Путешествие в космос - Авиационно-космические системы США - Проект компании «Scaled Composites» (Часть 2)

Проект компании «Scaled Composites» (Часть 2)

Вторая ступень, названная «SpaceShipOne» («Космический корабль-1»), спроектирована по схеме высокоплана с хвостовыми балками, на которых размещено хвостовое оперение. Разнесенные кили позволяют избежать воздействия на них продуктов горения маршевого двигателя, смонтированного в фюзеляже. Размах крыла площадью 14,9 м2 составляет 5 м.

^{Ракетоплан SpaceShipOne}

Несмотря на необычность схемы, ни сам аппарат, ни его масштабные модели не проходили продувок в аэродинамических трубах из-за высокой стоимости этих работ. Вообще, компания «Scaled Composites» крайне редко обращается к услугам крупных промышленных корпораций и правительственных организаций, считая их расценки не оправдано высокими из-за «раздутого» бюрократического аппарата.

Фюзеляж — монокок с максимальным диаметром 1,52 м имеет слоистую обшивку из эпоксидно-углеродного волокна с сотовым наполнителем и внутренним войлочном покрытием Nomex. Крыло, подкрепленное несколькими нервюрами, выполнено из тех же композитов, но без войлока.

Выполненные расчеты показали, что на всех этапах полета ракетоплана температурные нагрузки не превысят 600 °С. Поэтому наиболее нагруженные участки поверхности (передние кромки, носок и днище — всего около 25% от общей площади) должны покрываться абляционным материалом толщиной 0,9 мм; на зоны с меньшим нагревом будут наноситься дополнительные слои фенольной смолы, термостойкость которой на 30—40 °С выше эпоксидной. Остальная поверхность аппарата красится белой термостойкой краской.

В качестве силовой установки на аппарате «SpaceShipOne» используется гибридный двигатель, самостоятельно изготовленный компанией «Scaled Composites». Выбор данного типа установки был обусловлен высокой надежностью. При возникновении аварийной ситуации ее работа прекращается путем закрытия главного клапана окислителя (закиси азота). Для контроля целостности камеры сгорания, выполненной из композитов, при изготовлении в ее корпус между слоями бронировки и внешней намотки была заделана оптико-волоконная проводка, при прогаре которой автоматически подается команда на отключение двигателя.

Работа силовой установки начинается при давлении в камере сгорания 38,7 кг/см2. Относительно невысокие тепловые нагрузки позволили отказаться от тяжелых огнеупорных вставок и системы охлаждения двигателя. Композитное сопло, имеющее в штатном варианте степень расширения 25:1, покрывается абляционным материалом со скоростью уноса 0,13 мм/с.

К созданию маршевого двигателя ракетоплана «SpaceShipOne» были привлечены две фирмы «SpaceDev» и «Environmental Aerosciences», которые на конкурсной основе разрабатывали арматуру силовой установки и определяли оптимальную форму топливного заряда. По результатам стендовых испытаний двигателя, выполненных каждым из подрядчиков, основной контракт был подписан с фирмой «SpaceDev», продемонстрировавшей стабильную работу изделия с четырехка-нальным топливным зарядом в течение 90 с. В соответствии с договором эта фирма должна поставить заказчику систему зажигания, основной клапан подачи окислителя, форсуночную головку, систему управления, а также производить после каждого полета заливку топлива — полибутадиена НТРВ, масса которого при штатной заправке составляет 272 кг.

Камера сгорания крепится непосредственно к баку окислителя без каких-либо гибких магистралей. Компания «Scaled Composites» сама изготовляет внутренний бронировочный слой бака из стекловолокна. Затем заготовка передается корпорации «Thiokol» для обмотки углеволоконной тканью. Арматуру систем заправки, дренажа и слива компонента поставляет и монтирует фирма «Environmental Aerosciences». Готовая емкость с усиленным задним днищем, воспринимающим тягу двигателя, приклеивается к фюзеляжу всей поверхностью боковых стенок.

Закись азота массой 1,63 т хранится в баке при давлении 49,3 кг/см2 и температуре 17 °С. При таких условиях компонент, испаряясь, автоматически производит наддув бака. В ходе полета до отделения от самолета-носителя температурный режим в баке поддерживается обдувом стенок воздухом, отбираемым от компрессора двигателей самолета «White Knight».

Верхним днищем бак примыкает к герметизированной кабине экипажа, не требующей использования высотных костюмов. На случай ее разгерметизации имеются дыхательные маски с запасом кислорода. Небольшая утечка будет восполняться из баллонов со сжатым воздухом. Для очистки воздуха предусмотрен поглотитель углекислого газа.

Система терморегулирования на аппарате «SpaceShipOne» отсутствует. Поэтому в ходе полета температура внутри кабины может меняться от +4—36 °С. При подъеме на высоту отцепки кабина подогревается теплым воздухом от ТРДФ само-лета-носителя. Для проветривания кабины на заключительном этапе планирования предусмотрены два вентиляционных люка диаметром 10 см, расположенные на боковых стенках фюзеляжа.

Кабина оборудована 16 двухслойными иллюминаторами диаметром 22,8 см. Внешнее стекло толщиной 0,8 см выполнено из термостойкого поликарбонатного материала Lexan, внутреннее такой же толщины — из плексигласа; зазор между ними составляет 0,63 см. Внешнее стекло имеет несколько малых отверстий для охлаждения внутреннего, которое воспринимает избыточное давление в кабине с максимальным прогибом 0,5 см. Проблема запотевания иллюминаторов была наиболее сложной при проектировании кабины экипажа.

Как и на самолете «White Knight», вход в кабину ракетоплана осуществляется через лаз диаметром 0,9 м, закрываемый носком аппарата. Кроме него на левой стенке фюзеляжа предусмотрен аварийный люк диаметром 66 см. На съемном носке расположены педали управления и некоторые приборы.

Все управляющие поверхности ракетоплана «SpaceShipOne» расположены на хвостовом оперении. Цельноповоротные стабилизаторы с элевонами обеспечивают управляемость изделия в плоскостях тангажа и крена. Последние, отклоняемые ручкой пилота, используются на дозвуковых режимах полета; стабилизаторы с электромеханическим приводом — при сверхзвуковых скоростях.

Путевое управление осуществляется двухсекционными рулями направления. Верхние секции с проводкой ручного управления, применяемые на заключительной стадии планирования, отклоняются только во внешнюю сторону, нижние секции с электромеханическим приводом используются при сверхзвуковом обтекании. Электрооборудование аппарата работает от литиевых батарей.

Для стабилизации и ориентации ракетоплана в безвоздушном пространстве предусмотрены газоструйные сопла, расположенные в носовой части аппарата и на законцовках крыла. В качестве рабочего компонента системы используется воздух, хранящийся в баллонах под давлением 422,4 кг/см2. Такие же баллоны применяются в пневматической системе складывания крыла, для создания избыточного давления в кабине и для обдува запотевших иллюминаторов.

Несмотря на наличие ракетного двигателя и полеты за пределы атмосферы, аппарат «SpaceShipOne» зарегистрирован как планер, для которого компания «Scaled Composites» выбрала символичный бортовой номер N328KF, где цифры означают высоту полета в тысячах футах, соответствующих 100 км (первоначально запрошенный номер N100KM оказался записанным за другим аппаратом).

<<<Назад Страница 146 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