Aerokosmik transportning kelajagi nima. Yulduzlararo sayohat xayoliy emas

Biz allaqachon to'xtashlarga o'rganib qolganmiz jamoat transporti uydan unchalik uzoq bo'lmagan joyda, har kuni eng yaqin stantsiyadan o'nlab poezdlar, aeroportlardan parvozlar. Jamoat transportini to'xtating - va biz ko'nikkan dunyo shunchaki qulab tushadi! Ammo, qulaylikka ko'nikib, biz ko'proq narsani talab qila boshlaymiz! Bizni qanday rivojlanish kutmoqda?

Magistral - quvurlar

Yo'l-yo'riqli tirbandlik barcha metropoliyalardagi asosiy muammolardan biridir. Ular ko'pincha transport ayirboshlash va avtomobil yo'llarining noto'g'ri tashkil etilishi bilan emas, balki meteorologik sharoitlar tufayli ham yuzaga keladi. Nima uchun uzoqqa borish kerak: Rossiya qorlari ko'pincha yo'llarning qulashiga olib keladi.

Eng samarali echimlardan biri transport oqimlarining asosiy qismini yer ostida yashirishdir. Avtomobil tunnellarining soni va hajmi yillar davomida faqat o'sdi. Lekin ular qimmat va landshaft tomonidan rivojlanish cheklangan. Tunnellarni quvurlar bilan almashtirish orqali bu muammolarni hal qilish mumkin!

Amerikalik muhandis va quruvchi Genri Lyu allaqachon transport uchun quvur loyihasini taklif qilgan. U elektr quvvati bilan harakatlanadigan yirik yuk konteynerlarini tashish imkoniyatiga ega bo'ladi. Uning loyihasi katta tirbandliklari bilan mashhur Nyu-Yorkda foydalanish uchun ko'rib chiqildi. Faqat shu shaharning o'zida yuk tashishni quvurlarga o'tkazish faqat bir yil ichida transport vositalarining harakatini o'nlab milliard kilometrga qisqartiradi. Natijada ekologik vaziyat yaxshilanadi, metropoliya magistrallarida yuklama kamayadi. Yuklarni yetkazib berish xavfsizligi va o‘z vaqtida bajarilishini ham unutmaslik kerak.

Bunday quvurlarda odamlarni tashish ham mumkin. Shunga o'xshash yo'lovchi tashish tizimini amerikalik millioner Ilon Mask taklif qilgan. Maskaning "Hiperloopi" diametri bir necha metrdan oshadigan yo'l o'tkazgichlarda joylashgan quvurlar tizimini o'z ichiga oladi. Ularda past bosimni saqlash rejalashtirilgan. Kapsulalarni u erga pompalanadigan havo tufayli tubdan yuqoriga ko'tarib, quvurlarga siljitish rejalashtirilgan. Kapsulalarning tezligi elektromagnit impuls tufayli yarim soatda olti yuz kilometrga yetishi mumkin.

Poyezd reyslari

Poyezdlar rivojlanib, kengroq va tezlashadi. Ular allaqachon xitoyliklar tomonidan tayyorlangan Londondan Pekingacha bo'lgan avtomagistralning aql bovar qilmaydigan ko'lamli loyihasini muhokama qilmoqdalar. Ular 2020 yilgacha uzunligi sakkiz-to‘qqiz ming kilometr bo‘lgan o‘ta yuqori tezlikdagi yo‘l qurmoqchi.

Poyezdlar La-Mansh bo‘yidan o‘tadi, keyin Yevropa, Rossiya, Ostona, uzoq Sharq va Xabarovsk. U yerdan Pekinga yakuniy transfer. Butun sayohat bir necha kun davom etadi, tezlik chegarasi 320 km / soat. Bu erda rus "Sapsan" atigi 250 km / soat tezlashishiga e'tibor bering.

Ammo bu tezlik chegara emas! Magnit Levitatsiya iborasi nomini olgan Maglev poezdi soatiga 581 km tezlikka osongina erishadi. Havodagi magnit maydon tomonidan qo'llab-quvvatlanadi, u relslarga minish o'rniga ular ustida uchadi. Hozirda bu poyezdlar kam uchraydigan ekzotik hisoblanadi. Ammo kelajakda bu texnologiyani ishlab chiqish mumkin.

Suv ostidagi mashina: haqiqiy emas, lekin u mavjud!

Inqilob kutilmoqda suv transporti... Mutaxassislar suv osti tezyurar transport vositalari, shuningdek, suv osti mototsikllari loyihalarini o'rganmoqda. Ayrim suv osti kemalari haqida nima deyishimiz mumkin!

Shveytsariyada tashkil etilgan sQuba nomli loyiha trekdan turib suvga tushib, to'lqinlar bo'ylab harakatlana oladigan, hatto ularga sho'ng'iydigan original avtomobilni ishlab chiqish uchun yaratilgan! Keyin mashina yo'l bo'ylab harakatlanishda davom etib, osongina quruqlikka qaytishi mumkin.

Yangilik dizaynerlari Jeyms Bond filmlaridan biridan ilhomlangan. Jeneva avtosalonida ochiq sport avtomobili ko'rinishida namoyish etilgan haqiqiy suv osti avtomobili. Ushbu model juda engil va ekipajga xavf tug'ilganda mashinani tark etish imkonini beradi.

Suv ostida harakatlanish orqa tampon ostida joylashgan bir juft vintlardek, shuningdek, oldingi g'ildirak kamarlari yaqinidagi bir juft aylanadigan suv to'plari bilan ta'minlanadi. Bularning barchasi elektr motorlar yordamida ishlaydi. Albatta, haydovchi va yo'lovchilar nam bo'lmasligi uchun modelga suv o'tkazmaydigan qalpoq qo'shishingiz kerak bo'ladi.

Kosmosga chiqishga tayyormisiz?

Aviatsiya transportning boshqa turlari bilan tenglashib, faol rivojlanmoqda. Konkord kabi tovushdan tez uchuvchi samolyotlardan voz kechib, u koinotga chiqishga qaror qildi. Britaniyalik konstruktorlar kosmik kema yoki boshqacha aytganda – “Skylon” deb nomlangan orbital samolyot ustida ishlamoqda.

U gibrid dvigatelda aerodromdan ko'tarilib, gipertovush tezligiga erisha oladi, u tovush tezligidan besh baravar ko'proq oshadi. 26 kilometr balandlikka ko'tarilib, u o'z rezervuarlaridan kislorod ta'minotiga o'tadi va keyin kosmosga chiqadi. Qo'nish samolyotni qo'nishga o'xshaydi. Ya'ni, tashqi kuchaytirgichlar, kuchaytiruvchi bosqichlar yoki reaktiv yoqilg'i baklari yo'q. Butun parvoz uchun sizga faqat bir nechta dvigatel kerak bo'ladi.

Ular hali ham Skylonning uchuvchisiz versiyasi ustida ishlamoqda. Bunday kosmik tashuvchi orbitaga 12 tonna yuk olib chiqa oladi. Bu erda e'tibor bering, Rossiyaning "Soyuz" raketasi bor-yo'g'i etti tonnani ko'tara oladi. Raketadan farqli o'laroq, kosmik kemadan ko'p marta foydalanish mumkin. Natijada, etkazib berish narxi 15 barobar kamayadi.

Bunga parallel ravishda dizaynerlar boshqariladigan versiya haqida o'ylashmoqda. Yuk bo'limi dizaynini o'zgartirish, xavfsizlik tizimlarini yaratish va derazalar qilish orqali uch yuz nafar yo'lovchini tashish mumkin. To'rt soat ichida ular butun sayyorani aylanib chiqadilar! Eksperimental model 2019 yilda ishga tushiriladi.

Ajablanarlisi shundaki, futurologlar biz sanab o'tgan transportning barcha turlarini yigirmanchi asrning boshlarida tasvirlab berishgan. Ularning amalga oshirilishi uzoq emasligiga umid qilishdi. Hamma narsa rivojlanish bosqichida bo'lsa-da, ular vaqtni noto'g'ri qilishdi. Ammo bizda katta imkoniyat bor – kelajakda yuqorida tilga olingan texnologiya mo‘jizalaridan birining yo‘lovchisi bo‘lish.

FAN ufqlari

Aerokosmik

VL VI11R GP ga tashish

Kuchli surish bilan raketa ishga tushirish maydonchasidan vertikal ravishda ko'tariladi va yuqoriga ko'tariladi ... Bu 1960-yillardan beri tanish. rasm tez orada unutilib ketishi mumkin. Bir marta foydalaniladigan kosmik tizimlar va “sotillar” yangi avlod transport vositalari – an’anaviy avialaynerlar kabi gorizontal holatda qo‘nish va uchish imkoniyatiga ega bo‘lgan aerokosmik samolyotlar bilan almashtirilishi kerak.

