Acasă Crap Care este viitorul transportului aerospațial. Călătoria interstelară nu este o fantezie

Care este viitorul transportului aerospațial. Călătoria interstelară nu este o fantezie

Ne-am obișnuit de mult să avem opriri transport public nu departe de casă, până la plecarea zilnică din cea mai apropiată gară a zeci de trenuri, zboruri din aeroporturi. Opriți transportul public - și lumea cu care suntem obișnuiți se va prăbuși pur și simplu! Dar, obișnuindu-ne cu comoditatea, începem să cerem și mai mult! Ce dezvoltare ne așteaptă?

Autostradă - conducte

Traficul înfiorător este una dintre principalele probleme în toate zonele metropolitane. Acestea sunt adesea cauzate nu numai de organizarea slabă a nodurilor de transport și a autostrăzilor, ci și de condițiile meteorologice. De ce să mergi departe: ninsorile rusești duc adesea la prăbușirea drumurilor.

Una dintre cele mai eficiente soluții este de a ascunde cea mai mare parte a fluxurilor de trafic în subteran. Numărul și dimensiunea tunelurilor auto a crescut de-a lungul anilor. Dar sunt scumpe și limitate în dezvoltare de peisaj. Aceste probleme pot fi rezolvate prin inlocuirea tunelurilor cu tevi!

Henry Lew, un inginer și constructor american, și-a propus deja proiectul pentru o conductă pentru transport. Acesta va putea transporta containere mari de marfă conduse de electricitate. Considerat proiectul său pentru utilizare în New York, renumit pentru ambuteiajele sale uriașe. Numai în acest oraș, mutarea traficului de marfă în conducte va reduce traficul vehiculelor cu zeci de miliarde de mile în doar un an. Ca urmare, situația ecologică se va îmbunătăți, sarcina pe autostrăzile metropolei va scădea. Nu trebuie să uităm de siguranța și promptitudinea livrării mărfurilor.

De asemenea, este posibil să transportați oameni în astfel de conducte. Un sistem similar de transport de pasageri a fost propus de Elon Musk, un milionar american. „Hyperloop”-ul Măștii va include un sistem de conducte situate pe pasajele supraterane, al căror diametru va depăși câțiva metri. Este planificat să se mențină o presiune scăzută în ele. Se plănuiește mutarea capsulelor în țevi, zburând chiar deasupra fundului datorită aerului pompat acolo. Viteza capsulelor, grație unui impuls electromagnetic, poate ajunge la șase sute de kilometri într-o jumătate de oră.

Zboruri cu trenul

Trenurile se vor dezvolta, devenind mai spațioase și mai rapide. Ei discută deja despre un proiect de amploare incredibilă al unei autostrăzi de la Londra la Beijing, pregătit de chinezi. Ei vor să construiască un drum de mare viteză, cu o lungime de la opt până la nouă mii de kilometri până în 2020.

Trenurile vor trece pe sub Canalul Mânecii, apoi prin Europa, Rusia, Astana, Orientul îndepărtatși Khabarovsk. De acolo, transferul final la Beijing. Întreaga călătorie va dura câteva zile, limita de viteză este de 320 km/h. Rețineți că rusul „Sapsan” accelerează doar la 250 km/h.

Dar această viteză nu este limita! Trenul Maglev, numit după expresia Levitație magnetică, atinge cu ușurință o viteză de 581 km/h. Susținut de un câmp magnetic în aer, zboară peste șine în loc să călătorească pe ele. În prezent, aceste trenuri sunt un exotic rar. Dar în viitor, această tehnologie poate fi dezvoltată.

Mașină sub apă: nerealist, dar există!

Revoluția este așteptată în transport pe apă... Experții investighează proiecte de vehicule subacvatice de mare viteză, precum și motociclete subacvatice. Ce putem spune despre submarinele individuale!

Un proiect organizat în Elveția numit sQuba a fost creat pentru a dezvolta o mașină originală care să poată intra în apă chiar de pe pistă și, mișcându-se de-a lungul valurilor, chiar să se scufunde în ele! Apoi mașina se poate întoarce cu ușurință pe uscat, continuând să se deplaseze de-a lungul drumului.

Designerii noutății au fost inspirați de unul dintre filmele James Bond. O adevărată mașină subacvatică, expusă la Salonul Auto de la Geneva sub forma unei mașini sport deschise. Acest model este foarte ușor și permite echipajului să părăsească mașina în caz de pericol.

Mișcarea sub apă este asigurată de o pereche de șuruburi situate sub bara de protecție spate, precum și de o pereche de tunuri de apă pivotante în apropierea arcurilor roților din față. Toate acestea funcționează cu ajutorul motoarelor electrice. Desigur, va trebui să adăugați o capotă impermeabilă modelului pentru ca șoferul și pasagerii să nu se ude.

Ești gata să pleci în spațiu?

Aviația, ținând pasul cu alte tipuri de transport, se dezvoltă activ. După ce a abandonat avioanele supersonice precum Concorde, ea a decis să meargă în spațiul cosmic. Designerii britanici lucrează la o navă spațială sau, cu alte cuvinte, la un avion orbital numit „Skylon”.

Va putea să urce de pe aerodrom cu un motor hibrid și să atingă viteza hipersonică, depășește viteza sunetului de peste cinci ori. După ce a ajuns la o altitudine de 26 de kilometri, va trece la alimentarea cu oxigen din propriile rezervoare, iar apoi va ieși în spațiu. Aterizarea este ca și cum ați ateriza un avion. Adică, fără amplificatoare externe, trepte de amplificare sau rezervoare de combustibil pentru reacție. Ai nevoie doar de câteva motoare pentru întregul zbor.

Încă lucrează la o versiune fără pilot a lui Skylon. Un astfel de transportator spațial va putea pune 12 tone de marfă pe orbită. Rețineți că Soyuz, o rachetă rusească, poate suporta doar șapte tone. Este posibil să folosiți o navă spațială, spre deosebire de o rachetă, de multe ori. Ca urmare, costul livrărilor va scădea de 15 ori.

În paralel, designerii se gândesc la versiunea cu echipaj. Prin schimbarea designului compartimentului de marfă, crearea sistemelor de securitate și realizarea ferestrelor, trei sute de pasageri pot fi transportați. În patru ore vor circumnaviga întreaga planetă! Modelul experimental va fi lansat în 2019.

În mod surprinzător, futurologii au descris toate tipurile de transport pe care le-am enumerat în zorii secolului al XX-lea. Ei au sperat că implementarea lor nu este departe. Au greșit cu sincronizarea, în timp ce totul este în stadiul de dezvoltare. Dar avem o mare oportunitate - să devenim în viitor pasagerul unuia dintre miracolele tehnologiei menționate mai sus.

ORIZONTURI DE ȘTIINȚĂ

Aerospațial

transport la VL VI11R GP

Cu o împingere puternică, racheta se ridică vertical de pe rampa de lansare și urcă... Acesta este unul familiar încă din anii 1960. poza se poate scufunda în curând în uitare. Sistemele spațiale de unică folosință și „navetele” ar trebui înlocuite cu o nouă generație de vehicule - aeronave aerospațiale, care vor avea capacitatea de a decolare și a ateriza pe orizontală, ca avioanele convenționale.

H -. , "Л *" -, (/

3. KRAUSE. A. M. Kharitonov

KRAUSE Egon - Profesor emerit, SP 973 până în 1998 - Director al Institutului Aerodinamic al Școlii Tehnice Rhine-Westphalian (GOASh ^ "(Ax ^ n, Germania). Laureat al Premiului Societății Max Dlanck, Ph.D. Doctor al Filialei Siberiei a Academiei Ruse de Științe ~

XAPMTOHCJP Anatoly. Mihailovici - doctor în științe tehnice, profesor de cercetare la Institutul de mecanică teoretică și aplicată, numit după S. A. Khristianovici SB RAS (Novosibirsk). Om de știință onorat al Federației Ruse, laureat al Premiului Consiliului de Miniștri al URSS (1985). Autor și coautor a aproximativ 150 de lucrări științifice și a 2 brevete

Dezvoltarea ulterioară a cosmonauticii este determinată de nevoia de operare intensivă a stațiilor spațiale, de dezvoltarea sistemelor globale de comunicații și navigație și de monitorizarea mediului la scară planetară. În aceste scopuri, țările lider ale lumii dezvoltă avioane spațiale aeriene reutilizabile (VKS), care vor reduce semnificativ costul livrării de bunuri și oameni pe orbită. Acestea vor fi sisteme caracterizate prin capabilități, [dintre care cele mai relevante sunt următoarele:

Utilizare multiplă pentru lansarea mărfurilor de producție și științifice și tehnice pe orbită cu un interval de timp relativ scurt între zboruri repetate;

Restituirea structurilor deteriorate și uzate care împrăștie spațiu;

Salvarea echipajelor stațiilor orbitale și navelor spațiale în situații de urgență;

Recunoașterea urgentă a zonelor cu dezastre naturale și catastrofe oriunde în lume.

În țările cu aerospațial dezvoltat

tehnologiile au făcut progrese mari în domeniul vitezei mari de zbor, care determină potențialul de a crea o gamă largă de avioane hipersonice cu reacție. Există toate motivele să credem că în viitor aeronavele cu pilot vor stăpâni viteze de la numerele Mach M = 4-6 la M = 12-15 (în timp ce recordul M = 6,7, stabilit înapoi în 1967 de aeronava americană experimentală X-15 cu un motor rachetă).

Dacă vorbesc despre aviatie Civila, atunci stăpânirea vitezelor mari este extrem de importantă pentru intensificare transportul de pasageriși conexiuni de afaceri. Hipersonic aeronave de pasageri cu Mach 6 va putea oferi o durată redusă de oboseală a zborului (nu mai mult de 4 ore) pentru rute internaționale cu o rază de acțiune de aproximativ 10 mii km, cum ar fi Europa (Paris) - America de Sud(Sao Paulo), Europa (Londra) - India, SUA (New York) - Japonia. Amintiți-vă că timpul de zbor al supersonicului Concorde de la New York la Paris a fost de aproximativ 3 ore, iar Boeing 747 petrece aproximativ 6,5 ore pe această rută. Aeronava viitorului cu Mach 10

DICTIONAR DE TERMENI AERODINAMICI

Numărul Mach este un parametru care caracterizează de câte ori viteza unei aeronave (sau fluxul de gaz) este mai mare decât viteza sunetului Viteza hipersonică este un termen liber pentru o viteză cu un număr Mach care depășește 4 5 Numărul Reynolds este un parametru care caracterizează relația dintre forțele inerțiale și forțele vâscoase în flux

Unghiul de atac - înclinarea planului aripii față de linia de zbor Socul de compactare (unda de șoc) - o regiune îngustă a curgerii în care are loc o scădere bruscă a vitezei unui flux de gaz supersonic, ceea ce duce la o creștere bruscă a densității Valul de rarefacție este o regiune de curgere în care o scădere bruscă a densității mediului gazos

Schema modelului sistemului aerospațial în două etape E1_AS-EOE. Aceste vehicule vor decola și vor ateriza pe orizontală, la fel ca avioanele convenționale. Se presupune că lungimea configurației la scară maximă va fi de 75 m, iar anvergura aripilor - 38 m.Po: (Reybl, Yakobe, 2005)

în 4 ore vor putea parcurge 16-17 mii km făcând un zbor non-stop, de exemplu, din SUA sau Europa până în Australia.

GTaya mao Tai

Avioanele hipersonice necesită tehnologii noi, care sunt complet diferite de cele inerente aeronavelor moderne și aeronavelor care decolează vertical. Desigur, rachetă

motorul produce multă tracțiune, dar consumă cantități uriașe de combustibil și, în plus, racheta trebuie să poarte oxidantul la bord. Prin urmare, utilizarea rachetelor în atmosferă este limitată la zboruri pe termen scurt.

Dorința de a rezolva aceste probleme tehnice complexe a dus la dezvoltarea diferitelor concepte pentru sistemele de transport spațial. Direcția principală, care este investigată activ de companiile aerospațiale de top din lume, este V CS cu o singură etapă. Un astfel de avion aerospațial, care decolează de pe un aerodrom convențional, poate furniza o sarcină utilă de aproximativ 3% din greutatea la decolare pe orbita joasă a pământului. Un alt concept pentru sistemele reutilizabile este aparatul în două etape. În acest caz, prima etapă este echipată cu un motor cu reacție de aer, iar a doua este una orbitală, iar separarea etapelor se realizează în intervalul de numere Mach de la 6 la 12 la altitudini de aproximativ 30 km.

1980-1990 Proiectele VKS au fost dezvoltate în SUA (NASP), Anglia (HOTOL), Germania (Sänger), Franța (STS-2000, STAR-H), Rusia (VKS NII-1, Spiral, Tu-2000). În 1989, la inițiativa Societății Germane de Cercetare (DFG), au început cercetările comune a trei centre germane:

Școala tehnică renan-westfaliană din Aachen, Universitatea Tehnică din München și Universitatea din Stuttgart. Aceste centre, sponsorizate de DFG, au desfășurat un program de cercetare pe termen lung care a inclus studiul aspectelor fundamentale necesare pentru proiectarea sistemelor de transport spațial, precum ingineria generală, aerodinamica, termodinamica, mecanica zborului, motorul, materialele etc. o parte a lucrărilor de aerodinamică experimentală a fost realizată în cooperare cu Institutul de Mecanică Teoretică și Aplicată. S. A. Khristianovici SB RAS. Organizarea si coordonarea tuturor lucrări de cercetare realizat de un comitet, care timp de zece ani a fost condus de unul dintre autorii acestui articol (E. Krause). Aducem în atenția cititorului câteva dintre cele mai ilustrative materiale vizuale care ilustrează unele dintre rezultatele obținute în cadrul acestui proiect în domeniul aerodinamicii.

Zborul sistemului ELAC-EOS în două etape ar trebui să acopere cea mai largă gamă de viteze: de la depășirea barierei de sunet (M = 1) până la separarea etapei orbitale (M = 7) și intrarea acesteia pe orbita joasă a pământului ( M = 25). Pentru: (Rable, Jacobe, 2005)

Bariera fonică Număr Mach

ORIZONTURI DE ȘTIINȚĂ

Model mare ELAC 1 (mai mult de 6 m lungime) în secțiunea de testare a tunelului eolian de mică viteză germano-olandez DNW. Pentru: (Rable, Jacobe, 2005)

Aaóóñóó "i áí ^ áóáy ñeñóálá ELAC-EOS

Pentru cercetare, a fost propus conceptul de vehicul aerospațial în două etape (etapa purtătoare a fost numită ELAC în germană, orbital - EOS). Combustibilul este hidrogen lichid. S-a presupus că configurația ELAC la scară completă ar avea o lungime de 75 m, o anvergură a aripilor de 38 m și o înălțime mare r / cap. Lungimea etajului EOS este de 34 m, iar anvergura aripilor este de 18 m. Etapa orbitală are un nas eliptic, o carcasă centrală cu o latură superioară semicilindrică și o chilă în planul de simetrie. Pe suprafața superioară a primei trepte există o adâncitură în care se află treapta orbitală în timpul urcării. Deși puțin adânc, la viteze hipersonice în timpul separării (M = 7) are un efect semnificativ asupra caracteristicilor curgerii.

Pentru studii teoretice și experimentale, au fost proiectate și fabricate mai multe modele ale stadiilor purtătoare și orbitale la o scară de 1: 150. Pentru testele la viteze mici în tunelul eolian germano-olandez DNW s-a realizat o machetă mare a configurației investigate la scară 1:12 (lungime peste 6 m, greutate aproximativ 1600 kg).

Aegóáeegáóey ñaáSógaóeá

Zborul cu viteză supersonică este foarte dificil pentru un cercetător, deoarece este însoțit de formarea undelor de șoc, sau unde de șoc, iar aeronava într-un astfel de zbor trece prin mai multe regimuri de curgere (cu diferite structuri locale), însoțite de o creștere a fluxurile de căldură.

Această problemă din proiectul ELAC-EOS a fost investigată atât experimental, cât și numeric. Majoritatea experimentelor au fost făcute în aerodinamică.

Modelul ulei-funingine al curbelor de pe suprafața modelului ELAC 1, obținut într-un tunel eolian T-313 al Institutului de Mecanică Teoretică și Aplicată, SB RAS. Conform: (Krause et al., 1999)

Compararea rezultatelor simulării numerice a structurilor vortex de pe partea sub vânt a modelului E1.AC 1 (dreapta) și vizualizarea experimentală prin metoda cuțitului laser (stânga). Rezultatele calculelor numerice au fost obținute prin rezolvarea ecuațiilor Navier-Stokes pentru flux laminar la numărul Mach M = 2, numărul Reynolds Je = 4 10e și unghiul de atac a = 24 °. Modelele de vortex calculate sunt similare cu cele observate experimental; există diferențe în formele transversale ale vârtejurilor individuale. Rețineți că fluxul de intrare este perpendicular pe planul imaginii. Po: (EKOTERD e? A /., 1996)

horn T-313 ITAM SB RAS în Novosibirsk. Numărul Mach în flux liber din aceste experimente a variat în intervalul 2< 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.

Rezultatele obținute demonstrează clar, printre altele, formarea de vârtejuri pe partea sub vânt. Modelele panoramice ale curenților de pe suprafața modelului au fost vizualizate prin acoperire cu fluide speciale sau amestec de ulei și ulei. Într-un exemplu tipic de imagine ulei/ulei, liniile de curgere ale suprafeței sunt văzute curlându-se spre interior de la marginea anterioară a aripii și curgând într-o linie orientată aproximativ în direcția curgerii. Există și alte dungi îndreptate spre linia centrală a modelului.

Aceste urme clare pe partea sub vânt caracterizează fluxul încrucișat, a cărui structură tridimensională poate fi observată folosind metoda cuțitului laser. Odată cu creșterea unghiului de atac, fluxul de aer curge de la suprafața aripii din vânt către suprafața sub vânt, formând un sistem complex de vortex. Rețineți că vortexurile primare cu presiune redusă în miez au o contribuție pozitivă la ridicarea navei spațiale. Metoda cuțitului laser în sine se bazează pe fotografiarea radiației coerente împrăștiate

Bulă vortex în stare de tranziție

spirală vortex complet dezvoltată

Dezintegrarea vârtejurilor de pe partea sub vânt a configurației ELAC 1 a fost vizualizată prin injectarea de vopsea fluorescentă. Pentru: (Stromberg, Limberg, 1993)

¡EU SUNT ORIZONTELE ȘTIINȚEI

pe microparticule solide sau lichide introduse în flux, a căror distribuție a concentrației este determinată de structura fluxurilor studiate. O sursă de lumină coerentă se formează sub forma unui plan subțire de lumină, care, de fapt, a dat numele metodei. Interesant, din punctul de vedere al asigurării contrastului necesar de imagine, microparticulele de apă obișnuită (ceață) sunt foarte eficiente.

În anumite condiții, miezurile vortex se pot prăbuși, ceea ce reduce portanța aripii. Acest proces, numit perturbare vortex, se dezvoltă

de tip „bulă” sau „spirală”, ale căror diferențe vizuale sunt demonstrate de o fotografie realizată cu o injecție de vopsea fluorescentă. De obicei, regimul de bule de stripare vortex precede dezintegrarea spirală.

Informatii utile pe spectrele fluxului supersonic în jurul aeronavei este dat de metoda umbrei Topler. Cu ajutorul acestuia, sunt vizualizate neomogenitățile fluxurilor de gaze, iar undele de șoc și undele de rarefacție sunt vizibile în mod deosebit.

Obiectivul principal al obiectivului de proiecție Ecran (aparat foto)

Sursă de lumină V g H Neomogenitate Cuțit Foucault „I

METODA UMBĂ TEPLER

Schema optică a uneia dintre implementările metodei este prezentată în figură. Un fascicul de raze de la o sursă de lumină cu fantă este direcționat de un sistem de lentile prin obiectul studiat și se concentrează pe marginea unui ecran opac (așa-numitul cuțit Foucault). Dacă nu există neomogenități optice în obiectul investigat, atunci toate razele sunt întârziate de cuțit. În prezența neomogenităților, razele se vor împrăștia, iar unele dintre ele, deviate, vor trece deasupra muchiei cuțitului. Prin plasarea unei lentile de proiecție în spatele planului cuțitului Foucault, puteți proiecta aceste raze pe ecran (direct în cameră) și puteți obține o imagine a neregulilor.

Schema considerată cea mai simplă face posibilă vizualizarea gradienților de densitate ai mediului perpendicular pe marginea cuțitului, în timp ce gradienții de densitate de-a lungul celeilalte coordonate duc la o deplasare a imaginii de-a lungul marginii și nu modifică iluminarea ecranului. . Există diverse modificări ale metodei Toepler. De exemplu, în locul unui cuțit, este instalat un filtru optic, format din dungi paralele de diferite culori. Sau se folosește o deschidere circulară cu sectoare colorate. În acest caz, în absența neomogenităților, razele din puncte diferite trec prin același loc al diafragmei, astfel încât întreg câmpul este colorat într-o singură culoare. Apariția neregulilor provoacă deviația razelor care trec prin diferite sectoare, iar imaginile punctelor cu deviație diferită a luminii sunt colorate în culorile corespunzătoare.

Soc la cap

Fan al undelor de rarefacție

Soc de compactare

Acest model de umbră al fluxului din jurul modelului EbAC 1 a fost obținut prin metoda optică Toepler într-un tunel de vânt supersonic din Aachen. Po: (Nepe! E? A /., 1993)

O fotografie în umbră a fluxului din jurul modelului E1.AC 1 cu o admisie de aer într-un tub de șoc hipersonic (M = 7,3) în Aachen. Frumoasele blițuri de curcubeu din partea dreaptă jos a imaginii reprezintă curenți haotici în interiorul prizei de aer. Pentru: (Olivier et al., 1996)

Distribuția teoretică a numerelor Mach (viteze) pentru fluxul în jurul configurației în două etape E1_AC-EOE (numărul Mach în flux liber M = 4,04). De: (Breitsumter et al., 2005)

S-a observat o concordanță bună între datele calculate și cele experimentale, ceea ce confirmă fiabilitatea soluției numerice pentru prezicerea fluxurilor hipersonice. Pe această pagină este prezentat un exemplu de model calculat al distribuției numerelor Mach (viteze) într-un flux în timpul procesului de separare. Socurile de compactare și rarefacția locală sunt vizibile pe jurământ. În realitate, partea din spate a configurației EbAC 1C nu va avea rarefacție, deoarece va exista un motor hipersonic ramjet.

Separarea stadiilor purtătoare și orbitale este una dintre cele mai dificile sarcini abordate în cadrul proiectului ELAC-EOS. De dragul manevrelor în siguranță, această fază a zborului necesită un studiu deosebit de atent. Studiile numerice ale * diferitelor sale faze au fost efectuate la centrul SFB 255 de la Universitatea Tehnică din München, iar toate lucrările experimentale au fost efectuate la Institutul de Mecanică Teoretică și Aplicată al SB RAS. Testele din tunelul supersonic de vânt T-313 au inclus vizualizarea fluxului în jurul configurației complete și măsurarea caracteristicilor aerodinamice și a presiunilor de suprafață în timpul separării etapei.

Modelul pentru treapta inferioară ELAC 1C diferă de versiunea originală ELAC 1 printr-un compartiment de mică adâncime în care treapta orbitală ar trebui să fie amplasată în timpul decolării și al urcării. Simularea pe computer a fost efectuată cu numărul Mach freestream M = 4,04, numărul Reynolds -Re = 9,6 106 și unghiul de atac zero al modelului EOS.

În general, se poate spune că studiile conceptului aerodinamic al sistemelor în două etape ÜiELAC-EOS, inițiate de Societatea Germană de Cercetare DFG, au avut succes. Ca urmare a unui set extins de lucrări teoretice și experimentale, la care au participat centre științifice din Europa, Asia, America și Australia, a fost efectuat un calcul complet al unei configurații capabile de decolare și aterizare orizontală pe un aeroport standard și aerodinamic

sarcini de zbor la viteze joase, supersonice și mai ales hipersonice.

Acum este clar că crearea unui transport aerospațial promițător necesită cercetări mai detaliate privind dezvoltarea motoarelor hipersonice cu reacție de aer care să funcționeze în mod fiabil într-o gamă largă de viteze de zbor, sisteme de control de înaltă precizie pentru separarea etapelor și aterizarea unui modul orbital, noi materiale de înaltă temperatură etc. Rezolvarea tuturor acestor probleme științifice și tehnice complexe este imposibilă fără combinarea eforturilor oamenilor de știință tari diferite... Iar experiența acestui proiect nu face decât să confirme: cooperarea internațională pe termen lung devine o parte integrantă a cercetării aerospațiale.

Literatură

Kharitonov A.M., Krause E., Limberg W. și colab. // J. Experimente în fluide. - 1999. - V. 26. - P. 423.

Brodetsky M. D., Kharitonov A. M., Krause E. și colab. // J. Experimente în fluide. - 2000. - V. 29. - P. 592.

Brodetsky M. D., Kharitonov A. M., Krause E. și colab. // Proc. la X Int. Conferință despre Metodele cercetării emfizice. Novosibirsk. - 2000. -V.1.- P. 53.

Krause E., Brodetsky M.D., Kharitonov A.M. // Proc. la Congresul WFAM. Chicago, 2000.

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

Transportul aerospațial al viitorului

Cu o împingere puternică, racheta se ridică vertical de pe rampa de lansare și urcă... Această imagine familiară se poate scufunda în curând în uitare. Sistemele spațiale și navetele de unică folosință ar trebui înlocuite cu o nouă generație de vehicule - aeronave aerospațiale, care vor avea capacitatea de a decolare și de a ateriza orizontal, precum avioanele convenționale. Participanții la un proiect internațional de cercetare prezintă cititorilor câteva materiale vizuale care ilustrează conceptul unui transport aerospațial în două etape al viitorului

Dezvoltarea ulterioară a cosmonauticii este determinată de necesitatea exploatării intensive a stațiilor spațiale, dezvoltarea sistemelor globale de comunicații și navigație și monitorizarea mediului la scară planetară. În aceste scopuri, țările lider ale lumii se dezvoltă aeronave aerospațiale(VKS) reutilizabil, ceea ce va reduce semnificativ costul livrării de bunuri și oameni pe orbită. Acestea vor fi sisteme caracterizate prin capabilități, dintre care cele mai relevante sunt următoarele: utilizare reutilizabilă pentru lansarea mărfurilor de producție și științifice și tehnice pe orbită cu un interval de timp relativ scurt între zboruri repetate; returnarea structurilor deteriorate și uzate care aruncă gunoi; salvarea echipajelor stațiilor orbitale și navelor spațiale în situații de urgență; recunoașterea urgentă a zonelor de dezastre naturale și catastrofe de oriunde în lume.

În țările cu tehnologii aerospațiale avansate, s-au făcut progrese mari în domeniul vitezei mari de zbor, care determină potențialul de a crea o gamă largă de avioane cu reacție hipersonice. Există toate motivele să credem că în viitor aeronavele cu pilot vor stăpâni viteze de la numerele Mach M = 4-6 la M = 12-15 (în timp ce recordul M = 6,7, stabilit înapoi în 1967 de motorul experimental american X-15) .

Dacă vorbim de aviație civilă, dezvoltarea vitezelor mari este extrem de importantă pentru intensificarea traficului de pasageri și a legăturilor de afaceri. Aeronava de pasageri hipersonică cu Mach 6 va putea oferi o durată redusă de oboseală a zborului (nu mai mult de 4 ore) pe rute internaționale cu o rază de acțiune de aproximativ 10 mii km, cum ar fi Europa (Paris) - America de Sud (Sao Paulo). ), Europa (Londra) - India , SUA (New York) - Japonia. Amintiți-vă că timpul de zbor al supersonicului Concorde de la New York la Paris a fost de aproximativ 3 ore, iar Boeing 747 petrece aproximativ 6,5 ore pe această rută. Avioanele viitorului cu Mach 10 vor putea parcurge 16-17 mii de km în 4 ore, făcând un zbor non-stop, de exemplu, din SUA sau Europa către Australia.

Abordări noi

Avioanele hipersonice necesită tehnologii noi, care sunt complet diferite de cele inerente aeronavelor moderne și aeronavelor care decolează vertical. Desigur, un motor de rachetă produce multă forță, dar consumă cantități uriașe de combustibil și, în plus, racheta trebuie să poarte oxidant la bord. Prin urmare, utilizarea rachetelor în atmosferă este limitată la zboruri pe termen scurt.

DICTIONAR DE TERMENI AERODINAMICI

Numărul Mach- parametru care caracterizează de câte ori viteza aeronavei (sau fluxul de gaz) este mai mare decât viteza sunetului
Viteza hipersonică Este un termen liber pentru viteza cu un număr Mach mai mare de 4 5
numărul Reynolds- parametru care caracterizează relația dintre forțele inerțiale și forțele vâscoase în flux
Unghiul de atac- inclinarea planului aripii fata de linia de zbor
Soc de compactare (unda de soc)- o regiune îngustă de curgere, în care are loc o scădere bruscă a vitezei fluxului de gaz supersonic, ceea ce duce la o creștere bruscă a densității
Val de rarefiere- zona de curgere in care se produce o scadere brusca a densitatii mediului gazos

Dorința de a rezolva aceste probleme tehnice complexe a dus la dezvoltarea diferitelor concepte pentru sistemele de transport spațial. Videoconferința într-o etapă este un domeniu fundamental care este explorat în mod activ de companiile aerospațiale de top din lume. Un astfel de avion aerospațial, care decolează de pe un aerodrom convențional, poate furniza o sarcină utilă de aproximativ 3% din greutatea la decolare pe orbita joasă a pământului. Un alt concept pentru sistemele reutilizabile este aparatul în două etape. În acest caz, prima etapă este echipată cu un motor cu reacție de aer, iar a doua este una orbitală, iar separarea etapelor se realizează în intervalul de numere Mach de la 6 la 12 la altitudini de aproximativ 30 km.

1980-1990 Proiectele VKS au fost dezvoltate în SUA (NASP), Anglia (HOTOL), Germania (Snger), Franța (STS-2000, STAR-H), Rusia (VKS NII-1, „Spiral”, Tu-2000). În 1989, la inițiativa Societății Germane de Cercetare (DFG), au început cercetări comune pe trei centre germane: Școala Tehnică Rhine-Westphalian din Aachen, Universitatea Tehnică din München și Universitatea din Stuttgart. Aceste centre, sponsorizate de DFG, au desfășurat un program de cercetare pe termen lung care a inclus studiul aspectelor fundamentale necesare pentru proiectarea sistemelor de transport spațial, precum ingineria generală, aerodinamica, termodinamica, mecanica zborului, motorul, materialele etc. o parte a lucrărilor de aerodinamică experimentală a fost realizată în cooperare cu Institutul de Mecanică Teoretică și Aplicată. S. A. Khristianovici SB RAS. Organizarea și coordonarea tuturor lucrărilor de cercetare a fost realizată de un comitet, care timp de zece ani a fost condus de unul dintre autorii acestui articol (E. Krause). Aducem în atenția cititorului câteva dintre cele mai ilustrative materiale vizuale care ilustrează unele dintre rezultatele obținute în cadrul acestui proiect în domeniul aerodinamicii.

Sistem ELAC-EOS în două trepte

Pentru cercetare, a fost propus conceptul de vehicul aerospațial în două etape (etapa purtătoare a fost numită în germană ELAC, orbital - EOS). Combustibilul este hidrogen lichid. Configurația ELAC la scară largă era de așteptat să aibă o lungime de 75 m, o anvergură a aripilor de 38 m și o lungime mare de 38 m. unghiul de măturare... Lungimea etajului EOS este de 34 m, iar anvergura aripilor este de 18 m. Etapa orbitală are un nas eliptic, o carcasă centrală cu o latură superioară semicilindrică și o chilă în planul de simetrie. Pe suprafața superioară a primei trepte există o adâncitură în care se află treapta orbitală în timpul urcării. Deși puțin adânc, la viteze hipersonice în timpul separării (M = 7) are un efect semnificativ asupra caracteristicilor curgerii.

Imagistica supersonică

Zborul cu viteză supersonică este foarte dificil pentru un cercetător, deoarece este însoțit de formarea undelor de șoc sau unde de soc, iar aeronava într-un astfel de zbor trece prin mai multe regimuri de curgere (cu structuri locale diferite), însoțite de o creștere a fluxurilor de căldură.

Această problemă din proiectul ELAC – EOS a fost investigată atât experimental, cât și numeric. Majoritatea experimentelor au fost efectuate în tunelul de vânt T-313 al ITAM SB RAS din Novosibirsk. Numărul Mach în flux liber din aceste experimente a variat în intervalul 2< М < 4, numărul Reynolds – 25 10 6 < Re < 56 10 6 , а unghi de atac- în intervalul - 3 °< α < 10°. При этих параметрах измерялось распределение давлений, аэродинамические силы и моменты, а также выполнялась визуализация fluidizează pe suprafata modelului.

Rezultatele obținute demonstrează clar, printre altele, formarea de vârtejuri pe partea sub vânt. Modelele panoramice ale curenților de pe suprafața modelului au fost vizualizate prin acoperire cu fluide speciale sau amestec de ulei și ulei. Într-un exemplu tipic imagistica ulei-ulei liniile de curent de suprafață pot fi văzute curgându-se spre interior de la marginea anterioară a aripii și curgând într-o linie orientată aproximativ în direcția curgerii. Există și alte dungi îndreptate spre linia centrală a modelului.

Aceste urme clare pe partea sub vânt caracterizează fluxul încrucișat, a cărui structură tridimensională poate fi observată cu metoda cuțitului laser. Odată cu creșterea unghiului de atac, fluxul de aer curge de la suprafața aripii din vânt către suprafața sub vânt, formând un sistem complex de vortex. Rețineți că vortexurile primare cu presiune redusă în miez au o contribuție pozitivă la ridicarea navei spațiale. Metoda cuțitului laser în sine se bazează pe fotografiarea radiațiilor coerente împrăștiate de microparticule solide sau lichide introduse în flux, a căror distribuție a concentrației este determinată de structura fluxurilor studiate. O sursă de lumină coerentă se formează sub forma unui plan subțire de lumină, care, de fapt, a dat numele metodei. Interesant, din punctul de vedere al asigurării contrastului necesar de imagine, microparticulele de apă obișnuită (ceață) sunt foarte eficiente.

METODA UMBĂ TEPLER

În 1867, omul de știință german A. Tepler a propus o metodă de detectare a neomogenităților optice în medii transparente, care încă nu și-a pierdut relevanța în știință și tehnologie. În special, este utilizat pe scară largă pentru a studia distribuția densității fluxului de aer atunci când curge în jurul modelelor de aeronave în tunelurile de vânt.
Schema optică a uneia dintre implementările metodei este prezentată în figură. Un fascicul de raze de la o sursă de lumină cu fantă este direcționat de un sistem de lentile prin obiectul studiat și este focalizat pe marginea unui ecran opac (așa-numitul Cuțit Foucault). Dacă nu există neomogenități optice în obiectul investigat, atunci toate razele sunt întârziate de cuțit. În prezența neomogenităților, razele se vor împrăștia, iar unele dintre ele, deviate, vor trece deasupra muchiei cuțitului. Prin plasarea unei lentile de proiecție în spatele planului cuțitului Foucault, puteți proiecta aceste raze pe ecran (direct în cameră) și puteți obține o imagine a neregulilor.
Schema considerată cea mai simplă vă permite să vizualizați gradienti de densitate perpendicular pe marginea cuțitului, gradienții de densitate de-a lungul celeilalte coordonate duc la o deplasare a imaginii de-a lungul marginii și nu modifică iluminarea ecranului. Există diverse modificări ale metodei Toepler. De exemplu, în locul unui cuțit, este instalat un filtru optic, format din dungi paralele de diferite culori. Sau se folosește o deschidere circulară cu sectoare colorate. În acest caz, în absența neomogenităților, razele din puncte diferite trec prin același loc al diafragmei, astfel încât întreg câmpul este colorat într-o singură culoare. Apariția neregulilor provoacă devierea razelor care trec prin diferite sectoare, iar imaginile punctelor cu diferite deviații ale luminii sunt colorate în culorile corespunzătoare.

