Kokia oro erdvės transporto ateitis. Tarpžvaigždinės kelionės nėra mokslinė fantastika

Jau seniai esame įpratę prie stotelių buvimo viešasis transportas netoli nuo namų, iki kasdieninio išvykimo iš artimiausios dešimčių traukinių stoties, išvykimų iš oro uostų. Išnyk viešasis transportas – ir mums pažįstamas pasaulis tiesiog sugrius! Tačiau pripratę prie patogumo pradedame reikalauti dar daugiau! Kokia plėtra mūsų laukia?

Greitkelis – vamzdžiai

Siaubingas eismas yra viena iš pagrindinių visų didmiesčių problemų. Jų priežastis dažnai yra ne tik prastas transporto mazgų ir greitkelių organizavimas, bet ir oro sąlygos. Kodėl eiti toli: Rusijos sniegas dažnai sukelia kelių griūtį.

Vienas iš efektyviausių sprendimų – didžiąją dalį transporto srautų paslėpti po žeme. Bėgant metams kelių tunelių skaičius ir dydis tik augo. Tačiau jie yra brangūs ir riboti kraštovaizdžio raidoje. Šios problemos gali būti išspręstos pakeitus tunelius vamzdžiais!

Henry Lew, inžinierius ir statybininkas iš Amerikos, jau pasiūlė sukurti transporto vamzdyną. Bus galima siųsti didelius krovinių konteinerius, varomus elektra. Manoma, kad jo projektas pritaikytas Niujorke, žinomame dėl didžiulių kamščių. Vien šiame mieste krovininio transporto perkėlimas į vamzdžius vos per metus automobilių judėjimą sumažins dešimtimis milijardų kilometrų. Dėl to pagerės ekologinė situacija, mažės didmiesčio greitkelių apkrovimas. Taip pat neturėtume pamiršti apie krovinių pristatymo saugumą ir savalaikiškumą.

Tokiais vamzdynais galima vežti ir žmones. Panašią keleivių vežimo sistemą pasiūlė amerikiečių milijonierius Elonas Muskas. Musko „Hyperloop“ apims vamzdynų sistemą, nutiestą ant viadukų, kurių skersmuo viršys porą metrų. Jie planuoja palaikyti žemą slėgį. Kapsules planuojama perkelti vamzdžiuose, dėl ten siurbiamo oro kybanti tiesiai virš dugno. Kapsulių greitis elektromagnetinio impulso dėka per pusvalandį gali pasiekti šešis šimtus kilometrų.

Skrydžiai traukiniais

Traukiniai vystysis, taps erdvesni ir greitesni. Jie jau diskutuoja apie neįtikėtiną kinų parengtą maršruto iš Londono į Pekiną projektą. Jie nori iki 2020 metų nutiesti itin greitą aštuonių–devynių tūkstančių kilometrų ilgio kelią.

Traukiniai važiuos Lamanšo sąsiauriu, vėliau - per Europą, Rusiją, Astaną, Tolimieji Rytai ir Chabarovskas. Iš ten – galutinis persikėlimas į Pekiną. Visa kelionė truks porą dienų, leistinas greitis – 320 km/val. Čia pažymime, kad rusiškas „Sapsan“ įsibėgėja tik iki 250 km/val.

Tačiau šis greitis nėra riba! Maglevo traukinys, pavadintas po frazės Magnetinė levitacija, nesunkiai pasiekia 581 km/h greitį. Palaikomas magnetinio lauko ore, jis skrenda virš bėgių, užuot važiavęs jais. Šie traukiniai dabar yra reta egzotika. Tačiau ateityje ši technologija gali būti tobulinama.

Automobilis po vandeniu: nerealu, bet jis egzistuoja!

Tikimasi revoliucijos vandens transportas. Ekspertai tiria povandeninių greitųjų transporto priemonių, taip pat povandeninių motociklų projektus. Ką galime pasakyti apie atskirus povandeninius laivus!

Šveicarų projektas, pavadintas sQuba, buvo sukurtas siekiant sukurti originalų automobilį, kuris gali įvažiuoti į vandenį tiesiai iš trasos ir, judėdamas per bangas, net pasinerti į jas! Tada automobilis gali lengvai grįžti į žemę ir toliau judėti keliu.

Naujovės kūrėjus įkvėpė vienas iš filmų apie Džeimsą Bondą. Tikras povandeninis automobilis, Ženevos automobilių parodoje eksponuojamas atviro sportinio automobilio pavidalu. Šis modelis yra labai lengvas ir leidžia ekipažui palikti automobilį iškilus pavojui.

Judėjimą po vandeniu užtikrina pora propelerių, esančių po galiniu buferiu, taip pat pora besisukančių vandens patrankų šalia priekinių ratų arkų. Visa tai varoma elektros varikliais. Žinoma, prie modelio teks pridėti vandeniui atsparų dangtelį, kad vairuotojas ir keleiviai nesušlaptų.

Pasiruošę keliauti į kosmosą?

Aviacija, neatsilikdama nuo kitų transporto rūšių, aktyviai vystosi. Atsisakiusi viršgarsinių lainerių, tokių kaip „Concorde“, ji nusprendė iškeliauti į kosmosą. Britų dizaineriai kuria erdvėlaivį arba kitaip – ​​orbitinę plokštumą, vadinamą „Skylon“.

Jis galės pakilti hibridiniu varikliu iš aerodromo ir pasiekti hipergarsinį greitį, kuris garso greitį viršija daugiau nei penkis kartus. Pasiekęs 26 kilometrų aukštį, jis pereis prie deguonies iš savo rezervuarų ir išeis į kosmosą. Nusileidimas yra kaip nusileidimas lėktuvu. Tai yra, jokių išorinių stiprintuvų, viršutinių pakopų ar degalų bakų. Visam skrydžiui prireiks vos poros variklių.

Šiuo metu jie dirba su nepilotuojama „Skylon“ versija. Toks kosminis vežėjas į orbitą galės iškelti 12 tonų krovinių. Atkreipkite dėmesį, kad Rusijos raketa „Sojuz“ gali atlaikyti tik septynias tonas. Erdvėlaivis, skirtingai nei raketa, gali būti naudojamas pakartotinai. Dėl to pristatymo kaina sumažės 15 kartų.

Tuo pačiu metu dizaineriai galvoja apie pilotuojamą versiją. Pakeitus krovinių skyriaus dizainą, sukūrus apsaugos sistemas ir padarius iliuminatorius, galima pervežti tris šimtus keleivių. Po keturių valandų jie apskris visą planetą! Eksperimentinis modelis bus paleistas 2019 m.

Keista, bet visas mūsų išvardintas transporto rūšis futurologai aprašė dvidešimtojo amžiaus aušroje. Jie tikėjosi, kad jų įgyvendinimas nėra toli. Jie padarė klaidą nustatydami laiką, kol viskas yra kūrimo stadijoje. Tačiau turime puikią galimybę – ateityje tapti vieno iš minėtų technologijų stebuklų keleiviais.

MOKSLO HORIZONTAI

Aviacijos erdvė

gabenimas į V L VI11R GP

Su galingu stūmimu raketa pakyla vertikaliai nuo paleidimo aikštelės ir kyla aukštyn... Tai pažįstama nuo 1960 m. vaizdas netrukus gali nugrimzti į užmarštį. Vienkartines kosmines sistemas ir šaudyklas turėtų pakeisti naujos kartos transporto priemonės – kosminiai lėktuvai, kurie turės galimybę pakilti ir leistis horizontaliai, kaip ir įprasti lėktuvai.

Ch - . , "L*" - , (/

3. KRAUSE. A. M. KHARITONOVAS

KRAUSE Egonas – nusipelnęs profesorius, SP 973 iki 1998 m - Reino-Vestfapo technikos aukštosios mokyklos Aerodinaminio instituto direktorius (GOASH ^ "(Akh ^n, Vokietija). Maxo Dlanko draugijos premijos laureatas, Rusijos mokslų akademijos Sibiro skyriaus garbės daktaras ~

XAPMTOHCJP Anatolijus. Michailovičius - technikos mokslų daktaras, profesorius S. A. Khristianovičius SB RAS (Novosibirskas). Nusipelnęs Rusijos Federacijos mokslininkas, SSRS Ministrų Tarybos premijos laureatas (1985). Apie 150 mokslinių straipsnių ir 2 patentų autorius ir bendraautoris

Tolimesnę astronautikos plėtrą lemia intensyvaus kosminių stočių eksploatavimo poreikis, pasaulinių ryšių ir navigacijos sistemų plėtra, aplinkos stebėjimas planetos mastu. Šiems tikslams pirmaujančiose pasaulio šalyse kuriami daugkartiniai oro erdvės orlaiviai (VKS), kurie žymiai sumažins krovinių ir žmonių pristatymo į orbitą išlaidas. Tai bus sistemos, kurioms būdingos galimybės, [iš kurių aktualiausios yra:

Daugkartinis naudojimas gamybiniams ir moksliniams bei techniniams kroviniams paleisti į orbitą su palyginti trumpu laiko intervalu tarp pakartotinių skrydžių;

Avarinių ir panaudotų konstrukcijų, kurios užkemša erdvę, grąžinimas;

Orbitinių stočių ir erdvėlaivių įgulų gelbėjimas avarinėse situacijose;

Skubus stichinių nelaimių ir katastrofų vietovių žvalgymas bet kurioje pasaulio vietoje.

Išvystytose kosmoso šalyse

technologija padarė didelę pažangą didelio skrydžio greičio srityje, kuri lemia platų hipergarsinių oro reaktyvinių lėktuvų potencialą. Yra pagrindo manyti, kad ateityje pilotuojama aviacija įvaldys greitį nuo Macho skaičių M = 4-6 iki M = 12-15 (tuo tarpu rekordas M = 6,7, pasiektas 1967 m. amerikietiško variklio).

Jei kalbėti apie Civiline aviacija, tuomet suintensyvėjimui itin svarbus didelių greičių vystymas keleivių srautas ir verslo ryšius. hipergarsinis keleivinis lėktuvas su Macho skaičiumi 6 galės užtikrinti žemo nuovargio skrydį (ne ilgiau kaip 4 valandas) tarptautiniais maršrutais kurių atstumas yra apie 10 tūkstančių km, pavyzdžiui, Europa (Paryžius) - Pietų Amerika(San Paulas), Europa (Londonas) – Indija, JAV (Niujorkas) – Japonija. Primename, kad viršgarsinio Concorde skrydžio laikas iš Niujorko į Paryžių buvo apie 3 valandas, o Boeing 747 šiame maršrute praleidžia apie 6,5 valandos. Ateities lėktuvai su 10 machų

AERODINAMINIŲ TERMINŲ ŽODYNAS

Macho skaičius - parametras, apibūdinantis, kiek kartų orlaivio greitis (arba dujų srautas) yra didesnis už garso greitį Higarsinis greitis yra laisvas greičio, kurio Macho skaičius didesnis nei 4 5 srautas, terminas.

Smūgio kampas – sparno plokštumos polinkis į skrydžio liniją Smūgio banga (smūgio banga) – siaura srauto sritis, kurioje staigiai sumažėja viršgarsinio dujų srauto greitis, dėl kurio staigiai padidėja tankis. banga - srauto sritis, kurioje smarkiai sumažėja dujinės terpės tankis

Dviejų pakopų erdvėlaivių sistemos E1_AS-EOE modelio schema. Šie įrenginiai kils ir leisis horizontaliai, kaip ir įprasti lėktuvai. Daroma prielaida, kad visos mastelio konfigūracijos ilgis bus 75 m, o sparnų plotis - 38 m. Iš: (Rable, Jacobe, 2005)

per 4 valandas jie galės įveikti 16-17 tūkstančių km, atlikę tiesioginį skrydį, pavyzdžiui, iš JAV ar Europos į Australiją.

GTaya MaoTai

Hipergarsiniams orlaiviams reikalingos naujos technologijos, kurios visiškai skiriasi nuo tų, kurios būdingos šiuolaikiniams orlaiviams ir vertikaliai kylantiems erdvėlaiviams. Žinoma, raketa

variklis sukuria daug traukos, bet sunaudoja didžiulius kiekius kuro, be to, raketa turi turėti oksidatorių. Todėl raketų naudojimas atmosferoje apsiriboja trumpalaikiais skrydžiais.

Noras išspręsti šias sudėtingas technines problemas paskatino sukurti įvairias kosminio transporto sistemų koncepcijas. Pagrindinė kryptis, kurią aktyviai tyrinėja pirmaujančios pasaulio aviacijos ir kosmoso įmonės, yra vieno etapo VCS. Toks kosminis orlaivis, pakilęs iš įprasto aerodromo, gali nugabenti į žemą Žemės orbitą maždaug 3% kilimo svorio. Kita daugkartinio naudojimo sistemų koncepcija yra dviejų pakopų aparatas. Šiuo atveju pirmoje pakopoje sumontuotas oro reaktyvinis variklis, o antrasis yra orbitinis, o pakopų atskyrimas atliekamas Macho skaičių diapazone nuo 6 iki 12 maždaug 30 km aukštyje.

1980-1990 metais. VKS projektai buvo vystomi JAV (NASP), Anglijoje (HOTOL), Vokietijoje (Sänger), Prancūzijoje (STS-2000, STAR-H), Rusijoje (VKS NII-1, Spiral, Tu-2000). 1989 m. Vokietijos tyrimų draugijos (DFG) iniciatyva pradėti bendri trijų Vokietijos centrų tyrimai:

Reino-Vestfalijos technikos universitetas Achene, Miuncheno technikos universitetas ir Štutgarto universitetas. Šie DFG remiami centrai vykdė ilgalaikę mokslinių tyrimų programą, apimančią esminių klausimų, reikalingų kuriant kosmoso transporto sistemas, tokių kaip bendroji inžinerija, aerodinamika, termodinamika, skrydžio mechanika, varomoji jėga, medžiagos ir kt., tyrimą. eksperimentinės aerodinamikos darbų atlikta bendradarbiaujant su Teorinės ir taikomosios mechanikos institutu. S. A. Khristianovičius SB RAS. Visų organizavimas ir koordinavimas tiriamasis darbas buvo vykdomi komiteto, kuriam dešimt metų vadovavo vienas iš šio straipsnio autorių (E. Krause). Skaitytojo dėmesiui pateikiame keletą iliustratyviausių vaizdinių medžiagų, iliustruojančių kai kuriuos rezultatus, gautus įgyvendinant šį projektą aerodinamikos srityje.

Skrydis dviejų etapų ELAC-EOS sistemos turėtų apimti plačiausią greičių diapazoną: nuo garso barjero įveikimo (M = 1) iki orbitinės pakopos atskyrimo (M = 7) ir jos patekimo į artimą Žemės orbitą (M = 25). Iš: (Rable, Jacobe, 2005)

Garso barjeras Macho skaičius

MOKSLO HORIZONTAI

Didelis ELAC 1 modelis (daugiau nei 6 m ilgio) Vokietijos-Olandijos vėjo tunelio DNW bandomojoje atkarpoje esant nedideliam greičiui. Iš: (Rable, Jacobe, 2005)

Aaóóñóó"i áí^áóáy ñeñóálá ELAC-EOS

Tyrimams buvo pasiūlyta dviejų pakopų aviacijos ir erdvėlaivio koncepcija (nešiklio pakopa vokiškai vadinosi ELAC, orbitinė pakopa – EOS). Kuras – skystas vandenilis. Buvo manoma, kad visos ELAC konfigūracijos ilgis bus 75 m, sparnų plotis 38 m ir didelė šlavimo galvutė. Tuo pačiu metu EOS pakopos ilgis – 34 m, o sparnų plotis – 18 m. Orbitinėje pakopoje yra elipsinis lankas, centrinis korpusas su pusiau cilindrine viršutine puse ir vienas kilis simetrijos plokštumoje. Viršutiniame pirmosios pakopos paviršiuje yra įduba, į kurią lipant įdedama orbitinė pakopa. Nors jis yra negilus, esant hipergarsiniam greičiui atskyrimo metu (M = 7), jis turi reikšmingos įtakos srauto charakteristikoms.

Teoriniams ir eksperimentiniams tyrimams atlikti buvo suprojektuoti ir pagaminti keli nešiklio ir orbitos pakopų modeliai 1:150 masteliu. Bandymams nedideliu greičiu Vokietijos-Olandijos vėjo tunelyje DNW buvo pagamintas didelis tiriamos konfigūracijos modelis 1:12 masteliu (ilgis daugiau nei 6 m, svoris apie 1600 kg).

Aegóáeegáóey ñaáSógaóeá

Skrydis viršgarsiniu greičiu tyrėjui kelia didelių sunkumų, nes jį lydi smūginių bangų arba smūginių bangų susidarymas, o tokio skrydžio metu orlaivis pereina kelis srauto režimus (su skirtingomis vietinėmis struktūromis), kuriuos lydi padidėjimas. šilumos srautuose.

Ši problema buvo tiriama tiek eksperimentiniu, tiek skaitmeniniu būdu ELAC-EOS projekte. Dauguma eksperimentų buvo atlikti aerodinaminiu būdu

ELAC 1 modelio paviršiaus suodžių raštas, gautas Rusijos mokslų akademijos Sibiro skyriaus Teorinės ir taikomosios mechanikos instituto vėjo tunelyje T-313. Iš: (Krause ir kt., 1999)

Sūkurinių struktūrų skaitinio modeliavimo E1.AC 1 modelio užpakalinėje pusėje (dešinėje) ir eksperimentinės vizualizacijos lazeriniu peiliu metodu (kairėje) rezultatų palyginimas. Skaitinio skaičiavimo rezultatai gauti sprendžiant Navjero-Stokso lygtis laminariniam srautui esant Macho skaičiui M = 2, Reinoldso skaičiui Ye = 4 10e, o atakos kampui a = 24°. Apskaičiuoti sūkurių modeliai yra panašūs į tuos, kurie buvo stebimi eksperimentiškai; yra atskirų sūkurių skersinių formų skirtumų. Atkreipkite dėmesį, kad artėjantis srautas yra statmenas vaizdo plokštumai. Citata iš: (EKotberegr e? a/., 1996)

kaminas T-313 ITAM SB RAS Novosibirske. Šiuose eksperimentuose artėjančio srauto Macho skaičius svyravo 2 diapazone< М < 4, число Рейнольдса - 25 106 < Ие < 56 106, а г/гол атаки - в диапазоне - 3° < а < 10°. При этих параметрах измерялось распределение давлений, аэродинамические силы и моменты, а также выполнялась визуализация линий тока на поверхности модели.

Gauti rezultatai, be kita ko, aiškiai parodo sūkurių susidarymą pavėjui. Panoraminiai srautų modeliai modelio paviršiuje buvo vizualizuoti padengiant specialiais skysčiais arba alyvos ir suodžių mišiniu. Tipiškame juodos spalvos vaizdų gavimo pavyzdyje paviršiaus linijos išlinksta į vidų nuo priekinio sparno krašto ir susilieja į liniją, orientuotą maždaug srovės kryptimi. Taip pat stebimos ir kitos juostos, nukreiptos į centrinę modelio liniją.

Šie ryškūs pėdsakai pavėjuje apibūdina skersinę srovę, kurios trimatę struktūrą galima stebėti naudojant lazerinio peilio techniką. Padidėjus atakos kampui, oro srautas teka nuo vėjo nukreipto sparno paviršiaus į pavėjui esantį, sudarydamas sudėtingą sūkurių sistemą. Atkreipkite dėmesį, kad pirminiai sūkuriai su sumažintu slėgiu šerdyje daro teigiamą indėlį į transporto priemonės keliamąją jėgą. Pats lazerinio peilio metodas pagrįstas koherentinės spinduliuotės išsklaidymu fotografavimu

Sūkurio burbulas pereinamojoje būsenoje

Visiškai išvystyta sūkurinė spiralė

Sūkurių skilimo procesai ELAC 1 konfigūracijos pavėjinėje pusėje buvo vizualizuoti įpurškiant fluorescencinius dažus. Iš: (Stromberg, Limberg, 1993)

¡I MOKSLO HORIZONTAI

ant kietų ar skystų mikrodalelių, įvestų į srautą, kurių koncentracijos pasiskirstymą lemia tiriamų srautų struktūra. Darnus šviesos šaltinis susidaro plonos šviesos plokštumos pavidalu, o tai iš tikrųjų ir suteikė metodo pavadinimą. Įdomu tai, kad reikiamo vaizdo kontrasto užtikrinimo požiūriu įprastos vandens mikrodalelės (rūkas) pasirodo labai veiksmingos.

Tam tikromis sąlygomis sūkurių šerdys gali subyrėti, o tai sumažina sparno pakėlimą. Šis procesas, vadinamas sūkuriu, vystosi

„burbulo“ arba „spiralės“ tipo, vizualiniai skirtumai tarp jų rodomi nuotraukoje, darytoje naudojant fluorescencinių dažų įpurškimą. Paprastai sūkurio išsiliejimo burbulo režimas yra prieš spiralinio tipo skilimą.

Naudinga informacija Toeplerio šešėlių metodas suteikia informacijos apie viršgarsinio srauto aplink orlaivį spektrus. Jo pagalba vizualizuojami dujų srautų heterogeniškumas, ypač aiškiai matomos smūginės ir retinimo bangos.

Pagrindinis objektyvas Projekcinis objektyvas Ekranas (fotoaparatas)

Šviesos šaltinis V g H Nehomogeniškumas Foucault peilis "I

SHADOW TEPLERIO METODAS

Vokiečių mokslininkas A. Tepleris dar 1867 metais pasiūlė optinių nehomogeniškumų aptikimo skaidriose terpėse metodą, kuris iki šiol neprarado savo aktualumo moksle ir technikoje. Visų pirma, jis plačiai naudojamas tiriant oro srauto tankio pasiskirstymą, kai vėjo tuneliuose teka orlaivių modeliai.

Vieno iš metodo įgyvendinimo variantų optinė schema parodyta paveikslėlyje. Spindulių pluoštas iš plyšinio šviesos šaltinio lęšių sistema nukreipiamas per tiriamą objektą ir sufokusuojamas į nepermatomo ekrano kraštą (vadinamasis Foucault peilis). Jei tiriamame objekte optinių nehomogeniškumo nėra, tai visi spinduliai vėluoja peiliu. Esant nehomogeniškumui, spinduliai bus išsibarstę, o dalis jų, nukrypę, pereis virš peilio krašto. Pastačius projekcinį lęšį už Foucault peilio plokštumos, šie spinduliai gali būti projektuojami į ekraną (nukreipti į kamerą) ir gaunamas nehomogeniškumo vaizdas.

Apsvarstyta paprasčiausia schema leidžia vizualizuoti terpės tankio gradientus statmenai peilio briaunai, o tankio gradientai išilgai skirtingos koordinatės lemia vaizdo poslinkį išilgai krašto ir nekeičia ekrano apšvietimo. Yra įvairių Toeplerio metodo modifikacijų. Pavyzdžiui, vietoj peilio sumontuotas optinis filtras, susidedantis iš lygiagrečių skirtingų spalvų juostelių. Arba naudojama apvali diafragma su spalvotais sektoriais. Šiuo atveju, nesant nehomogeniškumo, spinduliai iš skirtingų taškų praeina per tą pačią diafragmos vietą, todėl visas laukas nuspalvinamas ta pačia spalva. Nehomogeniškumo atsiradimas sukelia spindulių, einančių per skirtingus sektorius, nuokrypį, o skirtingų šviesos nuokrypių taškų vaizdai nudažomi atitinkamomis spalvomis.

Galvos šokas

Retėjimo bangų gerbėjas

šoko banga

Šis šešėlinis srauto modelis aplink ELAC 1 modelį buvo gautas optiniu Toeplerio metodu viršgarsiniame vėjo tunelyje Achene. Pagal: (Nepe! e? a /., 1993)

Šešėlinė srauto nuotrauka aplink E1.AC 1 modelį su oro įsiurbimu hipergarsiniame smūgio vamzdyje (M = 7,3) Achene. Gražūs vaivorykštiniai blyksniai apatiniame dešiniajame vaizdo kampe yra chaotiškos srovės oro įsiurbimo angoje. Iš: (Olivier ir kt., 1996)

Macho skaičių (greičių) teorinis pasiskirstymas sraute aplink dviejų pakopų konfigūraciją E1_AC-EOE (atvažiuojančio srauto Macho skaičius M = 4,04). Iš: (Breitsamter ir kt., 2005)

Pastebėtas geras skaičiuotinių ir eksperimentinių duomenų sutapimas, patvirtinantis skaitinio sprendimo patikimumą numatant hipergarsinius srautus. Šiame puslapyje pateikiamas apskaičiuoto Macho skaičių (greičių) pasiskirstymo sraute atskyrimo proceso metu paveikslo pavyzdys. Pažaduose matomi suspaudimo smūgiai ir vietinis retėjimas. Galinėje EBAC 1C konfigūracijos dalyje iš tikrųjų vakuumo nebus, nes ten bus įrengtas hipergarsinis reaktyvinis variklis.

Nešiklio ir orbitos pakopų atskyrimas yra viena iš sunkiausių užduočių, svarstytų vykdant ELAC-EOS projektą. Siekiant saugaus manevravimo, šis skrydžio etapas reikalauja ypač kruopštaus tyrimo. Skaitmeniniai jo * įvairių fazių tyrimai buvo atlikti Miuncheno technikos universiteto SFB 255 centre, o visi eksperimentiniai darbai buvo atlikti Rusijos mokslų akademijos Sibiro filialo Teorinės ir taikomosios mechanikos institute. T-313 viršgarsinio vėjo tunelio bandymai apėmė visos konfigūracijos srauto vizualizavimą ir aerodinaminių charakteristikų bei paviršiaus slėgio matavimus etapų atskyrimo metu.

ELAC 1C apatinės pakopos modelis nuo originalios ELAC 1 versijos skyrėsi negilaus gylio skyriumi, kuriame orbitinė pakopa turėtų būti kilimo ir pakilimo metu. Kompiuterinis modeliavimas atliktas atvažiuojančio srauto Macho skaičiumi М = 4,04, Reinoldso skaičiui -Re = 9,6 106 ir nuliniam EOS modelio atakos kampui.

Apskritai galima teigti, kad dviejų pakopų ÜiELAC-EOS sistemų aerodinaminės koncepcijos tyrimai, inicijuoti Vokietijos tyrimų draugijos DFG, buvo sėkmingi. Atlikus platų teorinių ir eksperimentinių darbų kompleksą, kuriame dalyvavo Europos, Azijos, Amerikos ir Australijos mokslo centrai, buvo atliktas pilnas konfigūracijos, galinčios horizontaliai kilti ir nusileisti standartiniame oro uoste, skaičiavimas, aerodinaminis.

skrydžio užduotis mažu, viršgarsiniu ir ypač hipergarsiniu greičiu.

Šiuo metu akivaizdu, kad norint sukurti pažangų aviacijos ir kosmoso transportą, reikia atlikti išsamesnius tyrimus, susijusius su hipergarsinių reaktyvinių variklių, patikimai veikiančių įvairiais skrydžio greičiais, kūrimo, didelio tikslumo valdymo sistemų, skirtų pakopos atskyrimo ir tūpimo procesams. orbitinis modulis, naujos aukštos temperatūros medžiagos ir kt. Visų šių sudėtingų mokslinių ir techninių problemų sprendimas neįmanomas be bendrų mokslininkų pastangų skirtingos salys. O šio projekto patirtis tik patvirtina, kad ilgalaikis tarptautinis bendradarbiavimas tampa neatsiejama aviacijos ir kosmoso tyrimų dalimi.

Literatūra

Kharitonov A.M., Krause E., Limberg W. ir kt.//J. Eksperimentai su skysčiais. - 1999. - V. 26. - P. 423.

Brodetsky M.D., Kharitonov A.M., Krause E. ir kt. //J. Eksperimentai su skysčiais. - 2000. - V. 29. - P. 592.

Brodetsky M.D., Kharitonov A.M., Krause E. ir kt. //Proc. X Int. Aemfizinių tyrimų metodų konferencija. Novosibirskas. - 2000. -V.1.- P. 53.

Krause E., Brodetsky M.D., Kharitonov A.M. //Proc. WFAM kongrese. Čikaga, 2000 m.

Brodetsky M.D., Krause E., Nikiforov S.B. ir kiti // PMTF. - 2001. - T. 42. - S. 68.

Ateities oro erdvės transportas

Su galingu stūmimu raketa pakyla vertikaliai nuo paleidimo aikštelės ir kyla aukštyn... Šis pažįstamas vaizdas netrukus gali nugrimzti į užmarštį. Vienkartines kosmines sistemas ir „šaudyklas“ turėtų pakeisti naujos kartos transporto priemonės – kosminiai lėktuvai, kurie turės galimybę pakilti ir leistis horizontaliai, kaip ir įprasti lėktuvai. Tarptautinio tyrimo projekto dalyviai supažindina skaitytojus su vaizdine medžiaga, iliustruojančia ateities dviejų etapų aviacijos ir erdvėlaivio transporto koncepciją.

Tolimesnę astronautikos plėtrą lemia intensyvaus kosminių stočių eksploatavimo poreikis, pasaulinių ryšių ir navigacijos sistemų plėtra, aplinkos stebėjimas planetos mastu. Šiems tikslams vystosi pirmaujančios pasaulio šalys aviacijos ir erdvėlaivių(VKS) daugkartinio naudojimo, o tai žymiai sumažins prekių ir žmonių pristatymo į orbitą kaštus. Tai bus sistemos, pasižyminčios galimybėmis, iš kurių aktualiausios yra šios: daugkartinis naudojimas gamybiniams ir moksliniams bei techniniams kroviniams paleisti į orbitą su gana trumpu laiko intervalu tarp pakartotinių skrydžių; avarinių ir neeksploatuojamų statinių, šiukšlinančių erdvę, grąžinimas; orbitinių stočių ir erdvėlaivių įgulų gelbėjimas avarinėse situacijose; skubiai žvalgyti stichinių nelaimių ir katastrofų vietas bet kurioje pasaulio vietoje.

Šalyse, kuriose yra pažangių aviacijos ir kosmoso technologijų, buvo padaryta didelė pažanga didelio skrydžio greičio srityje, o tai lemia plataus spektro hipergarsinių reaktyvinių orlaivių galimybes. Yra pagrindo manyti, kad ateityje pilotuojama aviacija įvaldys greitį nuo Macho skaičių M = 4–6 iki M = 12–15 variklio).

Jeigu kalbėtume apie civilinę aviaciją, tai didelio greičio plėtra yra itin svarbi keleivių srauto ir verslo ryšių intensyvinimui. Higarsiniai keleiviniai orlaiviai, turintys 6 Mach numerį, galės skraidyti be nuovargio (ne ilgiau kaip 4 valandas) tarptautiniais maršrutais, kurių nuotolis yra apie 10 tūkstančių km, pavyzdžiui, Europa (Paryžius) - Pietų Amerika (San Paulas). , Europa (Londonas) - Indija , JAV (Niujorkas) - Japonija. Primename, kad viršgarsinio Concorde skrydžio laikas iš Niujorko į Paryžių buvo apie 3 valandas, o Boeing 747 šiame maršrute praleidžia apie 6,5 valandos. Ateities lėktuvai su Mach 10 galės įveikti 16-17 tūkstančių km per 4 valandas, be sustojimų skrisdami, pavyzdžiui, iš JAV ar Europos į Australiją.

Nauji požiūriai

Hipergarsiniams orlaiviams reikalingos naujos technologijos, kurios visiškai skiriasi nuo tų, kurios būdingos šiuolaikiniams orlaiviams ir vertikaliai kylantiems erdvėlaiviams. Žinoma, raketos variklis sukuria didelę trauką, tačiau sunaudoja daug degalų, be to, raketa turi turėti oksidatorių. Todėl raketų naudojimas atmosferoje apsiriboja trumpalaikiais skrydžiais.

AERODINAMINIŲ TERMINŲ ŽODYNAS

Macho skaičius- parametras, apibūdinantis, kiek kartų orlaivio greitis (arba dujų srautas) yra didesnis už garso greitį
Hipergarsinis greitis yra laisvas greičio, kurio Macho skaičius didesnis nei 45, terminas
Reinoldso numeris yra parametras, apibūdinantis srauto inercijos jėgų ir klampumo jėgų santykį
Atakos kampas- sparno plokštumos polinkis į skrydžio liniją
smūgio banga (smūgio banga) yra siaura srauto sritis, kurioje staigiai sumažėja viršgarsinio dujų srauto greitis, dėl kurio staiga padidėja tankis
retėjimo banga yra srauto sritis, kurioje smarkiai sumažėja dujinės terpės tankis

Noras išspręsti šias sudėtingas technines problemas paskatino sukurti įvairias kosminio transporto sistemų koncepcijas. Pagrindinė kryptis, kurią aktyviai tyrinėja pirmaujančios pasaulio aviacijos ir kosmoso įmonės, yra vieno etapo vaizdo konferencijos. Toks kosminis orlaivis, pakilęs iš įprasto aerodromo, gali nugabenti į žemą Žemės orbitą maždaug 3% kilimo svorio. Kita daugkartinio naudojimo sistemų koncepcija yra dviejų pakopų aparatas. Šiuo atveju pirmoje pakopoje sumontuotas oro reaktyvinis variklis, o antrasis yra orbitinis, o pakopų atskyrimas atliekamas Macho skaičių diapazone nuo 6 iki 12 maždaug 30 km aukštyje.

1980-1990 metais. VKS projektai buvo vystomi JAV (NASP), Anglijoje (HOTOL), Vokietijoje (Snger), Prancūzijoje (STS-2000, STAR-H), Rusijoje (VKS NII-1, Spiral, Tu-2000). 1989 metais Vokietijos tyrimų draugijos (DFG) iniciatyva pradėti bendri trijų Vokietijos centrų – Reino-Vestfalijos technikos universiteto Achene, Miuncheno technikos universiteto ir Štutgarto universiteto – bendri tyrimai. Šie DFG remiami centrai vykdė ilgalaikę mokslinių tyrimų programą, apimančią esminių klausimų, reikalingų kuriant kosmoso transporto sistemas, tokių kaip bendroji inžinerija, aerodinamika, termodinamika, skrydžio mechanika, varomoji jėga, medžiagos ir kt., tyrimą. eksperimentinės aerodinamikos darbų atlikta bendradarbiaujant su Teorinės ir taikomosios mechanikos institutu. S. A. Khristianovičius SB RAS. Visą tiriamąjį darbą organizavo ir koordinavo komitetas, kuriam dešimt metų vadovavo vienas iš šio straipsnio autorių (E. Krause). Skaitytojo dėmesiui pateikiame keletą iliustratyviausių vaizdinių medžiagų, iliustruojančių kai kuriuos rezultatus, gautus įgyvendinant šį projektą aerodinamikos srityje.

Dviejų pakopų ELAC-EOS sistema

Tyrimams buvo pasiūlyta dviejų pakopų aviacijos ir erdvėlaivio koncepcija (nešiklio pakopa vokiškai vadinosi ELAC, orbitinė pakopa – EOS). Kuras yra skystas vandenilis. Buvo manoma, kad visos ELAC konfigūracijos ilgis bus 75 m, sparnų plotis 38 m ir didelis braukimo kampas. Tuo pačiu metu EOS pakopos ilgis – 34 m, o sparnų plotis – 18 m. Orbitinėje pakopoje yra elipsinis lankas, centrinis korpusas su pusiau cilindrine viršutine puse ir vienas kilis simetrijos plokštumoje. Viršutiniame pirmosios pakopos paviršiuje yra įduba, į kurią lipant įdedama orbitinė pakopa. Nors jis yra negilus, esant hipergarsiniam greičiui atskyrimo metu (M = 7), jis turi reikšmingos įtakos srauto charakteristikoms.

Teoriniams ir eksperimentiniams tyrimams atlikti buvo suprojektuoti ir pagaminti keli nešiklio ir orbitos pakopų modeliai 1:150 masteliu. Bandymams nedideliu greičiu Vokietijos-Olandijos vėjo tunelyje DNW buvo pagamintas didelis tiriamos konfigūracijos modelis 1:12 masteliu (ilgis daugiau nei 6 m, svoris apie 1600 kg).

Viršgarsinio vaizdo vizualizacija

Skrydis viršgarsiniu greičiu tyrėjui kelia didelių sunkumų, nes jį lydi smūginių bangų susidarymas arba smūginės bangos, o orlaivis tokiame skrydyje pereina kelis srauto režimus (su skirtingomis vietinėmis struktūromis), lydimas šilumos srautų padidėjimo.

Ši problema buvo tiriama tiek eksperimentiniu, tiek skaitmeniniu būdu ELAC-EOS projekte. Dauguma eksperimentų buvo atlikti ITAM SB RAS vėjo tunelyje T-313 Novosibirske. Šiuose eksperimentuose artėjančio srauto Macho skaičius svyravo 2 diapazone< М < 4, Reinoldso numeris – 25 10 6 < Re < 56 10 6 , а puolimo kampas– diapazone – 3°< α < 10°. При этих параметрах измерялось распределение давлений, аэродинамические силы и моменты, а также выполнялась визуализация dabartinės linijos ant modelio paviršiaus.

Gauti rezultatai, be kita ko, aiškiai parodo sūkurių susidarymą pavėjui. Panoraminiai srautų modeliai modelio paviršiuje buvo vizualizuoti padengiant specialiais skysčiais arba alyvos ir suodžių mišiniu. Tipiškame pavyzdyje alyvos dalelių vaizdavimas galite pamatyti, kaip paviršiaus srovių linijos pasisuka į vidų nuo priekinio sparno krašto ir teka į liniją, orientuotą maždaug srovės kryptimi. Taip pat stebimos ir kitos juostos, nukreiptos į centrinę modelio liniją.

Šie ryškūs pėdsakai pavėjuje apibūdina skersinę srovę, kurios trimatę struktūrą galima stebėti naudojant lazerinio peilio metodas. Padidėjus atakos kampui, oro srautas teka nuo vėjo nukreipto sparno paviršiaus į pavėjui esantį, sudarydamas sudėtingą sūkurių sistemą. Atkreipkite dėmesį, kad pirminiai sūkuriai su sumažintu slėgiu šerdyje daro teigiamą indėlį į transporto priemonės keliamąją jėgą. Pats lazerinio peilio metodas pagrįstas koherentinės spinduliuotės, išsklaidytos į srautą įvestų kietų arba skystų mikrodalelių, fotografavimu, kurių koncentracijos pasiskirstymą lemia tiriamų srautų struktūra. Darnus šviesos šaltinis susidaro plonos šviesos plokštumos pavidalu, o tai iš tikrųjų ir suteikė metodo pavadinimą. Įdomu tai, kad reikiamo vaizdo kontrasto užtikrinimo požiūriu įprastos vandens mikrodalelės (rūkas) pasirodo labai veiksmingos.

SHADOW TEPLERIO METODAS

Vokiečių mokslininkas A. Tepleris dar 1867 metais pasiūlė optinių nehomogeniškumų aptikimo skaidriose terpėse metodą, kuris iki šiol neprarado savo aktualumo moksle ir technikoje. Visų pirma, jis plačiai naudojamas tiriant oro srauto tankio pasiskirstymą, kai vėjo tuneliuose teka orlaivių modeliai.
Vieno iš metodo įgyvendinimo variantų optinė schema parodyta paveikslėlyje. Spindulių pluoštas iš plyšinio šviesos šaltinio lęšių sistema nukreipiamas per tiriamą objektą ir sufokusuojamas į nepermatomo ekrano kraštą (vad. foucault peilis). Jei tiriamame objekte optinių nehomogeniškumo nėra, tai visi spinduliai vėluoja peiliu. Esant nehomogeniškumui, spinduliai bus išsibarstę, o dalis jų, nukrypę, pereis virš peilio krašto. Pastačius projekcinį lęšį už Foucault peilio plokštumos, šie spinduliai gali būti projektuojami į ekraną (nukreipti į kamerą) ir gaunamas nehomogeniškumo vaizdas.
Manoma, kad paprasčiausia schema leidžia mums vizualizuoti vidutinio tankio gradientai, statmenai peilio kraštui, o tankio gradientai išilgai skirtingos koordinatės lemia vaizdo poslinkį išilgai krašto ir nekeičia ekrano apšvietimo. Yra įvairių Toeplerio metodo modifikacijų. Pavyzdžiui, vietoj peilio sumontuotas optinis filtras, susidedantis iš lygiagrečių skirtingų spalvų juostelių. Arba naudojama apvali diafragma su spalvotais sektoriais. Šiuo atveju, nesant nehomogeniškumo, spinduliai iš skirtingų taškų praeina per tą pačią diafragmos vietą, todėl visas laukas nuspalvinamas ta pačia spalva. Nehomogeniškumo atsiradimas sukelia spindulių, einančių per skirtingus sektorius, nuokrypį, o skirtingų šviesos nuokrypių taškų vaizdai nudažomi atitinkamomis spalvomis.

Tam tikromis sąlygomis sūkurių šerdys gali subyrėti, o tai sumažina sparno pakėlimą. Šis procesas, vadinamas sūkuriu, vystosi „burbulo“ arba „spiralės“ pavidalu, o vizualūs skirtumai tarp kurių matyti nuotraukoje, darytoje naudojant fluorescencinių dažų įpurškimą. Paprastai sūkurio išsiliejimo burbulo režimas yra prieš spiralinio tipo skilimą.

Naudingos informacijos apie viršgarsinio srauto spektrus aplink orlaivį pateikia shadow toepler metodas. Jo pagalba vizualizuojami dujų srautų heterogeniškumas, ypač aiškiai matomos smūginės ir retinimo bangos.

Žingsnių atskyrimas

Nešiklio ir orbitos pakopų atskyrimas yra viena iš sunkiausių užduočių, svarstytų vykdant ELAC-EOS projektą. Siekiant saugaus manevravimo, šis skrydžio etapas reikalauja ypač kruopštaus tyrimo. Įvairių jo fazių skaitiniai tyrimai buvo atlikti Miuncheno technikos universiteto SFB 255 centre, o visi eksperimentiniai darbai – Rusijos mokslų akademijos Sibiro filialo Teorinės ir taikomosios mechanikos institute. T-313 viršgarsinio vėjo tunelio bandymai apėmė visos konfigūracijos srauto vizualizavimą ir aerodinaminių charakteristikų bei paviršiaus slėgio matavimus etapų atskyrimo metu.

ELAC 1C apatinės pakopos modelis nuo originalios ELAC 1 versijos skyrėsi negilaus gylio skyriumi, kuriame orbitinė pakopa turėtų būti kilimo ir pakilimo metu. Kompiuterinis modeliavimas atliktas atvažiuojančio srauto Macho skaičiumi М = 4,04, Reinoldso skaičiui Re = 9,6 10 6 ir nuliniam EOS modelio atakos kampui.

Pastebėtas geras skaičiuotinių ir eksperimentinių duomenų sutapimas, patvirtinantis skaitinio sprendimo patikimumą numatant hipergarsinius srautus. Šiame puslapyje pateikiamas apskaičiuoto Macho skaičių (greičių) pasiskirstymo sraute atskyrimo proceso metu paveikslo pavyzdys. Abu etapai rodo smūgines bangas ir vietinį retėjimą. Galinėje ELAC 1C konfigūracijos dalyje iš tikrųjų vakuumo nebus, nes ten bus įrengtas hipergarsinis reaktyvinis variklis.

Apskritai galima teigti, kad dviejų pakopų ELAC-EOS sistemos aerodinaminės koncepcijos tyrimai, inicijuoti Vokietijos tyrimų draugijos DFG, buvo sėkmingi. Atlikus platų teorinių ir eksperimentinių darbų kompleksą, kuriame dalyvavo Europos, Azijos, Amerikos ir Australijos mokslo centrai, buvo atliktas pilnas konfigūracijos, galinčios horizontaliai kilti ir nusileisti standartiniame oro uoste, skaičiavimas, aerodinaminės skrydžio problemos. esant mažam, buvo išspręstas viršgarsinis ir ypač hipergarsinis greitis.

Šiuo metu akivaizdu, kad norint sukurti perspektyvų aviacijos ir kosmoso transportą, reikia atlikti išsamesnius tyrimus, susijusius su hipergarsinių reaktyvinių variklių, patikimai veikiančių įvairiais skrydžio greičiais, kūrimo, didelio tikslumo valdymo sistemų, skirtų tarpsnio atskyrimo ir tūpimo procesams. orbitinis modulis, naujos aukštos temperatūros medžiagos ir kt. Visų šių sudėtingų mokslinių ir techninių problemų sprendimas neįmanomas be skirtingų šalių mokslininkų pastangų. O šio projekto patirtis tik patvirtina, kad ilgalaikis tarptautinis bendradarbiavimas tampa neatsiejama aviacijos ir kosmoso tyrimų dalimi.

Literatūra

Kharitonov A.M., Krause E., Limberg W. ir kt. // J. Eksperimentai su skysčiais. 1999. V. 26. P. 423.

Brodetsky M.D., Kharitonov A.M., Krause E. ir kt. // J. Eksperimentai su skysčiais. 2000. V. 29. P. 592.

Brodetsky M.D., Kharitonov A.M., Krause E. ir kt. //Proc. X Int. Aerofizinių tyrimų metodų konferencija. Novosibirskas. 2000. V. 1. P. 53.

Krause E., Brodetsky M.D., Kharitonov A.M. //Proc. WFAM kongrese. Čikaga, 2000 m.

Brodetsky M.D., Krause E., Nikiforov S.B. ir kiti // PMTF. 2001. T. 42. S. 68.

Kuzminova Anastasija Olegovna
Amžius: 14 metų
Studijų vieta: Vologda, SM "Vidurinė mokykla Nr. 1 su giliomis anglų kalbos studijomis"
Miestas: Vologda
Lyderiai: Chuglova Anna Bronislavovna, SM „Vidurinė mokykla Nr. 1 su giliomis anglų kalbos studijomis“ vyresniųjų klasių fizikos mokytoja;
Kuzminovas Olegas Aleksandrovičius.

Istorinis tiriamasis darbas šia tema:

KOKIA OROKOSMINIO TRANSPORTO ATEITIS?

Planas:

• 1. Įvadas
• 2. Pagrindinis korpusas
• 2.1 Orlaivių ir erdvėlaivių kūrimo istorija;
• 2.2 Perspektyvūs ateities transporto laivai;
• 2.3 Pagrindinės pažangių transporto sistemų (PTS) naudojimo ir plėtros kryptys;
• 3. Išvada
• 4. Informacijos šaltiniai.

1. Įvadas

Pirmą kartą K. E. Ciolkovskis suformulavo kosmoso tyrimų programą, kurioje pagrindinis vaidmuo tenka kosminio transporto sistemoms. Šiuo metu kosminis transportas naudojamas: planetų ir kosmoso moksliniai tyrinėjimai, karinių problemų sprendimas, dirbtinių žemės palydovų paleidimas, orbitinių stočių ir pramonės kūrimas ir priežiūra, prekių gabenimas kosmose, taip pat kosminio turizmo plėtra.

Erdvėlaivis - yra orlaivis, skirtas žmonėms skraidyti ir kroviniams gabenti kosmose. Erdvėlaiviai, skirti skraidymui artimomis Žemės orbitomis, vadinami palydoviniais laivais, o skristi į kitus dangaus kūnai- tarpplanetiniai laivai. Pradiniame etape transporto erdvėlaiviai demonstravo kosminių technologijų galimybes ir individualių taikomųjų problemų sprendimą. Šiuo metu jie susiduria su pasauliniais praktiniais uždaviniais, kuriais siekiama efektyviai ir ekonomiškai išnaudoti erdvę.

Norint pasiekti šiuos tikslus, būtina išspręsti šias užduotis:

Universalių, daugkartinio naudojimo erdvėlaivių kūrimas;

Efektyvesnio ir nebrangesnio kuro jėgainių naudojimas;

PTS keliamosios galios padidėjimas;

Ekologinė ir biologinė laivų sauga.

Aktualumas:

Ateities aerokosminio transporto sukūrimas leis:

- skristi į itin ilgus, praktiškai neribotus atstumus;

- aktyviai tyrinėti artimą Žemės erdvę ir kitas planetas;

- stiprinti mūsų valstybės gynybinį pajėgumą;

- kosminių elektrinių ir pramonės kūrimas;

- didelių orbitinių kompleksų kūrimas;

- išgauti ir apdoroti Mėnulio ir kitų planetų mineralus;

- Žemės ekologinių problemų sprendimas;

- dirbtinių žemės palydovų paleidimas;

- plėtoti aviacijos turizmą.

Tikslai ir siekiai:

- studijuoti erdvėlaivių kūrimo istoriją Rusijoje ir JAV;

- atlikti lyginamąją ateities aerokosminio transporto panaudojimo analizę;

- apsvarstyti pagrindines PTS (perspektyvių transporto sistemų) naudojimo kryptis;

- nustatyti transporto sistemų plėtros perspektyvas.

2. Pagrindinė dalis.

2.1 Orlaivių ir erdvėlaivių kūrimo istorija.

1903 metais rusų mokslininkas K.E. Ciolkovskis sukonstravo raketą tarpplanetiniam ryšiui.

Vadovaujant Sergejui Pavlovičiui Korolevui, pirmasis pasaulyje raketa R-7 („Vostok“), kuris 1957 metų spalio 4 dieną į kosmosą paleido pirmąjį dirbtinį Žemės palydovą, o 1961 metų balandžio 12 dieną erdvėlaivis pirmą kartą išskrido į kosmosą.

„Vostok“ raketas pakeitė naujos kartos vienkartiniai erdvėlaiviai: „Sojuz“, „Progress“ ir „Proton“, jų konstrukcija pasirodė paprasta, patikima ir pigi, naudojama iki šiol, o artimiausiu metu bus naudojama.

"sąjunga" Ji labai skyrėsi nuo „Vostok“ raketos savo dideliu dydžiu, vidiniu tūriu ir naujomis borto sistemomis, kurios leido išspręsti problemas, susijusias su orbitinių stočių kūrimu. Pirmasis raketos paleidimas įvyko 1967 metų balandžio 23 dieną. Erdvėlaivio Sojuz pagrindu buvo sukurta transporto nepilotuojamų krovininių erdvėlaivių serija « Progresas", kuri užtikrino krovinio pristatymą į kosminę stotį. Pirmasis paleidimas įvyko 1978 m. sausio 20 d. "Protonas"- sunkiosios klasės raketa (LV), skirta orbitinėms stotims, pilotuojamiems erdvėlaiviams, sunkiems Žemės palydovams ir tarpplanetinėms stotims paleisti į kosmosą. Pirmasis paleidimas įvyko 1965 m. liepos 16 d.

Tarp Amerikos erdvėlaivių norėčiau pažymėti "Apollo"- vienintelis ant Šis momentas istorijoje buvę erdvėlaiviai, kuriais žmonės paliko žemos Žemės orbitos ribas, įveikė Žemės gravitaciją, sėkmingai išlaipino astronautus Mėnulyje ir grąžino juos į Žemę. Laivą sudaro pagrindinis blokas ir Mėnulio modulis (nusileidimo ir kilimo etapai), kuriame astronautai leidžiasi ir kyla iš Mėnulio. 1968–1975 metais į dangų buvo paleista 15 erdvėlaivių.

Tolimajame aštuntajame dešimtmetyje inžinieriai svajojo sukurti ateities erdvėlaivius, kurie galėtų gabenti krovinius ir žmones į orbitą, o paskui saugiai grįžti į Žemę ir vėl pradėti eksploatuoti. Amerikos plėtra buvo daugkartinio naudojimo transporto laivas "Kosminis laivas" kurį planuota naudoti kaip šaudyklą tarp Žemės ir artimos Žemės orbitos, gabenanti naudingus krovinius ir žmones pirmyn ir atgal.. Skrydžiai į kosmosą nuo 1981 metų balandžio 12 dienos iki 2011 metų liepos 21 dienos buvo atlikti 135 kartus.

Daugkartinio naudojimo transporto sparnuotas erdvėlaivis tapo sovietų ir rusų plėtra "Buran". Svarbus žingsnis kosmoso tyrinėjimo link buvo universalios daugkartinio naudojimo kosminių raketų sistemos „Energia-Buran“ sukūrimas. Jį sudaro sunkiasvorė nešėja „Energia“ ir orbitinis daugkartinio naudojimo erdvėlaivis „Buran“.

Šis laivas į orbitą gali išgabenti iki 30 tonų krovinių. Orbitinis laivas „Buran“ skirtas transporto ir karinėms užduotims, taip pat orbitinėms operacijoms kosmose atlikti. Atlikęs užduotis, laivas geba savarankiškai nusileisti atmosferoje ir horizontaliai nusileisti aerodrome. Pirmasis skrydis buvo atliktas 1988 metų lapkričio 15 dieną. Daugkartinio naudojimo erdvėlaivių projektai yra brangūs, o šiuo metu mokslininkai tobulina ir mažina eksploatacines išlaidas, o tai leis ateityje efektyviai naudoti tokio tipo erdvėlaivius kuriant kosminę gamybą, daugkartinio naudojimo erdvėlaiviai bus ekonomiški, nes intensyviai eksploatuojami. bus reikalingos transporto sistemos.

2.2 Perspektyvūs ateities transporto laivai.

Šiuo metu kosmoso pramonė nestovi vietoje ir kuriama daug naujų ir perspektyvių ateities transporto laivų:

Kosminių raketų kompleksas „Angara“– kuriama perspektyvių modulinio tipo nešančiųjų raketų šeima su daugkartinio naudojimo deguonies-žibalo varikliais. Manoma, kad raketos yra 4 klasių (lengvos, vidutinės, sunkios ir ypač sunkios). Šios raketos galia realizuojama naudojant skirtingą universalių raketų modulių skaičių (nuo 1 iki 7), priklausomai nuo raketos klasės. Pirmasis lengvosios klasės raketos paleidimas įvyko 2014 m. liepos 9 d. Sunkiosios klasės raketos Angara-5 paleidimas įvyko 2014 metų gruodžio 23 dieną.

Nešančiosios raketos „Angara“ pranašumai:

- greitas raketos surinkimas iš paruoštų modulių, priklausomai nuo reikiamos keliamosios galios;

- raketos paleidimas pritaikytas iš Rusijos kosmodromo;

- raketa yra visiškai pagaminta iš rusiškų komponentų;

- naudojamas aplinkai nekenksmingas kuras;

- ateityje planuojama gaminti daugkartinį pirmos pakopos variklį.

Daugkartinio naudojimo transporto sistemos ("Rus"). Perspektyvus sukomplektuotas transporto sistema(PPTS) „Rus“ yra daugiafunkcis pilotuojamas daugkartinis erdvėlaivis. PPTS bus pagamintas pagal bazinio laivo modulinę konstrukciją iš funkciškai užbaigtų elementų - grįžtamosios transporto priemonės ir variklio skyriaus. Laivas planuojamas be sparnų, su daugkartine grąžinama nupjautos kūgio formos dalimi. Pirmasis paleidimas planuojamas 2020 m.

Sukurta atlikti šias užduotis:

- nacionalinio saugumo užtikrinimas;

- netrukdomas patekimas į erdvę;

- plečiant kosminės gamybos uždavinius;

- skrydis ir nusileidimas mėnulyje.

Pilotuojamas daugkartinis erdvėlaivis „Orion“(JAV).

Laivas planuojamas be sparnų, su daugkartine grąžinama nupjautos kūgio formos dalimi. Sukurta žmonėms ir kroviniams pristatyti į kosmosą, taip pat skrydžiams į Mėnulį ir Marsą. Pirmasis paleidimas įvyko 2014 m. gruodžio 5 d. Laivas pasitraukė iki 5,8 tūkstančio km atstumo ir grįžo atgal į Žemę. Grįždamas laivas per tankius atmosferos sluoksnius praplaukė 32 tūkst. km/h greičiu, o laivo paviršiaus temperatūra siekė 2,2 tūkst. Erdvėlaivis išlaikė visus bandymus, vadinasi, tinka skrydžiams su žmonėmis dideliais atstumais. Skrydžių į kitas planetas pradžia planuojama 2019-2020 metais.

Daugkartinio naudojimo transporto erdvėlaivisdrakonas Erdvė X“ (JAV).

