку же на аэродромную полосу аппарат выполнил при скорости 283 км/ч. Общая продолжительность полета составила 74 с, для полной остановки изделия после пробега длиной 2,1 км потребовалось еще 45 с.

Практические данные об условиях гиперзвукового полета перспективных ВКС после схода с орбиты военные специалисты планируют получить в ходе реального космического полета аппарата Х-37, сроки которого пока не определены. В то же время, учитывая значимость, которая придается в последние годы созданию трансатмосферных ракетопланов, не исключается возможность форсирования работ по этому проекту и по программе SMV в целом.

<<<Назад Страница 17 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz