Каталог :: Авиация и космонавтика

: Стратоплан для космолета

     
     
     
Стратоплан    для
космолета
                    Реферат по введению в авиационно-                    
                           космическую технику                           
                  Студент  группы  03-109 Михеев Павел.                  
     ...Во второй полвине 50-х годов было принято говорить и писать о
соревновании в космосе между Советским Союзом  и  США. Прошли  годы, титула
"космических держав" удостоились Китай, Франция, Индия, на околоземных орбитах
побывали представители многих стран, пока еще не  обладающих собственными
ракетами или  многоразывыми кораблями.  Вместе с тем увеличивается и число
членов международного  " космического клуба" . В частности,  к вступлению в
                     него уже подготовилась и Германия.                     
     В 20-е  годы мир переживал своего рода космический бум. Один за другим
выходили романы о межпланетных путешествиях (вспомните хотябы "Аэлиту" А.
Толстого), возникали общества исследователей других планет, в газетах
появлялись сенсационные  известия  известия о таинственных световых сигналах,
якобы присланных с Марса, о пришедших ниоткуда радиособщениях, никак не
поддающихся расшифровке.
     Во многих странах инженеры и изобретатели принялись эксперементировать  с
ракетными  двигателями,  работавшими на твердом и жидком топливе. В нашей
стране этим занимались Ф. Цандер и С. Королев, в США - Р. Годдард, в германии -
И. Венигер и Г. Оберт.
     Однако вскоре ажиотаж вокруг космоса и реактивной техники сменился покрытыми
мраком  секретности  работами над новыми видами вооружений, авиационных
моторов.Уже в 1938-1941 годах состоялись  первые  полеты опытных  летательных
аппаратов в Германии, Италии и СССР - с реактивными двигателями. В нашей стране
были сосданы реактивные  системы  залпового огня для Красной Армии и реактивные
снаряды для авиации.
     В нацисткое Германии в 1943 году под руководством В. фон Брауна создали
одноступенчатую  баллистическую ракету А-4 (она же "Фау-2") массой 12,9 тонн.
Она преднозначалась для бомбардировки Лондона и других крупных промышленных
центров с дистанции 260 км.
     После войны некоторые образцы ракетного оружия, научные  материалы, виднейшие
специфлисты, в том числе и фон Браун оказались за океаном, в США. Что же
касается ФРГ и ГДР, то там хоть и занимались исследованиями космоса, но ничего
даже отдаленно напоминающего баллистические ракеты не было создано. И первые
немецкие  космонавты на околоземные орбиты на советском "Союзе" и американском
"Шаттле".
     Лишь сравнительно недавно стало известно, что в ФРГ вовсю идут исследования и
практические работы над аэрокосмической системой многоразового  применения.
Специалисты  концерна "Мессершмитт - Бельков - Блом" в 1986 году остановились
"на концепции, в основе которой были труды одного  из пионеров
     космонавтики, профессора Ойгена Зенгера (1905-1964)". Видимо прежде чем
рассказывать об этом проекте, который в некоторых чертах схож с американским
кораблем многоразового применения "Шаттл" и советским "Бураном",  стоит
вспомнить,  кто такой Зенгер и почему он считается "отцом немецкой
космонавтики".
     Закончив курс в 1923-1929 годах  в  высших  технических школах Граца и Вены,
этот молодой  австриец  еще  пять лет проработал ассистентом в последней, потом
перешел в Ракетный научно-исследовательский институт в  Трауне. В годы второй
мировой войны Зенгер работал над совершенствованием планеров которые, кстати, с
1939 года весьма широко применялись немцами в десантных операциях.
     Одновременно он, как и многие авиаконструкторы и двигателестроители в
Германии и других воюющих странах, трудился над реактивными авиамоторами,
которые обещали военным самолетам невиданные скорости. Один из них, тягой в 2,4
тыс.л.с,
     был установлен на выделенном для экспериментов бомбардировщике  До-217  фирмы
"Дорнье", но в серийное производство не пошел. 
     В 50-е годы Зенгер много и плодотворно работал в научно-исследовательских
учережденеях ФРГ, специализирующихся на ракетной тематике. Его избирали
президентом Международной астронавтической  федерации и Немецкого общества
ракетной техники и межпланетных полетов в Штутгарте. Перу профессора
принадлежат  капитальные труды по космонавтике, например, "Ракетная
авиатехника", "К механике фотонного реактивного двигателя".  Заслуги О. Зегнера
были высоко оценены как соотечественниками, дважды наградившими его медалью Г.