Skirtas kroviniams ir žmonėms vežti. Pirmasis skrydis įvyko 2010 m. gruodžio 1 d. Laive gali būti iki 7 žmonių įgula ir 2 tonos krovinių. Skrydžio trukmė: nuo 1 savaitės iki 2 metų. Sėkmingai eksploatuojama ir planuojama įvairių modifikacijų transporto laivo gamyba. Pagrindinis trūkumas – brangi tokio tipo erdvėlaivių eksploatacija. Netolimoje ateityje „Dragon Space X“ planuoja pakartotinai panaudoti pirmąjį ir antrąjį etapus, o tai žymiai sumažins kosminių startų išlaidas.

Apsvarstykite perspektyvius transporto erdvėlaivius, kurie skris dideliais atstumais .

Tarpplanetinis erdvėlaivis „Piligrimas“. JAV buvo sukurta NASA (Nacionalinės aeronautikos ir kosmoso administracijos) programa, skirta sukurti tarpplanetinį erdvėlaivį, pagrįstą miniatiūriniu branduoliniu reaktoriumi. Planuojama, kad galios varomoji sistema bus sujungta ir branduolinis reaktorius pradės veikti laivui išplaukus iš žemės orbitos. Be to, po atliktos misijos laivas bus pastatytas į trajektoriją, kuria jis tols nuo mūsų žemės. Šio tipo elektrinės yra labai patikimos ir neturės neigiamos įtakos aplinkąžemė.

Mūsų šalis yra pasaulinė kosmoso energetikos lyderė. Šiuo metu kuriama transporto ir energetikos modulis megavatų klasės atominės elektrinės pagrindu. Šioje programoje dirba beveik visas Rusijos mokslinis potencialas. Erdvėlaivio su atomine elektrine paleidimas planuojamas 2020 m. Tokio tipo elektrinės galės dirbti ilgą laiką be degalų papildymo. Transporto laivai su atominėmis elektrinėmis (atominė elektrinė) galės skristi į itin ilgus, praktiškai neribotus atstumus, leis tyrinėti giliąją erdvę.

Perspektyvių erdvėlaivių lyginamoji lentelė.

Erdvėlaivis		Šalis	Skrydžio diapazonas	Variklis	keliamoji galia	Pirmoji paleidimo data
Kosminių raketų kompleksas "Angara"	Paleidimo transporto priemonė (daugkartinio naudojimo)			Deguonis-žibalas	Nuo 1,5 iki 35 t
Daugkartinio naudojimo transporto sistemos "Rusas"	Valdomas, daugkartinis		planetinis; Mėnulis, Marsas	kuro
"Orionas"	Valdomas, daugkartinis		Mėnulis, Marsas
« Dragon SpaceX»	Valdomas, daugkartinis
"Piligrimas"	daugkartinio naudojimo		planetinis	Branduolinis, kombinuotas
Transporto ir energetikos modulis	daugkartinio naudojimo		ilgas atstumas	Branduolinis, kombinuotas

Perspektyviausias ateities transporto laivas – laivas su atomine elektrine, nes. jis turi daug energijos sunaudojantį variklį ir gali skristi itin didelius atstumus. Branduolinė sistema 3 kartus pranašesnė už įprastus įrenginius. Išsprendę saugaus eksploatavimo problemas, tokio tipo erdvėlaiviai galės padaryti proveržį kosminės erdvės tyrime.

2.3 Pagrindinės PTS (perspektyvios transporto sistemos) naudojimo ir plėtros kryptys

Pagrindinės PTS naudojimo sritys
Mokslinis		Pramoninis				Turistas	Karinis
Kosmoso ir kitų planetų tyrinėjimas	Tyrimai ir mokslinis darbas kosmose	Krovinių ir Žemės palydovų paleidimas į žemą Žemės orbitą	Orbitinių kompleksų statyba ir priežiūra	Kosminių elektrinių ir pramonės kūrimas ir priežiūra	Naudingųjų krovinių perkėlimas iš kitų planetų

Norint sukurti ateities kosminį transportą, būtina išspręsti šias užduotis:

- transporto priemonės elektrinės turėtų būti aprūpintos talpesniais energijos šaltiniais, palyginti su šiuo metu naudojamu kuru (atominės elektrinės, plazminiai ir joniniai varikliai);

- perspektyvios elektrinės turėtų būti modulinės, priklausomai nuo skrydžių diapazono. Elektrinės turi būti mažos, vidutinės ir didelės galios. Mažas – skirtas aptarnauti artimas Žemės orbitas, vidutinis – krovinių gabenimui į Mėnulį ir kitas šalia esančias planetas, didelis – tarpplanetinių kompleksų skrydžiams į Marsą ir kitas tolimas planetas. Tarpplanetiniai pilotuojami kompleksai dideliems atstumams dėl didelio svorio turi būti surenkami iš modulių, esančių netoli Žemės orbitoje. Šių modulių prijungimas turėtų būti atliekamas automatiškai, be žmogaus įsikišimo.

- perspektyvios sistemos turėtų būti labai patikimos, kad būtų užtikrinta aplinkos sauga;

Erdvėlaiviai turi būti valdomi pilotuojamu ir nepilotuojamu režimu, su galimybe valdyti nuotoliniu būdu iš Žemės. Kad galėtų atlikti pilotuojamus skrydžius, kosminiai tarpplanetiniai laivai turi turėti visų tipų apsaugą, kad visi įgulos nariai normaliai egzistuotų.

3. Išvada

Straipsnyje pateikiami naujausių perspektyvių Rusijos ir JAV transporto sistemų, kurios bus kuriamos pagal šiuos principus, pavyzdžiai:

Universalus modulinis dizainas;

Energiją taupančių elektrinių naudojimas;

Galimybė surinkti modulius erdvėje;

Aukštas transporto priemonių automatizavimo lygis;

Galimybė valdyti nuotolinio valdymo pultą;

Aplinkos sauga;

Saugus laivo ir įgulos narių eksploatavimas.

Išsprendus šias problemas, PTS leis aktyviai tyrinėti kosminę erdvę, kosmose kurti gamybinius įrenginius, plėtoti kosminį turizmą, spręsti mokslinius ir karinius uždavinius.

Nepaisant to, kad mums pavyko surinkti daug informacijos, norėčiau tęsti darbą šiose srityse:

Naujų kuro rūšių pritaikymas PTS;

Ateities erdvėlaivių saugaus veikimo sistemų tobulinimas.

4. Informacijos šaltiniai:

1. Angara – paleidimo raketa, – Vikipedija – nemokama interneto enciklopedija, https://ru.wikipedia.org/wiki/angara_(launch vehicle), žiūrėta 2014-11-29;

2. Grjaznovas G.M. Kosminė atominė energija ir naujos technologijos (Direktoriaus pastabos), - M: FSUE "TsNIIatominform", 2007;

3. Emelyanenkovas A. Vilkikas be gravitacijos, - Rossiyskaya Gazeta, http://www.rg.ru/2012/10/03/raketa.html, žiūrėta 2014 12 01;

4. Sergejus Pavlovičius Korolevas, - Vikipedija - laisva enciklopedija, https://ru.wikipedua.org/wiki/Korolev,_Sergey Pavlovich, žiūrėta 2014-11-28;

5. Erdvėlaivis „Orion“, – Objektas X, už matomo, http://www.objectiv-x.ru/kosmicheskie-korabli-buduschego/kosmicheskiy_korabl_orion.html, žiūrėta 2014-12-02;

6. Erdvėlaivis Rus, - Lens X, anapus matomo, http://www.objectiv-x.ru/kosmicheskie-korabli-buduschego/kosmicheskij-korabl-rus.html, žiūrėta 2014-12-02;

7. V. P. Legostajevas, V. A. Lopota ir V. V. Sinyavskis, Akustas. Kosminių atominių elektrinių ir branduolinių elektrinių varomųjų sistemų panaudojimo perspektyvos ir efektyvumas – Kosmoso inžinerija ir technologija Nr. 1, 2013 m., Raketų ir kosmoso korporacija „Energija“ pavadinta. S.P.Koroleva, http://www.energia.ru/ktt/archive/2013/01-01.pdf, žiūrėta 2014-11-23;

8. Perspective manned transport system, Wikipedia – nemokama interneto enciklopedija, https://ru.wikipedia.org/wiki/promising_manned_trinasport_system, žiūrėta 2014-11-24;