În anumite condiții, miezurile vortex se pot prăbuși, ceea ce reduce portanța aripii. Acest proces, numit stripping vortex, se dezvoltă sub formă de „bule” sau „spirală”, diferențele vizuale între care sunt demonstrate de o fotografie realizată cu o injecție de vopsea fluorescentă. De obicei, regimul de bule de stripare vortex precede dezintegrarea spirală.

Informații utile despre spectrele fluxului supersonic din jurul aeronavei sunt furnizate de Metoda umbrei lui Toepler... Cu ajutorul acestuia, sunt vizualizate neomogenitățile fluxurilor de gaze, iar undele de șoc și undele de rarefacție sunt vizibile în mod deosebit.

Separarea treptelor

Separarea stadiilor purtătoare și orbitale este una dintre cele mai dificile sarcini avute în vedere în timpul lucrărilor la proiectul ELAC-EOS. De dragul manevrelor în siguranță, această fază a zborului necesită un studiu deosebit de atent. Studiile numerice ale diferitelor sale faze au fost efectuate la centrul SFB 255 de la Universitatea Tehnică din München, iar toate lucrările experimentale au fost efectuate la Institutul de Mecanică Teoretică și Aplicată al SB RAS. Testele din tunelul supersonic de vânt T-313 au inclus vizualizarea fluxului în jurul configurației complete și măsurarea caracteristicilor aerodinamice și a presiunilor de suprafață în timpul separării etapei.

Modelul de etapă inferioară ELAC 1C diferă de versiunea originală ELAC 1 printr-un compartiment de mică adâncime în care treapta orbitală ar trebui să fie amplasată în timpul decolării și al urcării. Simularea pe computer a fost efectuată cu numărul Mach freestream M = 4,04, numărul Reynolds Re = 9,6 10 6 și unghiul de atac zero al modelului EOS.

S-a observat o concordanță bună între datele calculate și cele experimentale, ceea ce confirmă fiabilitatea soluției numerice pentru prezicerea fluxurilor hipersonice. Pe această pagină este prezentat un exemplu de model calculat al distribuției numerelor Mach (viteze) într-un flux în timpul procesului de separare. Șocuri și rarefări locale sunt vizibile în ambele etape. Partea din spate a configurației ELAC 1C nu va avea de fapt vid, deoarece va găzdui un motor hipersonic ramjet.

În general, se poate spune că studiile conceptului aerodinamic al sistemului în două etape ELAC – EOS, inițiate de Societatea Germană de Cercetare DFG, au avut succes. Ca urmare a unui set extins de lucrări teoretice și experimentale, la care au participat centre științifice din Europa, Asia, America și Australia, a fost efectuat un calcul complet al unei configurații capabile de decolare și aterizare orizontală pe un aeroport standard, aerodinamic au fost rezolvate probleme de zbor cu viteze joase, supersonice și mai ales hipersonice. ...

Acum este clar că crearea unui transport aerospațial promițător necesită cercetări mai detaliate privind dezvoltarea motoarelor cu reacție hipersonice care funcționează în mod fiabil într-o gamă largă de viteze de zbor, sisteme de control de înaltă precizie pentru separarea etapelor și aterizarea unui modul orbital. , materiale noi la temperaturi ridicate etc. Rezolvarea tuturor acestor probleme științifice și tehnice complexe este imposibilă fără combinarea eforturilor oamenilor de știință din diferite țări. Iar experiența acestui proiect nu face decât să confirme: cooperarea internațională pe termen lung devine o parte integrantă a cercetării aerospațiale.

Literatură

Kharitonov A. M., Krause E., Limberg W. și colab. // J. Experimente în fluide. 1999. V. 26. P. 423.

Brodetsky M. D., Kharitonov A. M., Krause E. și colab. // J. Experimente în fluide. 2000. V. 29. P. 592.

Brodetsky M. D., Kharitonov A. M., Krause E. și colab. // Proc. la X Int. Conferinta despre Metodele Cercetarii Aerofizice. Novosibirsk. 2000. V. 1. P. 53.

Krause E., Brodetsky M.D., Kharitonov A.M. // Proc. la Congresul WFAM. Chicago, 2000.

Brodetsky M.D., Krause E., Nikiforov S.B. și colab. // PMTF. 2001.Vol. 42, p. 68.

Kuzminova Anastasia Olegovna
Vârstă: 14 ani
Loc de studiu: Vologda, MOU „Școala Gimnazială Nr. 1 cu studiu aprofundat al limbii engleze”
Oraș: Vologda
Lideri: Chuglova Anna Bronislavovna, profesor de fizică în clasele superioare ale gimnaziului Nr.1 cu studiu aprofundat al limbii engleze;
Oleg Kuzminov.

Lucrări de cercetare istorică pe această temă:

CARE ESTE VIITORUL TRANSPORTULUI AEROSPAȚIAL?

Plan:

1. Introducere
2. Partea principală
2.1 Istoria dezvoltării navelor aerospațiale;
2.2 Nave de transport promițătoare ale viitorului;
2.3 Principalele direcții de utilizare și dezvoltare a sistemelor avansate de transport (PTS);
3. Concluzie
4. Surse de informare.

1. Introducere

Pentru prima dată, programul de explorare a spațiului a fost formulat de K.E. Ciolkovsky, în care sistemele spațiale de transport joacă un rol cheie. În prezent, transportul aerospațial este utilizat pentru: cercetarea științifică a planetelor și spațiului cosmic, rezolvarea problemelor militare, lansarea de sateliți artificiali de pământ, construirea și întreținerea stațiilor și industriilor orbitale, transportul de mărfuri în spațiu, precum și în dezvoltarea turismului spațial.

Nava spatiala este o aeronavă concepută pentru zborul oamenilor și transportul mărfurilor în spațiul cosmic. Navele spațiale pentru zborul pe orbite apropiate de pământ se numesc nave satelit, iar pentru zborul către alte corpuri cerești - nave interplanetare. La etapa inițială, navele spațiale de transport au demonstrat capacitățile tehnologiei spațiale și soluționarea problemelor aplicate individuale. În prezent, aceștia se confruntă cu sarcini practice globale care vizează utilizarea eficientă și rentabilă a spațiului.

Pentru a atinge aceste obiective, este necesar să se rezolve următoarele sarcini:

Crearea de nave spațiale universale, reutilizabile;

Utilizarea centralelor electrice cu combustibili mai eficienti si mai ieftini;

Creșterea capacității de transport a vehiculului;

Siguranța ecologică și biologică a navelor.

Relevanţă:

Crearea transportului aerospațial al viitorului va permite:

- zburați pe distanțe ultra-lungi, practic nelimitate;

- explorați în mod activ spațiul din apropierea Pământului și alte planete;

- pentru a consolida capacitatea de apărare a statului nostru;

- crearea de centrale electrice spațiale și instalații de producție;

- crearea de complexe orbitale mari;

- să extragă și să proceseze mineralele Lunii și ale altor planete;

- rezolvarea problemelor de mediu ale Pământului;

- retragerea sateliților de pământ artificial;

- dezvoltarea turismului aerospațial.

Ținte și obiective:

- studiază istoria dezvoltării navelor spațiale în Rusia și Statele Unite;

- face o analiză comparativă a utilizării viitorului transport aerospațial;

- ia în considerare principalele direcții de utilizare a PTS (sisteme avansate de transport);

- determina perspectivele de dezvoltare a sistemelor de transport.