Оберта, так и иностанными коллегами. В СССР он удостоен мепдали Ю. Гагарина.
Именем Зенгера назван один из кратеров на обратной стороне Луны.
     Ну а теперь поговорим о его идеях, которыми воспользова-лись инженеры
"Мессершмитт - Бельков - Блом". Начнем с того, что еще  в  1931  году Зегнер,
тогда еще начинающий физик, спроектировал и построил в мастерских Венского
университета реактивный двигатель с оригинальной сферической камерой сгорания
диаметром 50 мм и сщплом длиной 254 мм. Весьма своеобразно была решена им
проблема охлаждения - остуженное топливо сначала проходило через наружную
рубашку камеры сгорания, 
     отнимая  ее тепло, и только после этого попадало в камеру, где и смешивалось
с газообразным или распыленным окислителем - кислородом. Двигатель неоднократно
испытывался на стенде причем он безотказно работал по 15 с, а однажды и
полминуты, развивая солидную по тем временам тягу для опытного образца - 25
кгс.
     ...Вскоре после "аншлюса" - захвата Австрии нацистской Германией, в 1938
году, Зенгер вместе стеоретиком И. Бредтом приступил к созданию математической
модели перспективного,
     сверхдальнего и сверхскоростного стратегического бомбарди-ровщика, завершив
ее к 1942 году. 
     По их замыслу, гиперзвуковой реактивный самолет взлетной массой 100т. ,
длиной 28м , с крылом размаха 15м должен был взлетать с обычного аэродрома с
помощью мощного ускорителя - реактивной  тележки.  После  старта машина
разгонялась до скорости 6км/с, одновременно  поднимаясь на высоту 160км, чтобы
затем перейти в планирующий полет по пологой траектории, время от времени как
бы ныряя в плотные слои атмосферы, чтобы, оттолкнувшись от них, взмыть в
стратосферу. Уже пятый "нырок" бомбовоз совершил бы в 12,3 тыс.км от своего
аэродрома, девятый - в 15,8 тыс.км.  В  заданной точке экипаж должен был
сбросить на цель 300кг бомб, затем опуститься до высоты 40км и планировать к
посадочной площадке, чтобы огромная машина коснулась бетонки на скорости
145км/ч. При необходимости бомбовоз мог проделать в  верхних слоях атмосферы и
беспересадочный полет вокруг земли.
     Специалисты "Мессершмитт - Бельков - Блом" и создали концепцию многоразового
орбитального аппарата, воспользовавшись
     рядом идей Зенгера: системой охлаждения камеры сгорания силовой установки
криогенным топливом, гиперзвуковым носителем орбитального космолета с
планирующим возвращением того и другого на обычный аэродром.
     ...Это будет, наверное космическая "Одисея" по-немецки. На одном из крупных
германских аэродромов обслуживающий пер
     соналзавершиттщательный предполетный осмотр двухкилевого сомолета "Зенгер",
на первый взгляд напоминающего сверхзвуковой авиалайнер со стреловидным крылом,
только без обычных илюминаторов по бортам. На "спине" у него примостится
короткокрылый самолет-бесхвоска "Хорус" весм более 23т.
     Экипаж занимает места, включает мощные двигатели, "этажерка" вырулевает на
взлетную полосу, останавливается, пропуская только что приземлившийся рейсовый
авиалайнер. "Полный газ", машина отрывается от бетонки и начинает набирать
высоту и скорость.
     Первое время ее силовая установка работает подобно обыч-ному турбореактивному
двигателю. Но после того, как скорость "Зенгера" достигает 3,5 М, ее переведут
на режим более выгодного в таких условиях прямоточного воздушнореактивного.
Наконец стратоплан разгонится до намеченной скорости и поднимется на 31-37км.
Там согласно программе полета произойдет расстыковка комплекса. "Зенгер" пойдет
на снижение, чтобы совершить посадку на том же аэродроме. 
     А "Хорус" устремится ввысь, на околоземную орбиту. Там исследователи
приступят к выполнению научных программ, запуску искусственных спутников, а то
исполнят роль космического такси, доставив на будующую орбитальную станцию,
которую сейчас создают в странах Западной Европы, сменный экипаж или 3,3т
приборов и оборудования, забрав приготовленные астронавтами материалы.
     Одновременно с "Хорусом" немецкие конструкторы проектируют анологичный по
устройству, но непилотируемый космоплан "Каргус". За счет экономии на местах
для пилотов и системах жызнеобеспечения масса полезной нагрузки будет достигать
7,5т.