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

3. KRAUSE. A. M. Xaritonov

KRAUSE Egon - faxriy professor, SP 973 dan 1998 yilgacha - Reyn-Vestfaliya texnik maktabining Aerodinamik instituti direktori (GOASh ^ "(Ax ^ n, Germaniya). Maks Dlank jamiyati mukofoti laureati, t.f.n., Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir filiali doktori ~

XAPMTOHCJP Anatoliy. Mixaylovich - texnika fanlari doktori, Nazariy va amaliy mexanika instituti professori ilmiy xodimi. S. A. Xristianovich SB RAS (Novosibirsk). Rossiya Federatsiyasida xizmat ko'rsatgan fan arbobi, SSSR Vazirlar Kengashi mukofoti laureati (1985). 150 ga yaqin ilmiy ishlar va 2 patent muallifi va hammuallifi

Kosmonavtikaning keyingi rivojlanishi kosmik stansiyalarning intensiv ishlashi, global aloqa va navigatsiya tizimlarini rivojlantirish, atrof-muhitni sayyoraviy miqyosda kuzatish zarurati bilan belgilanadi. Shu maqsadda dunyoning yetakchi davlatlari ko‘p marta foydalaniladigan havo-kosmik samolyotlarni (VKS) yaratmoqda, bu esa orbitaga yuk va odamlarni yetkazib berish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi. Bular qobiliyatlar bilan tavsiflangan tizimlar bo'ladi, [ulardan eng dolzarblari quyidagilardir:

Takroriy parvozlar orasidagi nisbatan qisqa vaqt oralig'ida ishlab chiqarish va ilmiy-texnikaviy yuklarni orbitaga chiqarish uchun ko'p martalik foydalanish;

Bo'shliqni ifloslantiradigan shikastlangan va sarflangan tuzilmalarni qaytarish;

Favqulodda vaziyatlarda orbital stansiyalar va kosmik kemalar ekipajlarini qutqarish;

Dunyoning istalgan nuqtasida tabiiy ofatlar va falokatlar hududlarini zudlik bilan razvedka qilish.

Aerokosmik rivojlangan mamlakatlarda

texnologiyalari yuqori parvoz tezligi sohasida katta yutuqlarga erishdi, bu esa gipertovushli havo-reaktiv samolyotlarning keng assortimentini yaratish imkoniyatlarini belgilaydi. Kelajakda boshqariladigan samolyotlar M = 4-6 dan M = 12-15 gacha tezlikni egallaydi, deb ishonish uchun barcha asoslar mavjud (bu rekord M = 6,7 ni tashkil etgan bo'lsa, 1967 yilda Amerika eksperimental X-15 samolyoti tomonidan o'rnatilgan. raketa dvigateli).

Agar haqida gapirsangiz fuqaro aviatsiyasi, keyin yuqori tezlikni o'zlashtirish kuchayish uchun juda muhimdir yo'lovchi tashish va biznes aloqalari. Gipersonik yo'lovchi samolyoti Mach 6 bilan parvozning kam charchoq davomiyligini (4 soatdan ko'p bo'lmagan) ta'minlashi mumkin. xalqaro yo'nalishlar masofasi taxminan 10 ming km, masalan, Evropa (Parij) - Janubiy Amerika(San-Paulu), Yevropa (London) - Hindiston, AQSH (Nyu-York) - Yaponiya. Eslatib o'tamiz, tovushdan tez tez uchuvchi Konkordning Nyu-Yorkdan Parijga parvoz vaqti taxminan 3 soatni tashkil etgan, Boeing 747 esa bu yo'nalishda taxminan 6,5 soat vaqt sarflaydi. Mach 10 bilan kelajak samolyoti

AERODINAMIK ATAMALAR LIG'ATI

Mach soni - samolyot tezligi (yoki gaz oqimi) tovush tezligidan necha marta katta ekanligini tavsiflovchi parametr Gipersonik tezlik - Mach soni 4 dan ortiq bo'lgan tezlik uchun bo'sh atama 5 Reynolds soni - bu xususiyatni tavsiflovchi parametr. oqimdagi inertial kuchlar va yopishqoq kuchlar o'rtasidagi munosabat

Hujum burchagi - qanot tekisligining parvoz chizig'iga moyilligi Siqilish zarbasi (zarba to'lqini) - zichlikning keskin o'sishiga olib keladigan tovushdan tez gaz oqimi tezligining keskin pasayishi sodir bo'ladigan tor oqim mintaqasi. gazsimon muhitning zichligi keskin pasaygan oqim hududi

E1_AS-EOE ikki bosqichli aerokosmik tizim modeli sxemasi. Bu transport vositalari xuddi oddiy samolyotlar kabi gorizontal holatda uchib, qo‘nadi. To'liq masshtabli konfiguratsiyaning uzunligi 75 m, qanotlari esa 38 m.Po bo'lishi taxmin qilinmoqda: (Reybl, Yakobe, 2005)

4 soat ichida ular 16-17 ming km masofani to'xtovsiz parvoz qilish orqali bosib o'tishlari mumkin, masalan, AQSh yoki Evropadan Avstraliyaga.

GTaya mao Tai

Gipersonik samolyotlar zamonaviy samolyotlarga xos bo'lgan va vertikal ravishda uchadigan kosmik qurilmalardan butunlay farq qiladigan yangi texnologiyalarni talab qiladi. Albatta raketa

dvigatel juda ko'p kuch ishlab chiqaradi, lekin u juda ko'p yoqilg'i sarflaydi va bundan tashqari, raketa bortida oksidlovchini olib yurishi kerak. Shuning uchun atmosferada raketalardan foydalanish qisqa muddatli parvozlar bilan cheklanadi.

Ushbu murakkab texnik muammolarni hal qilish istagi kosmik transport tizimlari uchun turli xil kontseptsiyalarni ishlab chiqishga olib keldi. Dunyoning yetakchi aerokosmik kompaniyalari tomonidan faol o'rganilayotgan asosiy yo'nalish bir bosqichli V CS hisoblanadi. Bunday aerokosmik samolyot an'anaviy aerodromdan uchib, past er orbitasiga uchish og'irligining taxminan 3% foydali yukni ta'minlay oladi. Qayta foydalanish mumkin bo'lgan tizimlar uchun yana bir kontseptsiya ikki bosqichli apparatdir. Bunday holda, birinchi bosqich havo-reaktiv dvigatel bilan jihozlangan, ikkinchisi esa orbital bo'lib, bosqichlarni ajratish taxminan 30 km balandlikda 6 dan 12 gacha bo'lgan Mach raqamlari oralig'ida amalga oshiriladi.

1980-1990 yillar VKS loyihalari AQSH (NASP), Angliya (HOTOL), Germaniya (Sänger), Frantsiya (STS-2000, STAR-H), Rossiya (VKS NII-1, Spiral, Tu-2000) da ishlab chiqilgan. 1989 yilda Germaniya tadqiqot jamiyati (DFG) tashabbusi bilan uchta nemis markazining qo'shma tadqiqotlari boshlandi:

Axendagi Reyn-Vestfaliya texnik maktabi, Myunxen texnika universiteti va Shtutgart universiteti. DFG homiyligidagi ushbu markazlar umumiy muhandislik, aerodinamika, termodinamika, parvoz mexanikasi, dvigatel, materiallar va boshqalar kabi kosmik transport tizimlarini loyihalash uchun zarur bo'lgan fundamental masalalarni o'rganishni o'z ichiga olgan uzoq muddatli tadqiqot dasturini amalga oshirdi. eksperimental aerodinamika bo'yicha ishlarning bir qismi Nazariy va amaliy mexanika instituti bilan hamkorlikda amalga oshirildi. S. A. Xristianovich SB RAS. Hammasini tashkil etish va muvofiqlashtirish tadqiqot ishlari o'n yil davomida ushbu maqola mualliflaridan biri (E. Krause) tomonidan boshqariladigan qo'mita tomonidan amalga oshirildi. Biz o'quvchilar e'tiboriga ushbu loyiha doirasida aerodinamika sohasida erishilgan ba'zi natijalarni aks ettiruvchi eng illyustrativ vizual materiallarni taqdim etamiz.

Ikki bosqichli ELAC-EOS tizimining parvozi eng keng tezlik oralig'ini qamrab olishi kerak: tovush to'sig'ini engib o'tishdan (M = 1) orbital bosqichni ajratishgacha (M = 7) va uning past er orbitasiga ( M = 25). Uchun: (Rable, Jacobe, 2005)

Ovoz to'sig'i Mach raqami

FAN ufqlari

Katta model ELAC 1 (uzunligi 6 m dan ortiq) Germaniya-Gollandiya past tezlikli shamol tunnelining DNW sinov qismida. Uchun: (Rable, Jacobe, 2005)

Aaóóñóó "i áí ^ áóáy ñeñóálá ELAC-EOS

Tadqiqot uchun ikki bosqichli aerokosmik vosita kontseptsiyasi taklif qilindi (tashuvchi bosqich nemis tilida ELAC, orbital - EOS deb nomlangan). Yoqilg'i suyuq vodoroddir. To'liq miqyosli ELAC konfiguratsiyasi uzunligi 75 m, qanotlari 38 m va yuqori supurish r / boshiga ega bo'lishi taxmin qilingan. EOS bosqichining uzunligi 34 m, qanotlari kengligi 18 m.Orbital bosqich elliptik burun, yarim silindrsimon ustki tomoni bo'lgan markaziy korpus va simmetriya tekisligida bitta keelga ega. Birinchi bosqichning yuqori yuzasida ko'tarilish paytida orbital bosqich joylashgan chuqurchaga ega. Sayoz bo'lsa-da, ajratish paytida gipersonik tezlikda (M = 7) oqim xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.

Nazariy va eksperimental tadqiqotlar uchun 1: 150 miqyosdagi tashuvchi va orbital bosqichlarning bir nechta modellari ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan. DNW Germaniya-Gollandiya shamol tunnelida past tezlikda sinovlar uchun 1:12 (uzunligi 6 m dan ortiq, og'irligi taxminan 1600 kg) miqyosda tekshirilgan konfiguratsiyaning katta modeli qilingan.

Aegóáeegáóey ñaáSógaóeá

Ovozdan yuqori tezlikda parvoz tadqiqotchi uchun juda qiyin, chunki u zarba to'lqinlari yoki zarba to'lqinlarining shakllanishi bilan birga keladi va bunday parvozda samolyot bir nechta oqim rejimlaridan (turli xil mahalliy tuzilmalarga ega) o'tadi, buning ortishi bilan birga keladi. issiqlik oqimlari.

ELAC-EOS loyihasidagi bu muammo ham eksperimental, ham raqamli tarzda tekshirildi. Tajribalarning aksariyati aerodinamikada o'tkazilgan.

RAS SB Nazariy va amaliy mexanika institutining T-313 shamol tunnelida olingan ELAC 1 modeli yuzasidagi oqim chiziqlarining yog'li-tumanli naqshlari. Ko'ra: (Krause va boshq., 1999)

E1.AC 1 modeli (o'ngda) va lazerli pichoq usuli bo'yicha eksperimental vizualizatsiya (chapda) ning leeward tomonidagi vorteks tuzilmalarining raqamli simulyatsiyasi natijalarini taqqoslash. Raqamli hisob-kitoblar natijalari Mach soni M = 2, Reynolds soni Je = 4 10e va hujum burchagi a = 24 ° da laminar oqim uchun Navier-Stokes tenglamalarini echish orqali olingan. Hisoblangan vorteks naqshlari eksperimental kuzatilganlarga o'xshaydi; alohida vortekslarning ko'ndalang shakllarida farqlar mavjud. E'tibor bering, kiruvchi oqim rasm tekisligiga perpendikulyar. Po: (EKOTERD e? A /., 1996)

Novosibirskdagi T-313 ITAM SB RAS bacasi. Ushbu tajribalarda erkin oqim Mach soni 2 oralig'ida o'zgarib turardi< 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.

Olingan natijalar, boshqa narsalar qatori, leeward tomonida vortekslarning shakllanishini aniq ko'rsatadi. Model yuzasida oqimlarning panoramik naqshlari maxsus suyuqliklar yoki moy-moy aralashmasi bilan qoplash orqali ingl. Yog '/moyni tasvirlashning odatiy misolida, sirt oqimlari qanotning oldingi chetidan ichkariga egilib, taxminan oqim yo'nalishi bo'yicha yo'naltirilgan chiziqqa oqib o'tayotganini ko'rish mumkin. Modelning markaziy chizig'iga yo'naltirilgan boshqa chiziqlar ham mavjud.

Leeward tomonidagi bu aniq izlar o'zaro oqimni tavsiflaydi, uning uch o'lchovli tuzilishini lazerli pichoq usuli yordamida kuzatish mumkin. Hujum burchagi ortishi bilan havo oqimi shamol qanoti yuzasidan oqib o'tib, murakkab vorteks tizimini hosil qiladi. E'tibor bering, yadrodagi bosim pasaygan birlamchi vortekslar kosmik kemaning ko'tarilishiga ijobiy hissa qo'shadi. Lazerli pichoq usulining o'zi tarqoq kogerent nurlanishni suratga olishga asoslangan

O'tish holatidagi vorteks pufakchasi

To'liq rivojlangan vorteks spirali

ELAC 1 konfiguratsiyasining past tomonidagi girdoblarning parchalanishi lyuminestsent bo'yoqni quyish orqali tasvirlangan. Uchun: (Stromberg, Limberg, 1993)

MAN FAN ufqlariman

oqimga kiritilgan qattiq yoki suyuq mikrozarralar bo'yicha, ularning konsentratsiyasining taqsimlanishi o'rganilayotgan oqimlarning tuzilishi bilan belgilanadi. Kogerent yorug'lik manbai nozik yorug'lik tekisligi shaklida hosil bo'ladi, bu aslida usulga nom berdi. Qizig'i shundaki, kerakli tasvir kontrastini ta'minlash nuqtai nazaridan oddiy suvning mikropartikullari (tuman) juda samarali.

Muayyan sharoitlarda vorteks yadrolari qulashi mumkin, bu esa qanotning ko'tarilishini kamaytiradi. Vorteksning buzilishi deb ataladigan bu jarayon rivojlanadi

"qabariq" yoki "spiral" turi, ularning orasidagi vizual farqlar lyuminestsent bo'yoq in'ektsiyasi yordamida olingan fotosuratda ko'rsatiladi. Odatda, vorteksni tozalashning qabariq rejimi spiral parchalanishdan oldin sodir bo'ladi.

Foydali ma'lumotlar samolyot atrofidagi tovushdan tez oqim spektrlari bo'yicha Topler soya usuli bilan berilgan. Uning yordami bilan gaz oqimlarining bir xilligi vizual tarzda ko'rinadi va zarba to'lqinlari va kamdan-kam uchraydigan to'lqinlar ayniqsa aniq ko'rinadi.

Asosiy linza linzalari Proyeksiya linzalari ekrani (kamera)

Yorug'lik manbai V g H Inhomogeneity Foucault pichog'i "I

SOYA TEPLER USULI

1867-yilda nemis olimi A.Tepler shaffof muhitda optik bir jinslilikni aniqlash usulini taklif qilgan bo‘lib, u hali ham fan va texnikada o‘z ahamiyatini yo‘qotmagan. Xususan, shamol tunnellarida samolyot modellari atrofidan oqib o'tishda havo oqimi zichligi taqsimotini o'rganish uchun keng qo'llaniladi.

Usulni amalga oshirishdan birining optik sxemasi rasmda ko'rsatilgan. Yoriq yorug'lik manbasidan nurlar nurlari linza tizimi tomonidan o'rganilayotgan ob'ekt orqali yo'naltiriladi va noaniq ekranning chetiga (Fuko pichog'i deb ataladi) qaratilgan. Agar tekshirilayotgan ob'ektda optik bir xillik bo'lmasa, u holda barcha nurlar pichoq bilan kechiktiriladi. Bir hil bo'lmagan holda, nurlar tarqaladi va ularning ba'zilari chetga chiqib, pichoqning chetidan o'tib ketadi. Foucault pichog'i tekisligi orqasiga proyeksiya linzalarini qo'yish orqali siz ushbu nurlarni ekranga (to'g'ridan-to'g'ri kameraga) proyeksiya qilishingiz va nosimmetrikliklar tasvirini olishingiz mumkin.

Ko'rib chiqilgan eng oddiy sxema pichoqning chetiga perpendikulyar bo'lgan muhitning zichlik gradientlarini tasavvur qilish imkonini beradi, boshqa koordinata bo'ylab zichlik gradientlari esa tasvirning chekka bo'ylab siljishiga olib keladi va ekranning yoritilishini o'zgartirmaydi. . Toepler usulining turli modifikatsiyalari mavjud. Misol uchun, pichoq o'rniga turli rangdagi parallel chiziqlardan iborat optik filtr o'rnatilgan. Yoki rangli sektorlar bilan dumaloq diafragma ishlatiladi. Bunday holda, bir xillik bo'lmasa, turli nuqtalardan kelgan nurlar diafragmaning bir joyidan o'tadi, shuning uchun butun maydon bitta rangda bo'yalgan. Nosimmetrikliklar paydo bo'lishi turli sektorlardan o'tadigan nurlarning burilishiga olib keladi va yorug'likning turli xil burilishlari bo'lgan nuqtalarning tasvirlari mos keladigan ranglarda ranglanadi.

Bosh zarbasi

Noyob to'lqinlar muxlisi

Siqilish zarbasi

EbAC 1 modeli atrofidagi oqimning bu soya naqshi Axendagi tovushdan tez shamol tunnelida Toepler optik usuli bilan olingan. Po: (Nepe! E? A /., 1993)

Axen shahridagi gipersonik zarba trubkasida (M = 7.3) havo olish bilan E1.AC 1 modeli atrofidagi oqimning soyali fotosurati. Tasvirning pastki o'ng qismida chiroyli kamalak miltillashi havo olish ichidagi xaotik oqimlarni ifodalaydi. Uchun: (Olivier va boshq., 1996)

Ikki bosqichli konfiguratsiya E1_AC-EOE atrofida oqim uchun Mach raqamlarining (tezliklarining) nazariy taqsimoti (erkin oqim Mach soni M = 4.04). Muallif: (Breitsumter va boshq., 2005)

Hisoblangan va eksperimental ma'lumotlar o'rtasida yaxshi kelishuv kuzatildi, bu gipersonik oqimlarni bashorat qilish uchun raqamli echimning ishonchliligini tasdiqlaydi. Ajratish jarayonida oqimdagi Mach sonlarini (tezliklarini) taqsimlashning hisoblangan namunasi ushbu sahifada keltirilgan. Qasamda siqilish zarbalari va mahalliy kamdan-kam hollarda ko'rinadi. Haqiqatda, EbAC 1C konfiguratsiyasining orqa qismida nodir bo'lmaydi, chunki u erda gipertovushli ramjet dvigateli bo'ladi.

Tashuvchi va orbital bosqichlarni ajratish ELAC-EOS loyihasi davomida hal qilinadigan eng qiyin vazifalardan biridir. Xavfsiz manevr qilish uchun parvozning ushbu bosqichi ayniqsa diqqat bilan o'rganishni talab qiladi. Uning * turli fazalarini raqamli oʻrganish Myunxen texnika universiteti qoshidagi SFB 255 markazida, barcha eksperimental ishlar RAS SB Nazariy va amaliy mexanika institutida olib borildi. T-313 tovushdan tez shamol tunnelidagi sinovlar to'liq konfiguratsiya atrofidagi oqimni vizualizatsiya qilish va bosqichni ajratish paytida aerodinamik xususiyatlar va sirt bosimini o'lchashni o'z ichiga oladi.

ELAC 1C pastki bosqich modeli asl ELAC 1 versiyasidan sayoz bo'linma bilan ajralib turardi, unda orbital bosqich uchish va ko'tarilish paytida joylashgan bo'lishi kerak. Kompyuter simulyatsiyasi erkin oqim Mach raqami M = 4.04, Reynolds soni -Re = 9.6 106 va EOS modelining nol hujum burchagi bilan amalga oshirildi.

Umuman olganda, Germaniya DFG tadqiqot jamiyati tashabbusi bilan boshlangan ikki bosqichli ÜiELAC-EOS tizimlarining aerodinamik kontseptsiyasini o'rganish muvaffaqiyatli bo'ldi, deb aytish mumkin. Evropa, Osiyo, Amerika va Avstraliyaning ilmiy markazlari ishtirok etgan keng ko'lamli nazariy va eksperimental ishlar natijasida standart aeroportda gorizontal uchish va qo'nish qobiliyatiga ega bo'lgan konfiguratsiyani to'liq hisoblash amalga oshirildi va aerodinamik

past, tovushdan va ayniqsa gipersonik tezlikda parvoz vazifalari.

Endi ma'lum bo'ldiki, istiqbolli aerokosmik transportni yaratish parvoz tezligining keng diapazonida ishonchli ishlaydigan gipertovushli havo reaktiv dvigatellarini, bosqichlarni ajratish va qo'nish uchun yuqori aniqlikdagi boshqaruv tizimlarini yaratish bo'yicha batafsilroq tadqiqotlarni talab qiladi. orbital modul, yangi yuqori haroratli materiallar va boshqalar ... Bu murakkab ilmiy-texnikaviy muammolarni hal etish olimlarning sa’y-harakatlarini birlashtirmasdan turib mumkin emas turli mamlakatlar... Ushbu loyihaning tajribasi shuni tasdiqlaydi: uzoq muddatli xalqaro hamkorlik aerokosmik tadqiqotlarning ajralmas qismiga aylanmoqda.

Adabiyot

Xaritonov A.M., Krause E., Limberg V. va boshqalar. // J. Suyuqliklarda tajribalar. - 1999. - V. 26. - B. 423.

Brodetskiy M. D., Kharitonov A. M., Krause E. va boshqalar. // J. Suyuqliklarda tajribalar. - 2000. - V. 29. - B. 592.

Brodetskiy M. D., Kharitonov A. M., Krause E. va boshqalar. // Proc. X Int. Aemfizika tadqiqot usullari bo'yicha konferentsiya. Novosibirsk. - 2000. -V.1.- 53-bet.

Krause E., Brodetskiy M.D., Xaritonov A.M. // Proc. WFAM kongressida. Chikago, 2000 yil.

Brodetskiy M.D., Krause E., Nikiforov S.B. va boshqalar. // PMTF. - 2001 yil .-- T. 42 .-- S. 68.

Kelajakning aerokosmik transporti

Kuchli surish bilan raketa ishga tushirish maydonchasidan vertikal ravishda ko'tariladi va yuqoriga ko'tariladi ... Bu tanish rasm tez orada unutilishi mumkin. Bir marta foydalaniladigan kosmik tizimlar va marshrutlarni yangi avlod transport vositalari – an’anaviy avialaynerlar kabi gorizontal holatda uchish va qo‘nish imkoniyatiga ega bo‘lgan aerokosmik samolyotlar bilan almashtirish kerak. Xalqaro tadqiqot loyihasi ishtirokchilari o'quvchilarni kelajakning ikki bosqichli aerokosmik transporti kontseptsiyasini aks ettiruvchi ba'zi vizual materiallar bilan tanishtiradilar.

Kosmonavtikaning keyingi rivojlanishi kosmik stansiyalarning intensiv ishlashi, global aloqa va navigatsiya tizimlarini rivojlantirish, atrof-muhitni sayyoraviy miqyosda kuzatish zarurati bilan belgilanadi. Shu maqsadlarda dunyoning yetakchi davlatlari rivojlanmoqda aerokosmik samolyot(VKS) qayta foydalanish mumkin, bu orbitaga tovarlar va odamlarni etkazib berish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi. Bu imkoniyatlar bilan tavsiflangan tizimlar bo'lib, ulardan eng dolzarblari quyidagilardir: takroriy parvozlar orasidagi nisbatan qisqa vaqt oralig'ida ishlab chiqarish va ilmiy-texnikaviy yuklarni orbitaga chiqarish uchun qayta foydalanish mumkin bo'lgan foydalanish; buzilgan va sarflangan tuzilmalarni axlat joyiga qaytarish; favqulodda vaziyatlarda orbital stansiyalar va kosmik kemalar ekipajlarini qutqarish; dunyoning istalgan nuqtasida tabiiy ofatlar va falokatlar hududlarini zudlik bilan razvedka qilish.

Ilg'or aerokosmik texnologiyalarga ega bo'lgan mamlakatlarda yuqori parvoz tezligi sohasida katta yutuqlarga erishildi, bu gipertovushli reaktiv samolyotlarning keng assortimentini yaratish imkoniyatlarini belgilaydi. Kelajakda boshqariladigan samolyotlar M = 4-6 dan M = 12-15 gacha tezlikni egallaydi, deb ishonish uchun barcha asoslar mavjud (bu rekord M = 6,7 ni tashkil etgan bo'lsa, 1967 yilda Amerika eksperimental X-15 dvigateli tomonidan o'rnatilgan). .

Agar fuqaro aviatsiyasi haqida gapiradigan bo‘lsak, yo‘lovchi tashish va biznes aloqalarini faollashtirish uchun yuqori tezlikni rivojlantirish nihoyatda muhim. Mach 6-ga ega gipertovushli yo'lovchi samolyoti Evropa (Parij) - Janubiy Amerika (San-Paulu) kabi 10 ming km masofani tashkil etuvchi xalqaro yo'nalishlarda parvozning kam charchoq vaqtini (4 soatdan ko'p bo'lmagan) ta'minlay oladi. ), Yevropa (London) - Hindiston , AQSH (Nyu-York) - Yaponiya. Eslatib o'tamiz, tovushdan tez tez uchuvchi Konkordning Nyu-Yorkdan Parijga parvoz vaqti taxminan 3 soatni tashkil etgan, Boeing 747 esa bu yo'nalishda taxminan 6,5 soat vaqt sarflaydi. Mach 10 bilan kelajak samolyotlari 4 soatda 16-17 ming km masofani bosib o'tib, masalan, AQSh yoki Evropadan Avstraliyaga to'xtovsiz parvoz qila oladi.

Yangi yondashuvlar

Gipersonik samolyotlar zamonaviy samolyotlarga xos bo'lgan va vertikal ravishda uchadigan kosmik qurilmalardan butunlay farq qiladigan yangi texnologiyalarni talab qiladi. Albatta, raketa dvigateli juda ko'p kuch ishlab chiqaradi, lekin u juda katta miqdorda yoqilg'i sarflaydi va bundan tashqari, raketa bortida oksidlovchini olib yurishi kerak. Shuning uchun atmosferada raketalardan foydalanish qisqa muddatli parvozlar bilan cheklanadi.

AERODINAMIK ATAMALAR LIG'ATI

Mach raqami- samolyot tezligi (yoki gaz oqimi) tovush tezligidan necha marta katta ekanligini tavsiflovchi parametr
Gipersonik tezlik Mach soni 4 5 dan katta bo'lgan tezlik uchun oddiy atama
Reynolds soni- oqimdagi inertial kuchlar va yopishqoq kuchlar o'rtasidagi munosabatni tavsiflovchi parametr
Hujum burchagi- qanotli samolyotning parvoz chizig'iga moyilligi
Siqilish zarbasi (zarba to'lqini)- tor oqim hududi, unda tovushdan tez gaz oqimi tezligining keskin pasayishi sodir bo'lib, zichlikning keskin oshishiga olib keladi.
Noyoblanish to'lqini- gazsimon muhitning zichligi keskin pasaygan oqim maydoni

Ushbu murakkab texnik muammolarni hal qilish istagi kosmik transport tizimlari uchun turli xil kontseptsiyalarni ishlab chiqishga olib keldi. Bir bosqichli videokonferensaloqa - bu dunyodagi yetakchi aerokosmik kompaniyalar tomonidan faol o'rganilayotgan fundamental yo'nalish. Bunday aerokosmik samolyot an'anaviy aerodromdan uchib, past er orbitasiga uchish og'irligining taxminan 3% foydali yukni ta'minlay oladi. Qayta foydalanish mumkin bo'lgan tizimlar uchun yana bir kontseptsiya ikki bosqichli apparatdir. Bunday holda, birinchi bosqich havo-reaktiv dvigatel bilan jihozlangan, ikkinchisi esa orbital bo'lib, bosqichlarni ajratish taxminan 30 km balandlikda 6 dan 12 gacha bo'lgan Mach raqamlari oralig'ida amalga oshiriladi.

1980-1990 yillar VKS loyihalari AQSh (NASP), Angliya (HOTOL), Germaniya (Snger), Frantsiya (STS-2000, STAR-H), Rossiya (VKS NII-1, "Spiral", Tu-2000) da ishlab chiqilgan. 1989 yilda Germaniya tadqiqot jamiyati (DFG) tashabbusi bilan uchta nemis markazida: Aaxendagi Reyn-Vestfaliya texnik maktabi, Myunxen texnika universiteti va Shtutgart universitetida qo'shma tadqiqotlar boshlandi. DFG homiyligidagi ushbu markazlar umumiy muhandislik, aerodinamika, termodinamika, parvoz mexanikasi, dvigatel, materiallar va boshqalar kabi kosmik transport tizimlarini loyihalash uchun zarur bo'lgan fundamental masalalarni o'rganishni o'z ichiga olgan uzoq muddatli tadqiqot dasturini amalga oshirdi. eksperimental aerodinamika bo'yicha ishlarning bir qismi Nazariy va amaliy mexanika instituti bilan hamkorlikda amalga oshirildi. S. A. Xristianovich SB RAS. Barcha tadqiqot ishlarini tashkil etish va muvofiqlashtirishni o'n yil davomida ushbu maqola mualliflaridan biri (E. Krause) boshqargan qo'mita amalga oshirdi. Biz o'quvchilar e'tiboriga ushbu loyiha doirasida aerodinamika sohasida erishilgan ba'zi natijalarni aks ettiruvchi eng illyustrativ vizual materiallarni taqdim etamiz.

ELAC-EOS ikki bosqichli tizim

Tadqiqot uchun ikki bosqichli aerokosmik vosita kontseptsiyasi taklif qilindi (tashuvchi bosqich nemis tilida ELAC, orbital - EOS deb nomlangan). Yoqilg'i suyuq vodoroddir. To'liq miqyosli ELAC konfiguratsiyasi uzunligi 75 m, qanotlari 38 m va katta bo'lishi kutilgan edi. supurish burchagi... EOS bosqichining uzunligi 34 m, qanotlari kengligi 18 m.Orbital bosqich elliptik burun, yarim silindrsimon ustki tomoni bo'lgan markaziy korpus va simmetriya tekisligida bitta keelga ega. Birinchi bosqichning yuqori yuzasida ko'tarilish paytida orbital bosqich joylashgan chuqurchaga ega. Sayoz bo'lsa-da, ajratish paytida gipersonik tezlikda (M = 7) oqim xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.

Nazariy va eksperimental tadqiqotlar uchun 1: 150 miqyosdagi tashuvchi va orbital bosqichlarning bir nechta modellari ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan. DNW Germaniya-Gollandiya shamol tunnelida past tezlikda sinovlar uchun 1:12 (uzunligi 6 m dan ortiq, og'irligi taxminan 1600 kg) miqyosda tekshirilgan konfiguratsiyaning katta modeli qilingan.

Supersonik tasvir

Ovozdan yuqori tezlikda uchish tadqiqotchi uchun juda qiyin, chunki u zarba to'lqinlarining shakllanishi bilan birga keladi yoki zarba to'lqinlari, va bunday parvozdagi samolyot issiqlik oqimlarining ko'payishi bilan birga bir nechta oqim rejimlaridan (turli xil mahalliy tuzilmalarga ega) o'tadi.

ELAC – EOS loyihasidagi bu muammo ham eksperimental, ham raqamli tarzda tekshirildi. Tajribalarning aksariyati Novosibirskdagi ITAM SB RASning T-313 shamol tunnelida o'tkazildi. Ushbu tajribalarda erkin oqim Mach soni 2 oralig'ida o'zgarib turardi< М < 4, Reynolds soni – 25 10 6 < Re < 56 10 6 , а hujum burchagi- oralig'ida - 3 °< α < 10°. При этих параметрах измерялось распределение давлений, аэродинамические силы и моменты, а также выполнялась визуализация tartibga solish model yuzasida.

Olingan natijalar, boshqa narsalar qatori, leeward tomonida vortekslarning shakllanishini aniq ko'rsatadi. Model yuzasida oqimlarning panoramik naqshlari maxsus suyuqliklar yoki moy-moy aralashmasi bilan qoplash orqali ingl. Oddiy misolda neft-moy tasviri sirt oqimlari qanotning oldingi chetidan ichkariga burishib, taxminan oqim yo'nalishi bo'yicha yo'naltirilgan chiziqqa oqayotganini ko'rish mumkin. Modelning markaziy chizig'iga yo'naltirilgan boshqa chiziqlar ham mavjud.

Yon tomondagi bu aniq izlar uch o'lchovli tuzilishini kuzatish mumkin bo'lgan o'zaro oqimni tavsiflaydi. lazerli pichoq usuli. Hujum burchagi ortishi bilan havo oqimi shamol qanoti yuzasidan oqib o'tib, murakkab vorteks tizimini hosil qiladi. E'tibor bering, yadrodagi bosim pasaygan birlamchi vortekslar kosmik kemaning ko'tarilishiga ijobiy hissa qo'shadi. Lazerli pichoq usulining o'zi oqimga kiritilgan qattiq yoki suyuq mikrozarralar tomonidan tarqalgan kogerent nurlanishni suratga olishga asoslangan bo'lib, ularning kontsentratsiyasi taqsimlanishi o'rganilayotgan oqimlarning tuzilishi bilan belgilanadi. Kogerent yorug'lik manbai nozik yorug'lik tekisligi shaklida hosil bo'ladi, bu aslida usulga nom berdi. Qizig'i shundaki, kerakli tasvir kontrastini ta'minlash nuqtai nazaridan oddiy suvning mikropartikullari (tuman) juda samarali.

SOYA TEPLER USULI

1867-yilda nemis olimi A.Tepler shaffof muhitda optik bir jinslilikni aniqlash usulini taklif qilgan bo‘lib, u hali ham fan va texnikada o‘z ahamiyatini yo‘qotmagan. Xususan, shamol tunnellarida samolyot modellari atrofidan oqib o'tishda havo oqimi zichligi taqsimotini o'rganish uchun keng qo'llaniladi.
Usulni amalga oshirishdan birining optik sxemasi rasmda ko'rsatilgan. Yoriq yorug'lik manbasidan chiqadigan nurlar dastasi linza tizimi tomonidan o'rganilayotgan ob'ekt orqali yo'naltiriladi va shaffof bo'lmagan ekranning chetiga (deb ataladi) qaratilgan. Fuko pichog'i). Agar tekshirilayotgan ob'ektda optik bir xillik bo'lmasa, u holda barcha nurlar pichoq bilan kechiktiriladi. Bir hil bo'lmagan holda, nurlar tarqaladi va ularning ba'zilari chetga chiqib, pichoqning chetidan o'tib ketadi. Foucault pichog'i tekisligi orqasiga proyeksiya linzalarini qo'yish orqali siz ushbu nurlarni ekranga (to'g'ridan-to'g'ri kameraga) proyeksiya qilishingiz va nosimmetrikliklar tasvirini olishingiz mumkin.
Ko'rib chiqilgan eng oddiy sxema sizga vizualizatsiya qilish imkonini beradi zichlik gradientlari pichoqning chetiga perpendikulyar bo'lib, boshqa koordinata bo'ylab zichlik gradientlari tasvirning chekka bo'ylab siljishiga olib keladi va ekranning yoritilishini o'zgartirmaydi. Toepler usulining turli modifikatsiyalari mavjud. Misol uchun, pichoq o'rniga turli rangdagi parallel chiziqlardan iborat optik filtr o'rnatilgan. Yoki rangli sektorlar bilan dumaloq diafragma ishlatiladi. Bunday holda, bir xillik bo'lmasa, turli nuqtalardan kelgan nurlar diafragmaning bir joyidan o'tadi, shuning uchun butun maydon bitta rangda bo'yalgan. Nosimmetrikliklar paydo bo'lishi turli sektorlardan o'tadigan nurlarning burilishiga olib keladi va yorug'likning turli xil burilishlari bo'lgan nuqtalarning tasvirlari mos keladigan ranglarda ranglanadi.

Muayyan sharoitlarda vorteks yadrolari qulashi mumkin, bu esa qanotning ko'tarilishini kamaytiradi. Vorteksni tozalash deb ataladigan bu jarayon "qabariq" yoki "spiral" tipda rivojlanadi, ularning orasidagi vizual farqlar floresan bo'yoq in'ektsiyasi yordamida olingan fotosuratda ko'rsatiladi. Odatda, vorteksni tozalashning qabariq rejimi spiral parchalanishdan oldin sodir bo'ladi.

Samolyot atrofidagi tovushdan tez oqim spektrlari bo'yicha foydali ma'lumotlarni taqdim etadi Toeplerning soya usuli... Uning yordami bilan gaz oqimlarining bir xilligi vizual tarzda ko'rinadi va zarba to'lqinlari va kamdan-kam uchraydigan to'lqinlar ayniqsa aniq ko'rinadi.

Bosqichlarni ajratish

Tashuvchi va orbital bosqichlarni ajratish ELAC-EOS loyihasi ustida ishlash jarayonida ko'rib chiqilgan eng qiyin vazifalardan biridir. Xavfsiz manevr qilish uchun parvozning ushbu bosqichi ayniqsa ehtiyotkorlik bilan o'rganishni talab qiladi. Uning turli fazalarini raqamli oʻrganish Myunxen texnika universiteti qoshidagi SFB 255 markazida, barcha eksperimental ishlar RAS SB Nazariy va amaliy mexanika institutida olib borildi. T-313 tovushdan tez shamol tunnelidagi sinovlar to'liq konfiguratsiya atrofidagi oqimni vizualizatsiya qilish va bosqichni ajratish paytida aerodinamik xususiyatlar va sirt bosimini o'lchashni o'z ichiga oladi.

Pastki bosqichli ELAC 1C modeli dastlabki ELAC 1 versiyasidan sayoz bo'linma bilan ajralib turardi, unda orbital bosqich parvoz va ko'tarilish paytida joylashgan bo'lishi kerak. Kompyuter simulyatsiyasi erkin oqim Mach raqami M = 4.04, Reynolds soni Re = 9.6 10 6 va EOS modelining nol hujum burchagi bilan amalga oshirildi.

Hisoblangan va eksperimental ma'lumotlar o'rtasida yaxshi kelishuv kuzatildi, bu gipersonik oqimlarni bashorat qilish uchun raqamli echimning ishonchliligini tasdiqlaydi. Ajratish jarayonida oqimdagi Mach sonlarini (tezliklarini) taqsimlashning hisoblangan namunasi ushbu sahifada keltirilgan. Har ikki bosqichda ham shoklar va mahalliy nodirlanishlar ko'rinadi. ELAC 1C konfiguratsiyasining orqa tomonida vakuum bo'lmaydi, chunki u gipertovushli ramjet dvigateliga ega.

Umuman olganda, Germaniya DFG tadqiqot jamiyati tashabbusi bilan boshlangan ikki bosqichli ELAC – EOS tizimining aerodinamik kontseptsiyasini o'rganish muvaffaqiyatli bo'ldi, deb aytish mumkin. Evropa, Osiyo, Amerika va Avstraliyaning ilmiy markazlari ishtirok etgan keng ko'lamli nazariy va eksperimental ishlar natijasida standart aeroportda gorizontal uchish va qo'nish qobiliyatiga ega bo'lgan konfiguratsiyani to'liq hisoblash amalga oshirildi, aerodinamik. Past, tovushdan va ayniqsa gipersonik tezlik bilan parvoz muammolari hal qilindi. ...

Endi ma'lum bo'ldiki, istiqbolli aerokosmik transportni yaratish parvoz tezligining keng diapazonida ishonchli ishlaydigan gipertovushli reaktiv dvigatellarni, bosqichlarni ajratish va orbital modulning qo'nishini boshqarishning yuqori aniqlikdagi tizimlarini yaratish bo'yicha batafsilroq tadqiqotlarni talab qiladi. , yangi yuqori haroratli materiallar va boshqalar. Turli mamlakatlar olimlarining sa'y-harakatlarini birlashtirmasdan turib, bu murakkab ilmiy-texnikaviy muammolarni hal qilish mumkin emas. Ushbu loyihaning tajribasi shuni tasdiqlaydi: uzoq muddatli xalqaro hamkorlik aerokosmik tadqiqotlarning ajralmas qismiga aylanmoqda.

Adabiyot

Kharitonov A. M., Krause E., Limberg V. va boshqalar. // J. Suyuqliklardagi tajribalar. 1999. V. 26. B. 423.

Brodetskiy M. D., Kharitonov A. M., Krause E. va boshqalar. // J. Suyuqliklardagi tajribalar. 2000. V. 29. B. 592.

Brodetskiy M. D., Kharitonov A. M., Krause E. va boshqalar. // Proc. X Int. Aerofizik tadqiqotlar usullari bo'yicha konferentsiya. Novosibirsk. 2000. V. 1. B. 53.

Krause E., Brodetskiy M.D., Xaritonov A.M. // Proc. WFAM kongressida. Chikago, 2000 yil.

Brodetskiy M.D., Krause E., Nikiforov S.B. va boshqalar. // PMTF. 2001 yil.42-jild, 68-bet.

Kuzminova Anastasiya Olegovna
Yosh: 14 yoshda
O'qish joyi: Vologda, MOU "Ingliz tilini chuqur o'rganadigan 1-sonli o'rta maktab"
Shahar: Vologda
Rahbarlar: Chuglova Anna Bronislavovna, 1-sonli umumta’lim maktabining ingliz tilini chuqur o‘rganuvchi yuqori sinflarida fizika o‘qituvchisi;
Oleg Kuzminov.

Mavzu bo'yicha tarixiy tadqiqot ishlari:

Aerokosmik transportning kelajagi nima?

Reja:

• 1.Kirish
• 2. Asosiy qism
• 2.1 Aerokosmik kemalarning rivojlanish tarixi;
• 2.2 Kelajakning istiqbolli transport kemalari;
• 2.3 Ilg'or transport tizimlaridan (PTS) foydalanish va rivojlantirishning asosiy yo'nalishlari;
• 3. Xulosa
• 4. Axborot manbalari.

1.Kirish

Birinchi marta kosmik tadqiqotlar dasturi K.E. Tsiolkovskiy tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, unda asosiy rol transport kosmik tizimlariga tegishli. Hozirgi vaqtda aerokosmik transport quyidagilar uchun qo'llaniladi: sayyoralar va koinotni ilmiy tadqiq etish, harbiy muammolarni hal qilish, sun’iy yer yo‘ldoshlarini uchirish, orbital stansiyalar va sanoat tarmoqlarini qurish va ularga xizmat ko‘rsatish, koinotda yuk tashish, shuningdek, kosmik turizmni rivojlantirish.

Kosmik kema Kosmosda odamlarning parvozi va yuk tashish uchun mo'ljallangan samolyot. Yerga yaqin orbitalarda parvoz qilish uchun kosmik kemalar sun'iy yo'ldosh kemalari, boshqa samoviy jismlarga uchish uchun esa - sayyoralararo kemalar deb ataladi. Dastlabki bosqichda transport kosmik kemalari kosmik texnologiyalarning imkoniyatlarini va individual amaliy muammolarni hal qilishni namoyish etdi. Hozirgi vaqtda ularning oldida fazodan samarali va tejamkor foydalanishga qaratilgan global amaliy vazifalar turibdi.

Ushbu maqsadlarga erishish uchun quyidagi vazifalarni hal qilish kerak:

Universal, qayta ishlatiladigan kosmik kemalarni yaratish;

Elektr stansiyalaridan samaraliroq va arzonroq yoqilg'i bilan foydalanish;

Avtotransportning yuk ko'tarish qobiliyatini oshirish;

Kemalarning ekologik va biologik xavfsizligi.

Muvofiqligi:

Kelajakning aerokosmik transportini yaratish quyidagilarga imkon beradi:

- o'ta uzoq, deyarli cheksiz masofalar bo'ylab uchish;

- er yaqinidagi fazoni va boshqa sayyoralarni faol ravishda o'rganish;

- davlatimizning mudofaa qobiliyatini mustahkamlash;

- kosmik elektr stansiyalari va ishlab chiqarish quvvatlarini yaratish;

- katta orbital komplekslarni yaratish;

- Oy va boshqa sayyoralarning minerallarini qazib olish va qayta ishlash;

- Yerning ekologik muammolarini hal qilish;

- sun'iy yer yo'ldoshlarini olib chiqish;

- aerokosmik turizmni rivojlantirish.

Maqsadlar va maqsadlar:

- Rossiya va AQShda kosmik kemalarning rivojlanish tarixini o'rganish;

- kelajak aerokosmik transportidan foydalanishning qiyosiy tahlilini o'tkazish;

- PTS (ilg'or transport tizimlari) dan foydalanishning asosiy yo'nalishlarini ko'rib chiqing;

- transport tizimlarini rivojlantirish istiqbollarini aniqlash.

2. Asosiy qism.

2.1 Aerokosmik kemalarning rivojlanish tarixi.

1903 yilda rus olimi K.E.Tsiolkovskiy sayyoralararo aloqa uchun raketa loyihasini yaratdi.

Sergey Pavlovich Korolev boshchiligida dunyoda birinchi bo'lib yaratilgan raketa R-7 ("Vostok"), u 1957-yil 4-oktabrda koinotga birinchi sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshini uchirdi va 1961-yil 12-aprelda kosmik kema birinchi marta koinotga parvoz qildi.

"Vostok" raketalari o'rnini bir martalik kosmik kemalarning yangi avlodi egalladi: "Soyuz", "Progress" va "Proton", ularning dizayni sodda, ishonchli va arzon bo'lib chiqdi, u bugungi kunda ham qo'llaniladi va yaqin kelajakda qo'llaniladi.

"Birlashma" U "Vostok" raketasidan katta o'lchamlari, ichki hajmi va yangi bort tizimlari bilan juda farq qilar edi, bu esa orbital stansiyalarni yaratish bilan bog'liq muammolarni hal qilishga imkon berdi. Birinchi raketa 1967 yil 23 aprelda uchirilgan. “Soyuz” kosmik kemasi negizida uchuvchisiz yuk tashuvchi bir qator transport kemalari yaratildi « Taraqqiyot", yuklarni kosmik stantsiyaga etkazib berishni ta'minladi. Birinchi parvoz 1978 yil 20 yanvarda bo'lib o'tdi. "Proton"- kosmik orbital stantsiyalarga, boshqariladigan kosmik kemalarga, og'ir Yer sun'iy yo'ldoshlariga va sayyoralararo stansiyalarga uchirish uchun mo'ljallangan og'ir toifadagi raketa (LV). Birinchi parvoz 1965 yil 16 iyulda bo'lib o'tdi.

Amerika kosmik kemalari orasida men ta'kidlashni istardim "Apollon"- yagona bu daqiqa tarixdagi kosmik kema, unda odamlar past yer orbitasining chegaralarini tark etib, Yerning tortishish kuchini engib, astronavtlarni Oyga muvaffaqiyatli qo'ndirgan va Yerga qaytgan. Kosmik kema asosiy blok va oy modulidan (qo‘nish va uchish bosqichlari) iborat bo‘lib, unda astronavtlar qo‘nish va Oydan uchib ketishadi. 1968 yildan 1975 yilgacha 15 ta kosmik kema osmonga uchirildi.

Uzoq 70-yillarda muhandislar yuk va odamlarni orbitaga olib chiqadigan, keyin esa Yerga xavfsiz qaytib, yana xizmatda bo'ladigan kelajak kosmik kemalarini yaratishni orzu qilishdi. Amerika dizayni qayta foydalanish mumkin bo'lgan transport kemasi edi Kosmik kema, U yer va yaqin orbitalar oʻrtasida yuklarni va odamlarni oldinga va orqaga yetkazuvchi kema sifatida foydalanish rejalashtirilgan edi.Kosmik parvozlar 1981-yil 12-apreldan 2011-yil 21-iyulgacha 135 marta amalga oshirildi.

Sovet-Rossiya ishlanmasi qayta foydalanish mumkin bo'lgan transport qanotli kosmik kema edi "Buran". Kosmosni tadqiq qilish yo'lidagi muhim qadam universal qayta foydalanish mumkin bo'lgan raketa va kosmik tizim - Energia-Buranning rivojlanishi bo'ldi. U o'ta kuchli "Energia" raketasi va qayta ishlatiladigan "Buran" orbital kosmik kemasidan iborat.

Bu kema orbitaga 30 tonnagacha yuk olib chiqishga qodir. "Buran" orbital kemasi transport va harbiy vazifalarni, shuningdek, koinotda orbital operatsiyalarni bajarish uchun mo'ljallangan. Vazifalarni bajargandan so'ng, kema mustaqil ravishda atmosferaga tushishi va aerodromga gorizontal qo'nishi mumkin. U birinchi parvozini 1988-yil 15-noyabrda amalga oshirdi. Qayta foydalanish mumkin bo'lgan kosmik kemalar loyihalari qimmatga tushadi va hozirgi vaqtda olimlar operatsion xarajatlarni yaxshilaydilar va kamaytiradilar, bu kelajakda kosmik sanoatni yaratishda ushbu turdagi kosmik kemalardan samarali foydalanish imkonini beradi; qayta ishlatiladigan kosmik kemalar iqtisodiy jihatdan samarali bo'ladi, chunki transport tizimlarining intensiv ishlashi. talab qilinadi.

2.2 Kelajakning istiqbolli transport kemalari.

Hozirgi vaqtda kosmik sanoati to'xtab qolmaydi va kelajakning ko'plab yangi va istiqbolli transport kemalari yaratilmoqda:

"Angara" kosmik raketa majmuasi- qayta ishlatiladigan kislorod-kerosin dvigatellari bo'lgan ilg'or modulli raketalar oilasi ishlab chiqilmoqda. Raketalar 4 toifaga (engil, o'rta, og'ir va o'ta og'ir) bo'lishi kerak. Ushbu raketaning kuchi raketa sinfiga qarab turli xil universal raketa modullari (1 dan 7 gacha) yordamida amalga oshiriladi. Yengil toifadagi raketaning birinchi uchirilishi 2014-yil 9-iyulda bo‘lib o‘tdi. Angara-5 og'ir toifali raketa uchirilishi 2014 yil 23 dekabrda bo'lib o'tdi.

Angara raketasining afzalliklari:

- kerakli yuk ko'tarish qobiliyatiga qarab tayyor modullardan raketani tez yig'ish;

- Rossiya kosmodromlaridan moslashtirilgan raketa uchirish;

- raketa butunlay rus komponentlaridan ishlab chiqarilgan;

- ekologik toza yoqilg'i ishlatiladi;

- kelajakda qayta foydalanish mumkin bo'lgan birinchi bosqichli dvigatel ishlab chiqarish rejalashtirilgan.

Qayta foydalanish mumkin bo'lgan transport tizimlari ("Rus"). Istiqbolli odam transport tizimi(PPTS) "Rus" - ko'p maqsadli boshqariladigan qayta ishlatiladigan kosmik kema. PTS bazaviy kemaning modulli dizaynida funktsional jihatdan to'liq elementlar - qayta kirish avtomobili va dvigatel bo'linmasi shaklida amalga oshiriladi. Kema qanotsiz, kesilgan konus shaklidagi qayta foydalanish mumkin bo'lgan qismiga ega bo'lishi rejalashtirilgan. Birinchi ishga tushirish 2020 yilga rejalashtirilgan.

Quyidagi vazifalarni bajarish uchun mo'ljallangan:

- milliy xavfsizlikni ta'minlash;

- kosmosga to'siqsiz kirish;

- kosmik ishlab chiqarish vazifalarini kengaytirish;

- parvoz va oyga qo'nish.

Boshqariladigan qayta ishlatiladigan kosmik kema "Orion"(AQSH).

Kema qanotsiz, kesilgan konus shaklidagi qayta foydalanish mumkin bo'lgan qismiga ega bo'lishi rejalashtirilgan. Odamlar va yuklarni koinotga yetkazish, shuningdek, Oy va Marsga parvozlar uchun moʻljallangan. Birinchi ishga tushirish 2014 yil 5 dekabrda bo'lib o'tdi. Kema 5,8 ming km masofani bosib o'tdi va keyin yana Yerga qaytdi. Qaytib kelgach, kema 32 ming km/soat tezlikda atmosferaning zich qatlamlaridan o‘tdi va kema sirtining harorati 2,2 ming darajaga yetdi. Kosmik kema barcha sinovlardan o'tdi, ya'ni u odamlar bilan uzoq masofalarga parvoz qilish uchun mos keladi. Boshqa sayyoralarga parvozlarni boshlash 2019-2020 yillarga mo‘ljallangan.

Qayta foydalanish mumkin bo'lgan transport kosmik kemasi "Ajdaho Kosmos X"(AQSH).

Foydali yuklarni va odamlarni tashish uchun mo'ljallangan. Birinchi parvoz 2010 yil 1 dekabrda amalga oshirilgan. Bortda 7 kishigacha bo'lgan ekipaj va 2 tonna foydali yuk bo'lishi mumkin. Parvoz muddati: 1 haftadan 2 yilgacha. Turli xil modifikatsiyadagi transport kemasini ishlab chiqarish muvaffaqiyatli olib borilmoqda va rejalashtirilgan. Asosiy kamchilik - bu turdagi kosmik kemalarning qimmat ishlashi. Yaqin kelajakda Dragon Space X birinchi va ikkinchi bosqichlardan qayta foydalanishni rejalashtirmoqda, bu esa kosmik parvozlar narxini sezilarli darajada kamaytiradi.