2. Partea principală.

2.1 Istoria dezvoltării navelor aerospațiale.

În 1903, omul de știință rus K.E. Ciolkovsky a proiectat o rachetă pentru comunicații interplanetare.

Sub conducerea lui Serghei Pavlovici Korolev, a fost creat primul din lume racheta R-7 ("Vostok"), care la 4 octombrie 1957 a lansat primul satelit artificial de pământ în spațiu, iar pe 12 aprilie 1961, nava spațială a efectuat primul zbor cu echipaj în spațiu.

Rachetele Vostok au fost înlocuite cu o nouă generație de nave spațiale de unică folosință: Soyuz, Progress și Proton, designul lor s-a dovedit a fi simplu, fiabil și ieftin, este folosit până în prezent și va fi folosit în viitorul apropiat.

"Uniune" Era foarte diferită de racheta Vostok prin dimensiunea sa mare, volumul intern și noile sisteme de bord, care făceau posibilă rezolvarea problemelor asociate cu crearea stațiilor orbitale. Prima lansare a rachetei a avut loc pe 23 aprilie 1967. O serie de nave spațiale de transport fără pilot a fost creată pe baza navei spațiale Soyuz « progres", care asigura livrarea mărfurilor către stația spațială. Prima lansare a avut loc pe 20 ianuarie 1978. "Proton"- un vehicul de lansare (LV) dintr-o clasă grea, conceput pentru a lansa în stații orbitale spațiale, nave spațiale cu echipaj, sateliți grei de pământ și stații interplanetare. Prima lansare a avut loc pe 16 iulie 1965.

Dintre navele spațiale americane, aș dori să notez "Apollo"- singurul pe acest moment nave spațiale din istorie, în care oamenii au părăsit limitele orbitei terestre joase, au depășit gravitația Pământului, au făcut aterizarea cu succes a astronauților pe Lună și întoarcerea lor pe Pământ. Nava spațială este formată dintr-o unitate principală și un modul lunar (etape de aterizare și decolare), în care astronauții aterizează și decolează de pe Lună. Din 1968 până în 1975, 15 nave spațiale au fost lansate pe cer.

În anii '70 îndepărtați, inginerii visau să creeze nave spațiale ale viitorului, care să poată transporta mărfuri și oameni pe orbită, apoi să se întoarcă în siguranță pe Pământ și să fie din nou în serviciu. Designul american a fost o navă de transport reutilizabilă Naveta spatiala, care a fost planificat să fie folosit ca o navetă între Pământ și orbita apropiată a Pământului, livrând încărcături utile și oameni înainte și înapoi. Zborurile spațiale au fost efectuate de 135 de ori între 12 aprilie 1981 și 21 iulie 2011.

O dezvoltare sovieto-rusă a fost o navă spațială înaripată de transport reutilizabilă „Buran”. Un pas important către explorarea spațiului a fost dezvoltarea Energia-Buran, o rachetă universală reutilizabilă și un sistem spațial. Care constă dintr-un vehicul de lansare super-puternic „Energia” și o navă spațială orbitală reutilizabilă „Buran”.

Această navă este capabilă să livreze până la 30 de tone de marfă pe orbită. Nava orbitală „Buran” este concepută pentru a îndeplini sarcini de transport și militare, precum și operațiuni orbitale în spațiu. După finalizarea sarcinilor, nava este capabilă să coboare independent în atmosferă și să aterizeze orizontal pe aerodrom. A făcut primul zbor pe 15 noiembrie 1988. Proiectele de nave spațiale reutilizabile sunt costisitoare, iar în prezent oamenii de știință îmbunătățesc și reduc costurile de operare, ceea ce va permite eficient utilizarea acestui tip de nave spațiale în viitor la crearea industriilor spațiale; navele spațiale reutilizabile vor fi rentabile, deoarece operarea intensivă a sistemelor de transport va fi necesar.

2.2 Nave de transport promițătoare ale viitorului.

În prezent, industria spațială nu stă pe loc și sunt create multe nave de transport noi și promițătoare ale viitorului:

Complexul de rachete spațiale „Angara”- în curs de dezvoltare o familie de vehicule de lansare avansate de tip modular cu motoare reutilizabile cu oxigen-kerosen. Rachetele ar trebui să fie de 4 clase (ușoare, medii, grele și super grele). Puterea acestei rachete este realizată folosind un număr diferit de module de rachetă universale (de la 1 la 7), în funcție de clasa rachetei. Prima lansare a unei rachete de clasă uşoară a avut loc pe 9 iulie 2014. Lansarea rachetei de clasă grea Angara-5 a avut loc pe 23 decembrie 2014.

Avantajele vehiculului de lansare Angara:

- asamblarea rapidă a unei rachete din module gata făcute, în funcție de capacitatea de transport necesară;

- lansare de rachetă adaptată după cosmodromele rusești;

- racheta este complet fabricată din componente rusești;

- se utilizează combustibil ecologic;

- în viitor, este planificată producerea unui motor reutilizabil în prima etapă.

Sisteme de transport reutilizabile („Rus”). Promițător echipat sistem de transport(PPTS) „Rus” este o navă spațială reutilizabilă multifuncțională cu echipaj. PTS va fi realizat într-un design modular al navei de bază sub formă de elemente complete funcțional - un vehicul de reintrare și un compartiment motor. Nava este planificată să fie fără aripi, cu o parte returnabilă reutilizabilă de formă tronconic. Prima lansare este planificată pentru 2020.

Proiectat pentru a îndeplini următoarele sarcini:

- asigurarea securității naționale;

- acces nestingherit în spațiu;

- extinderea sarcinilor de producție spațială;

- zbor și aterizare pe lună.

Navă spațială reutilizabilă cu echipaj uman „Orion”(STATELE UNITE ALE AMERICII).

Nava este planificată să fie fără aripi, cu o parte returnabilă reutilizabilă de formă tronconic. Conceput pentru a livra oameni și mărfuri în spațiu, precum și pentru zborurile către Lună și Marte. Prima lansare a avut loc pe 5 decembrie 2014. Nava s-a retras la o distanță de 5,8 mii km, apoi s-a întors înapoi pe Pământ. La întoarcere, nava a trecut de straturile dense ale atmosferei cu o viteză de 32 mii km/h, iar temperatura de suprafață a navei a ajuns la 2,2 mii de grade. Nava spațială a trecut toate testele, ceea ce înseamnă că este potrivită pentru zboruri pe distanțe lungi cu oameni. Începutul zborurilor către alte planete este planificat pentru 2019-2020.

Navă spațială de transport reutilizabilă "balaur Spaţiu X"(STATELE UNITE ALE AMERICII).

Proiectat pentru transportul de încărcături utile și persoane. Primul zbor a avut loc pe 1 decembrie 2010. La bord poate fi un echipaj de până la 7 persoane și 2 tone de încărcătură utilă. Durata zborului: de la 1 săptămână la 2 ani. Producția unei nave de transport în diferite modificări este operată cu succes și este planificată. Principalul dezavantaj este funcționarea costisitoare a acestui tip de nave spațiale. În viitorul apropiat, Dragon Space X plănuiește să refolosească prima și a doua etapă, ceea ce va reduce semnificativ costul lansărilor în spațiu.