     Выполнив задание,космолет опустится в плотные слои атмосферы и подобно
"Зенгеру" спланирует на посадку.
     Орбитальный полет немецкого челнока состоится еще не скоро. Пока же
специалисты заняты выполнением первого этапа научно-исследовательских работ.
     Самую значительную сумму на него - 220 млн. марок - выделило Федеральное
минестерство научно-исследовательских и технологических разработок, еще 86 млн.
- Германский научно-исследовательский институт авиации и космонавтики, 30млн.-
Немецкая аэрокосмическая промышленность. Ряд заданий по проекту "Зенгер"
выполняют фирмы-подрадчики, различные научные и исследовательские учереждения и
университеты, в частности Аахена, Брауншвейга, Мюнхена и Штутгарта.
     Уже проводятся изыскания в области аэродинамики. В ближайшее время намечено
создать базисные технологии и новые материалы, чтобы затем на их основе
спроектировать, изготовмть и испытать прототипы силовых установок,
навигационного оборудования и других систем, устройсв и агригатов. При этом
немецкими обозревателями не раз подчеркивалась, что перспективная техника и
технологии найдут применение не только в аэрокосмическом проекте, но и в
авиационной промышленности, да и в других отраслях экономики. Иными словами.
заранее предусмотрено то. что у нас поспешили бы окрестить конвесией
аэрокосмического комплекса в интересах народного хозяйства.
     ...Приоритетными разработками концепции "Зенгер" считаются двухступенчатая
схема носителя и орбитального космопланаоба многоразового применения,
комбинационный двигатель первой ступени, работающий на сжиженном водороде и
расчитанный на эксплуатацию в двух режимах, и ракетная установка второй
ступени.
     Работы над воздушно-реактивным прямоточником концерн "Мессершмитт - Бельков -
Блом" начал летом 1988 года, а в декабре уже провел стендовые испытания
прототипа. Его диаметр не превышает 350мм, тогда как у "настоящего" достигнет
полутора метров. Исследователи моделировали скорость 4,7 М, одновременно
изыскивая оптимальную форму камеры сгорания.
     Кстати, у прототипа она охлпаждалась пластмассовым кожухом, а в будущей
силовой установке решено воспользоваться идеей Зенгера: перед тем как поступить
в камеру сгорания, охлажденное до 230°C горючее пройдет по сети трубопроводов,
пронизывающих ее тонкостенную оболочку, чтобы темпиратура внутри не привышала
плюс 1700°С. Как рассчитывают немецкие специалисты, непрерывно охлаждаемая
силовая установка станет меньше изнашиваться от перегрева.
     После первого было еще четыре десятка эксперементальных пусков прототипа, и
все прошли вполне благополучно. Например
     7 июля 1990 года его вывели на режим, сответствующий реальному полету
будущего "Зенгера" на высоте 20 тыс. м со скоростью, равной четырем звуковым,
при этом тяга составила около тонны. Реактивные двигатели космоплана также
будут поглощать экологически чистый водород.
     ...После того как появятся прототипы других систем "Зенгера", изготовят
гиперзвуковой экспериментально-технологический самолет "Хитекс".
     По мнению немецких экспертов, аэродинамический комплекс "Зенгер" позволит
ученым проводить работы в околоземном пространстве, изучая, осваивая, а потом,
как подчеркивали представители акционерного общества "Дойче Аэроспейс" на
аэрокосмической выставке в сентябре 1990 года, "и эксплуатируя его".
     "Система самолетного типа с горизонтальными стартом и посадкой, оснащенная
воздушными водородными двигателями, представляет собой на сегодняшний день
наилучшее решение названной проблемы", - считают специалисты "Мессершмитт -
Бельков - Блом" и "Дойче Аэроспейс".
     Немецкие ученые и инженеры полны надежд, что будующий комплекс окажется
выгоднее не только не только француской
     ракетной системы "Ариан", с помощью которой думают забрасывапть на орбиту
корабль многоразывого применения "Гермес", но и тех устройств, которые
обеспечивают старты "Шатла" и "Бурана". Имеются в виду связки рактных
ускорителей и сверхмощные ракетоносители. Видимо, не случайно англичане
заинтерисовались советским транспортным самолетом Ан-226 "Мрия",
     чьи качества позволяют им удешевить доставку в околоземное пространство своих
возвращаемых аппаратов "Хотол". По крайней мере, договоренность между
специалистами Англии и СССР в этом отношении уже достигнута.