WikiDer > Дуглас САССТО

Douglas SASSTO

Дуглас Эйркрафтс САССТО, сокращение от «Однокадровый вывод Сатурна на орбиту», был одноступенчатый на орбиту (SSTO) многоразовая пусковая система разработано Филип Бонов 1967 году. SASSTO представляла собой образец минималистичного дизайна, пусковую установку с особым намерением многократно размещать Близнецы капсула на орбите по минимально возможной цене. Ракета-носитель SASSTO была основана на компоновке S-IVB верхняя ступень из Семья Сатурн, модифицированный с помощью заглушка сопла. Хотя проект SASSTO никогда не рассматривался в Дугласе, он широко упоминается в новейших исследованиях пусковых установок SSTO, особенно MBB «Бета» (Ballistisches Einstufiges Traeger-Aggregat)[1] design, который был в значительной степени обновленной версией SASSTO.

История

В 1962 г. НАСА разослал серию исследований по пост-Аполлон потребности в запуске, которые обычно предполагали очень большие пусковые установки для пилотируемого полета на Марс. В Дугласе создатели S-IVBФилип Боно возглавил группу, которая изучила ряд очень больших ускорителей на жидком топливе как способ снизить стоимость освоения космоса. Его проекты были основаны на экономия от масштаба что делает большие ракеты более экономичными, чем меньшие, поскольку на их конструкцию приходится все меньше и меньше общего веса пусковой установки.[2] В какой-то момент сухой вес пусковой установки становится меньше, чем полезная нагрузка, которую она может запустить, после чего увеличивается. доля полезной нагрузки по сути бесплатны. Однако эта точка пересекается при относительно больших размерах транспортных средств - исходное исследование Боно OOST от 1963 года имело длину более 500 футов (150 м) - и этот путь к снижению затрат имеет смысл только в том случае, если необходимо запустить огромное количество полезной нагрузки. .

После разработки ряда таких автомобилей, в том числе ROOST и ROMBUS/ Ithacus / Pegasus, Боно заметил, что ступень S-IVB, которая тогда только начинала использоваться в оперативных целях, была очень близка к возможности достичь орбиты самостоятельно при запуске с земли. Заинтригованный, Боно начал смотреть, какие задачи может выполнять небольшой SSTO на базе S-IVB, понимая, что он сможет запускать пилотируемый Близнецы капсула если он был оснащен некоторыми улучшениями, особенно аэрокосмический двигатель это улучшило бы удельный импульс и предоставить компенсация высоты.[3] Он назвал проект «SASSTO», сокращенно от «Saturn Application Single-Stage To Orbit».

Эти же обновления также имели бы побочный эффект - снижение веса SASSTO по сравнению с оригинальным S-IVB, в то же время увеличивая его производительность. Таким образом, исследование также наметило ряд способов, которыми он мог бы использоваться вместо S-IV в существующих Сатурн IB и Сатурн V стеки, увеличивая их производительность. При использовании с существующей нижней ступенью Сатурна I полезная нагрузка увеличится до низкая околоземная орбита от 35000 до 52500 фунтов (23800 кг) или 57000 фунтов (26000 кг), если шасси были сняты и расходуется как S-IVB. Таким образом, САССТО даст НАСА краткосрочный недорогой пилотируемый запуск, а также улучшенные возможности тяжелого запуска на существующей инфраструктуре Сатурна.

Однако SASSTO требовался ряд новых технологий, что делало разработку рискованной. В частности, характеристики двигателя Aerospike должны были быть значительно выше, чем у двигателя. J-2 он заменит, но также предложит возможность перезапуска несколько раз, поскольку один двигатель использовался для запуска, спуска с орбиты и посадки. Особо следует отметить окончательную посадку, потребовавшую перезапуска двигателей на высоте 2 500 футов (760 м) во время снижения. Вес машины также был значительно уменьшен, почти вдвое, что было бы нетривиально, учитывая относительно хорошие характеристики конструкции S-IVB.

Дизайн

Хотя SASSTO утверждал, что S-IVB является отправной точкой, это было тщеславие, и автомобиль имел мало общего с S-IVB, за исключением его размера.[нужна цитата]

Внутренний топливный бак значительно отличался от S-IV. В LH2 был больше не цилиндрическим, а сферическим и перемещался в переднюю часть фюзеляжа. В LOX резервуар, первоначально находившийся наверху LH2, был перемещен в серию меньших сферических резервуаров, расположенных кольцом под LH2. Все танки были сдвинуты вперед внутри планера по сравнению с двигателем, все эти изменения были внесены, чтобы уменьшить изменения в конструкции. центр гравитации как сгорело топливо. Секция фюзеляжа непосредственно над двигателем была сужена, образуя что-то вроде большей одиночной пробки. Верхняя часть фюзеляжа, над верхней частью водородного бака, была также сужена.]] Чтобы увеличить количество перевозимого LH2, учитывая фиксированные размеры, SASSTO предложила заморозить 50% топлива для производства жидкий водород смесь. Это улучшение не было редкостью в конструкциях того времени, хотя серьезные работы по развитию концепции проводились только в 1990-х годах.[4]

Самая задняя часть космического корабля представляла собой одну большую форсунку, питаемую серией из 36 форсунок, работающих под давлением 1500 фунтов на квадратный дюйм, создавая тягу 277000 фунтов-силы (1230 кН). Поскольку форсунки заглушек становятся эффективнее по мере увеличения, 465 сек. удельный импульс (по сравнению с 425 J-2) не был особенно агрессивным. Двигатель также служил основным теплозащитным экраном, активно охлаждаемым жидким водородом, который затем сбрасывался за борт.

Четыре посадочные опоры выходили из обтекателей по бокам фюзеляжа, убираясь до точки, равной «активной» части моторного отсека. Четыре группы небольших маневровых двигателей располагались между стойками, примерно на полпути спереди назад вдоль фюзеляжа. Серия из шести меньших танков, расположенных в промежутках между танками LOX и LH2, питала маневренные двигатели.

SASSTO доставила 6200 фунтов (2800 кг) груза на орбиту 110 миль (200 км) при запуске точно к востоку от Космический центр Кеннеди. Пустой вес составлял 14 700 фунтов (6700 кг), что значительно меньше, чем у S-IVB 28 500 фунтов (12 900 кг), и полная взлетная масса был 216000 фунтов (98000 кг). Типичной полезной нагрузкой был Gemini, который был прикрыт большим аэродинамическим обтекателем.

Маневренность при входе в атмосферу обеспечивалась тупым подъемным профилем, аналогичным профилю подъема. Apollo CSM. Дальность прохождения была ограничена, около 230 миль (370 км), а маневренность на конечном этапе практически отсутствовала. Горючего хватило примерно на 10 секунд зависания и небольших маневров, чтобы выбрать ровное место для приземления. Поскольку SASSTO был того же базового размера, что и S-IVB, Дуглас предложил транспортировать его в существующем Аэро Космические Линии Супер Гуппи после приземления в любом База ВВС Вендовер в Юте или Форт Блисс за пределами Эль-Пасо, Техас.

События

Дитрих Келле использовали SASSTO в качестве отправной точки для аналогичной разработки в Messerschmitt-Bölkow-Blohm в конце 1960-х гг. В отличие от версии Боно, Koelle использовал как можно больше существующих технологий и материалов, отказавшись от необходимости определять размеры S-IVB. В результате получился космический корабль немного большего размера, Бета, который запустил 4000 фунтов (1800 кг) полезной нагрузки без использования жидкого топлива, усовершенствованной облегченной конструкции или настоящего аэрокосмического двигателя. В рамках предложения по бета-версии Келле указал, что даже существующий S-IVB может выйти на орбиту с нулевой полезной нагрузкой, если будет оснащен двигателем высокого давления LOX / LH2 мощностью 460 л.с.[5]

Гэри Хадсон, в 1991 г. указал, что такой двигатель существует, RS-25, используя S-IVB с двигателем RS-25 в качестве мысленного эксперимента, чтобы продемонстрировать реальную осуществимость пусковых установок SSTO.[6] Это исследование было частью его серии пусковых установок "Феникс", похожих на SASSTO.[7]

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ http://www.astronautix.com/b/beta.html
  2. ^ "ОСТ" В архиве 2011-10-10 на Wayback Machine
  3. ^ Боно, 1969 год.
  4. ^ Нэнси МакНелис и все остальные, "Краткое изложение программы водородных технологий для национального аэрокосмического самолета" В архиве 4 июля 2009 г. Wayback Machine, NASA TM-106863, апрель 1995 г.
  5. ^ Коэль, 1970
  6. ^ "Одноступенчатый мысленный эксперимент", Приложение к «Последние разработки»
  7. ^ Гэри Хадсон, «История SSTO VTOL Phoenix и последние разработки в одноступенчатых системах пуска», Материалы 4-й Международной космической конференции обществ бассейна Тихого океана, Том 77 (1991) AAS, стр. 329-351.

Библиография

  • Филип Боно, Кеннет Уильям Гатланд и Джон Уильям Вуд, «Границы космоса», Макмиллан, 1969, ISBN 0-7137-3504-X
  • Дитрих Келле, "Бета, концепция одноступенчатого многоразового баллистического космического челнока", Конгресс IAF, 1970 г.

дальнейшее чтение

  • Филип Боно и др., "Saturn S-IVB как испытательный стенд для ускоренного восстановления", Douglas Engineering Paper 3808, 6-й Европейский симпозиум по космической технологии, май 1966 г.
  • Филип Боно, «Парадокс многоразового ускорителя - авиационная техника или операции», Космический полет, Том 9 (1967), стр. 379–387

внешняя ссылка