Luați în considerare nave spațiale de transport promițătoare care vor zbura pe distanțe foarte lungi .

Nava spațială interplanetară „Pilgrim”.În Statele Unite, programul NASA (National Aeronautics and Space Administration) a fost creat pentru a proiecta o navă spațială interplanetară bazată pe un reactor nuclear în miniatură. Este planificat ca sistemul de propulsie să fie combinat și reactorul nuclear să înceapă să funcționeze atunci când nava părăsește orbita pământului. În plus, după misiunea finalizată, nava va fi pusă pe o traiectorie pe care se va îndepărta de pământul nostru. Acest tip de centrală este foarte fiabilă și nu va afecta negativ mediu inconjurator teren.

Țara noastră este lider mondial în energia spațială. În prezent în curs de dezvoltare modul de transport și energie bazat pe o centrală nucleară de clasă megawați. Aproape întregul potențial științific al Rusiei lucrează la acest program. Lansarea unei nave spațiale cu o centrală nucleară este programată pentru 2020. Acest tip de centrală poate funcționa mult timp fără realimentare. Navele de transport cu o centrală nucleară (centrala nucleară) vor putea zbura pe distanțe foarte mari, practic nelimitate, și vor permite explorarea spațiului adânc.

Tabel comparativ al navelor spațiale promițătoare.

Nava spatiala		Tara	Raza de zbor	Motor	Capacitate de transport	Prima dată de lansare
Complexul de rachete spațiale "Angara"	Booster (reutilizabil)			Oxigen-kerosen	De la 1,5 la 35 t
Sisteme de transport reutilizabile "Rus"	Echipat, reutilizabil		planetar; Luna, Marte	combustibil
"Orion"	Echipat, reutilizabil		Luna, Marte
« Spațiul dragon x»	Echipat, reutilizabil
"Pelerin"	Reutilizabil		planetar	Nuclear, combinat
Modul de transport și energie	reutilizabile		distante lungi	Nuclear, combinat

Cea mai promițătoare navă de transport a viitorului este o navă cu o centrală nucleară, de atunci are un motor care consumă putere și poate zbura pe distanțe foarte lungi. Sistemul nuclear este de 3 ori superior instalațiilor convenționale. După rezolvarea problemelor de funcționare în siguranță, acest tip de navă spațială va putea face o descoperire în studiul spațiului cosmic.

2.3 Principalele direcții de utilizare și dezvoltare a PTS (sisteme de transport promițătoare)

Principalele direcții de utilizare a PTS
Științific		Industrial				Turist	Militar
Explorarea spațiului și a altor planete	Cercetare și activitate științifică în spațiu	Lansarea marfă și a sateliților Pământului pe orbită terestră joasă	Construcția și întreținerea complexelor orbitale	Crearea și întreținerea centralelor și industriilor electrice spațiale	Mutarea sarcinilor utile de pe alte planete

Pentru a crea transportul aerospațial al viitorului, este necesar să rezolvați următoarele sarcini:

- centralele electrice ale vehiculului ar trebui să fie echipate cu surse de energie mai încăpătoare decât combustibilul utilizat în prezent (centrale nucleare, motoare cu plasmă și ioni);

- centralele promițătoare ar trebui să fie modulare, în funcție de raza de zbor. Centralele electrice trebuie să fie de putere mică, medie și mare. Mic - pentru deservirea orbitelor apropiate de Pământ, mediu - transportul de mărfuri către Lună și alte planete din apropiere, mare - pentru zboruri ale complexelor interplanetare către Marte și alte planete îndepărtate. Complexele interplanetare cu echipaj cu rază lungă de acțiune, datorită greutății lor mari, trebuie asamblate din module aflate pe orbită apropiată de pământ. Andocarea acestor module ar trebui să se facă automat, fără intervenția umană.

- sistemele promițătoare trebuie să aibă un grad ridicat de fiabilitate pentru a asigura siguranța mediului;

Navele spațiale ar trebui să fie operate în moduri cu și fără pilot, cu posibilitatea de control de la distanță de pe Pământ. Pentru a efectua zboruri cu echipaj, navele spațiale interplanetare trebuie să aibă toate tipurile de protecție pentru existența normală a tuturor membrilor echipajului.

3. Concluzie

Lucrarea oferă exemple ale celor mai recente evoluții promițătoare în sistemele de transport din Rusia și Statele Unite, care vor fi construite conform următoarelor principii:

Design modular universal;

Utilizarea centralelor energetice eficiente;

Capacitatea de a asambla module în spațiu;

Grad ridicat de automatizare a vehiculelor;

Capacitate de control de la distanță;

Siguranța mediului;

Operarea în siguranță a navei și a echipajului.

După rezolvarea acestor probleme, PTS va face posibilă explorarea activă a spațiului cosmic, crearea producției în spațiu, dezvoltarea turismului spațial și rezolvarea problemelor științifice și militare.

În ciuda faptului că am reușit să colectăm o mulțime de informații, aș dori să continui munca în următoarele domenii:

Utilizarea de noi tipuri de combustibil în camioneta OB;

Îmbunătățirea sistemelor pentru funcționarea în siguranță a navelor de benzi desenate ale viitorului.

4. Surse de informare:

1. Angara - rachetă de rapel, - Wikipedia - enciclopedie internet gratuită, https://ru.wikipedia.org/wiki/angara_(rachetă de rapel), data tratamentului 29.11.2014;

2. Gryaznov G.M. Energia nucleară spațială și noile tehnologii (Notele directorului), -M: FSUE „TsNIIatominform”, 2007;

3. Emelianenkov A. Tug în imponderabilitate, - Rossiyskaya Gazeta, http://www.rg.ru/2012/10/03/raketa.html, data accesului 01.12.2014;

4. Korolev Sergey Pavlovich, - Wikipedia - enciclopedia liberă, https://ru.wikipedua.org/wiki/Korolev ,_Sergei Pavlovich, data tratamentului 28.11.2014;

5. Nava spațială „Orion”, - Obiectivul X, dincolo de vizibil, http://www.objectiv-x.ru/kosmicheskie-korabli-buduschego/kosmicheskiy_korabl_orion.html, data accesului - 02.12.2014;

6. Nava spatiala Rus, - Obiectivul X, dincolo de vizibil, http://www.objectiv-x.ru/kosmicheskie-korabli-buduschego/kosmicheskij-korabl-rus.html, data tratamentului 12/02/2014;

7. Legostaev V.P., Lopota V.A., Sinyavsky V.V. Perspectivele și eficacitatea utilizării centralelor nucleare spațiale și a sistemelor de propulsie electrică nucleară, - Tehnologia și tehnologia spațială №1 2013, Racheta și corporația spațială "Energia" le. S.P. Koroleva, http://www.energia.ru/ktt/archive/2013/01-01.pdf, data tratamentului 23.11.2014;

8. Sistem de transport cu echipaj în perspectivă, -Wikipedia - o enciclopedie gratuită de internet, https://ru.wikipedia.org/wiki/perspective_manned_training_system, data accesării 24.11.2014;

Care este viitorul transportului aerospațial. Călătoria interstelară nu este o fantezie

Transportul aerospațial al viitorului

Abordări noi

Sistem ELAC-EOS în două trepte

Imagistica supersonică

Separarea treptelor

Recomandați alte articole

Prezentare pe tema „Extravaganța apei: fântâni” Principiul de funcționare a vaselor comunicante

Descărcați prezentarea pe tema inelului de aur