Ultra uzoq masofalarga uchadigan istiqbolli transport kosmik kemalarini ko'rib chiqing .

"Pilgrim" sayyoralararo kosmik kemasi. Qo'shma Shtatlarda miniatyura yadro reaktori asosida sayyoralararo kosmik kemani loyihalash uchun NASA (Aeronavtika va kosmik tadqiqotlar milliy boshqarmasi) dasturi yaratilgan. Kema yer orbitasini tark etgandan so‘ng harakatlanish tizimi birlashtirilib, yadro reaktori ishlay boshlaydi. Bundan tashqari, missiya tugallangandan so'ng, kema bizning yerimizdan uzoqlashadigan traektoriyaga qo'yiladi. Ushbu turdagi elektr stantsiyalari juda ishonchli va salbiy ta'sir ko'rsatmaydi muhit yer.

Mamlakatimiz kosmik energetika bo‘yicha dunyoda yetakchi hisoblanadi. Hozirda ishlab chiqilmoqda transport va energiya moduli megavatt toifadagi atom elektr stansiyasiga asoslangan. Rossiyaning deyarli butun ilmiy salohiyati ushbu dastur ustida ishlamoqda. Atom elektr stansiyasiga ega kosmik kemani uchirish 2020 yilga mo‘ljallangan. Ushbu turdagi elektr stantsiyalari uzoq vaqt davomida yoqilg'isiz ishlashi mumkin. Atom elektr stantsiyasi (atom elektr stantsiyasi) bo'lgan transport kemalari juda uzoq, amalda cheksiz masofalarga ucha oladi va chuqur fazoni tadqiq qilish imkonini beradi.

Istiqbolli kosmik kemalarning qiyosiy jadvali.

Kosmik kema		Mamlakat	Parvoz diapazoni	Dvigatel	Yuk ko'tarish qobiliyati	Birinchi ishga tushirish sanasi
Kosmik raketa majmuasi "Angara"	Booster (qayta foydalanish mumkin)			Kislorod-kerosin	1,5 dan 35 t gacha
Qayta foydalanish mumkin bo'lgan transport tizimlari "Rus"	Boshqaruvli, qayta foydalanish mumkin		sayyoraviy; Oy, Mars	yoqilg'i
"Orion"	Boshqaruvli, qayta foydalanish mumkin		Oy, Mars
« Ajdaho maydoni x»	Boshqaruvli, qayta foydalanish mumkin
"Hoji"	Qayta foydalanish mumkin		sayyoraviy	Yadroviy, birlashtirilgan
Transport va energiya moduli	qayta foydalanish mumkin		uzoq masofalar	Yadroviy, birlashtirilgan

Kelajakdagi eng istiqbolli transport kemasi atom elektr stantsiyasiga ega kemadir u quvvat talab qiladigan dvigatelga ega va juda uzoq masofalarga ucha oladi. Yadro tizimi an'anaviy qurilmalardan 3 baravar yuqori. Xavfsiz ekspluatatsiya bilan bog'liq muammolarni hal qilgandan so'ng, ushbu turdagi kosmik kemalar kosmosni o'rganishda yutuq yaratishi mumkin.

2.3 PTSdan foydalanish va rivojlantirishning asosiy yo'nalishlari (istiqbolli transport tizimlari)

PTS dan foydalanishning asosiy yo'nalishlari
Ilmiy		Sanoat				Turist	Harbiy
Koinot va boshqa sayyoralarni o'rganish	Kosmosdagi tadqiqot va ilmiy ishlar	Yuk va Yer sun'iy yo'ldoshlarini past er orbitasiga olib chiqish	Orbital komplekslarni qurish va texnik xizmat ko'rsatish	Kosmik elektr stantsiyalari va sanoat tarmoqlarini yaratish va ularga xizmat ko'rsatish	Boshqa sayyoralardan foydali yuklarni ko'chirish

Kelajakning aerokosmik transportini yaratish uchun quyidagi vazifalarni hal qilish kerak:

- avtotransportning elektr stansiyalari hozirda foydalanilayotgan yoqilg'iga (atom elektr stantsiyalari, plazma va ionli dvigatellar) qaraganda ko'proq sig'imli energiya manbalari bilan jihozlangan bo'lishi kerak;

- istiqbolli elektr stantsiyalari parvoz oralig'iga qarab modulli bo'lishi kerak. Elektr stantsiyalari past, o'rta va yuqori quvvatga ega bo'lishi kerak. Kichik - er yaqinidagi orbitalarga xizmat ko'rsatish uchun, o'rta - Oyga va boshqa yaqin sayyoralarga yuk tashish, katta - sayyoralararo komplekslarning Mars va boshqa uzoq sayyoralarga parvozlari uchun. Uzoq masofaga uchadigan sayyoralararo boshqariladigan komplekslar og'irligi tufayli Yerga yaqin orbitada modullardan yig'ilishi kerak. Ushbu modullarni o'rnatish avtomatik ravishda, inson aralashuvisiz amalga oshirilishi kerak.

- istiqbolli tizimlar ekologik xavfsizlikni ta'minlash uchun yuqori darajadagi ishonchlilikka ega bo'lishi kerak;

Kosmik kemalar boshqariladigan va uchuvchisiz rejimlarda, Yerdan masofadan boshqarish imkoniyati bilan boshqarilishi kerak. Boshqariladigan parvozlarni amalga oshirish uchun sayyoralararo kosmik kemalar barcha ekipaj a'zolarining normal yashashi uchun barcha turdagi himoyaga ega bo'lishi kerak.

3. Xulosa

Maqolada Rossiya va Qo'shma Shtatlardagi transport tizimlaridagi so'nggi istiqbolli ishlanmalar misollari keltirilgan, ular quyidagi printsiplarga muvofiq quriladi:

Universal modulli dizayn;

Energiya tejamkor elektr stansiyalaridan foydalanish;

Kosmosda modullarni yig'ish qobiliyati;

Avtomobilni avtomatlashtirishning yuqori darajasi;

Masofadan boshqarish imkoniyati;

Ekologik xavfsizlik;

Kema va ekipajning xavfsiz ishlashi.

Ushbu muammolarni hal qilgandan so'ng, PTS kosmosni faol ravishda o'rganish, kosmosda ishlab chiqarishni yaratish, kosmik turizmni rivojlantirish, ilmiy va harbiy muammolarni hal qilish imkonini beradi.

Ko'p ma'lumot to'plashga muvaffaq bo'lganimizga qaramay, men quyidagi yo'nalishlarda ishni davom ettirmoqchiman:

OB furgonida yangi turdagi yoqilg'idan foydalanish;

Kelajakdagi kulgili kemalarning xavfsiz ishlashi uchun tizimlarni takomillashtirish.

4. Axborot manbalari:

1. Angara - kuchaytiruvchi raketa, - Vikipediya - bepul Internet-entsiklopediya, https://ru.wikipedia.org/wiki/angara_(booster raketa), davolash sanasi 29/11/2014;

2. Gryaznov G.M. Kosmik yadro energetikasi va yangi texnologiyalar (direktor eslatmalari), -M: FDU "TsNIIatominform", 2007;

3. Emelianenkov A. Tug in vaznsizlik, - Rossiyskaya gazeta, http://www.rg.ru/2012/10/03/raketa.html, kirish sanasi 01.12.2014;

4. Korolev Sergey Pavlovich, - Vikipediya - bepul ensiklopediya, https://ru.wikipedua.org/wiki/Korolev ,_Sergei Pavlovich, davolash sanasi 28.11.2014;

5. "Orion" kosmik kemasi - ob'ektiv X, ko'rinadigan narsadan tashqari, http://www.objectiv-x.ru/kosmicheskie-korabli-buduschego/kosmicheskiy_korabl_orion.html, kirish sanasi - 02.12.2014;

6. Rus kosmik kemasi, - Ob'ektiv X, ko'rinadigan narsadan tashqari, http://www.objectiv-x.ru/kosmicheskie-korabli-buduschego/kosmicheskij-korabl-rus.html, davolash sanasi 12/02/2014;

7. Legostaev V.P., Lopota V.A., Sinyavskiy V.V. Kosmik atom elektr stantsiyalari va atom elektr harakat tizimlaridan foydalanish istiqbollari va samaradorligi, - Kosmik muhandislik va texnologiya № 1 2013 yil, "Energia" raketa-kosmik korporatsiyasi. S.P.Koroleva, http://www.energia.ru/ktt/archive/2013/01-01.pdf, davolash sanasi 23/11/2014;

8. Perspektivli boshqariladigan transport tizimi, -Vikipediya - bepul internet ensiklopediyasi, https://ru.wikipedia.org/wiki/perspective_manned_training_system, kirish sanasi 24.11.2014y.;