Aviacioni hapësinor. Pesha kryesore - karburant

Sot nuk do të surprizoni askënd me Shuttles. Por pak njerëz e dinë se "avionët" e parë hapësinorë u krijuan pothuajse dyzet vjet më parë. Hulumtim gjithëpërfshirës mundësitë e krijimit të një aeroplani orbital të aftë për të nisur dhe ulur si një avion i zakonshëm u nisën në vitin 1965.

MiG-105-11 / Foto: www.flickr.com

Korolev dhe Tupolev morën pjesë në to, dhe vetë aeroplani hapësinor ishte planifikuar të ndërtohej nga MiG KB. Projekti filloi zyrtarisht më 26 qershor 1966. Në të njëjtën kohë, ata filluan të formojnë një grup të veçantë kozmonautësh që duhej të ngrinin anijen në ajër. Dhjetë vjet më vonë, në tetor 1976, një aeroplan i ri i quajtur EPOS (Experimental Passenger Orbital Plane) u ngrit për herë të parë.

Vërtetë, ai u ngrit ulët - vetëm 560 metra dhe kështu, "i ulët, i ulët", fluturoi 19 kilometra - në fushën ajrore të qendrës së testimit. Zhukovsky.

Një vit më vonë, më 27 nëntor 1977, MiG-105-11 (kështu që tani u bë i njohur si "EPOS") bëri lëshimin e parë "ajror"-aeroplani u ngrit në një lartësi prej 5000 metrash duke përdorur Tu-95K. Pas një fluturimi të suksesshëm, MiG-105, si pjesë e eksperimentit, u ul në një pistë tokësore (pa një shtresë të veçantë).

Fluturimi i tetë i aeroplanit hapësinor (në shtator 1978) doli të ishte i fundit: një aksident ndodhi gjatë uljes, pajisja u dëmtua rëndë dhe u çaktivizua. Meqenëse në atë kohë udhëheqja e vendit kishte vendosur të krijonte anije kozmike më të rënda, me shumë vende dhe të përdorshme ("Burans" e ardhshme), MiG-105-11 nuk hyri në prodhim serik.

Projekti u mbyll, por prototipi në përgjithësi u njoh si shumë i suksesshëm, aq shumë prej tij konstruktiv dhe zgjidhje teknologjike më pas u përdor në zhvillimin e gjeneratës tjetër të "anijeve hapësinore".

MiG-105-11 kishte një siluetë karakteristike / Foto: www.buran.ru

MiG-105-11 në gjyq / Foto: www.buran.ru

Kur kaloni në shpejtësinë nënonike, krahët u vendosën në pozicionin e zakonshëm, horizontal, duke kontribuar në një rritje të ngritjes. Automjeti kontrollohej duke përdorur një timon vertikal, ailerone në skajet e krahëve të përplasur dhe avionë ajri të vendosur në pjesën e sipërme të gypit, më afër bishtit.

MiG-105-11 në një parking të hapur / Foto: www.buran.ru

MiG-105-11 parkuar në Monino / Foto: www.buran.ru

Ishte planifikuar të përdorte raketat Vostok në formën e motorit fillestar MiG-105-11. Sistemi shtytës i vetë aeroplanit përbëhej nga një motor turbojet RD-36-35-K, me peshë 2.3 ton. Furnizimi me karburant për të ishte 500 kg, i cili siguroi 10 minuta fluturim në shtytjen maksimale.

Në mënyrë tipike, ky motor u përdor për lëshimet e "rrotave", përfshirë nga pistat në terren (pa veshje të veçantë).

Ndarja strukturore dhe teknologjike e kornizës ajrore të një avioni analog "105.11" / Foto: www.buran.ru

Në foto, numrat tregojnë:

1. hundë trupore
2. mjetet e uljes së përparme të majtë
3. veshje ulje para djathtas
4. mburoja të ingranazheve të uljes
5. trup i pasmë
6. tastierë e krahut të djathtë
7. tastierë e krahut të majtë
8. konzollat ​​e krahëve panairet
9. keel timon
10. veshje ulje e pasme djathtas
11. ingranazhet e uljes së pasme të majtë
12. mburojë e nxehtësisë
13. mbajtëset e kryqëzimit të kokës
14. trup i pasmë

Motori orbital përbëhej nga një motor kryesor (me një shtytje prej 1500 kgf) dhe dy motorë ndihmës (40 kgf secila). Përveç tyre, MiG-105-11 kishte gjashtë motorë për të bërë korrigjimet e drejtimit (16 kgf secila) dhe dhjetë motorë për manovrim (1 kgf secili). Rezervuarët e karburantit për këta motorë ishin të vendosur në qendër të avionit.

Admshtë e admirueshme që kaq shumë teknologji të sofistikuar dhe të zgjuar janë "paketuar" në një kuti me madhësi mjaft modeste - 8.5 metra e gjatë dhe 2.8 metra gjerësi maksimale. Deri më tani, larg nga të gjitha sekretet e projektit, të kryer gati dyzet vjet më parë, janë zbuluar.

Kështu, për shembull, pavarësisht shkurtimit të tij "pasagjer" (EPOS), dihet që MiG-105-11 u konsiderua si një prototip i një luftëtari hapësinor. Çfarë armësh duhej të mbante dhe kë të sulmonte - avionët e armikut dhe satelitët artificialë, ose, ndoshta, objektet e tij tokësore - është ende një mister ...

Diagrami i MiG-105-11 / Foto: www.buran.ru

Nga atmosfera në hapësirë. Avionët hapësinorë - transporti i së ardhmes

Eksplorimi intensiv i hapësirës pranë tokës në të ardhmen e afërt do të çojë në një rritje të mprehtë të flukseve të ngarkesave orbitale. Sistemet thelbësisht të reja të transportit hapësinor mund të krijohen në bazë të avionëve hapësinorë (VKS) me një termocentral të kombinuar. Në fazën fillestare të nxitimit, VKS përdor ajrin për të krijuar ngritës dhe oksigjenin atmosferik për të oksiduar karburantin, si një avion konvencional. Kjo ju lejon të zvogëloni ndjeshëm konsumin e karburantit dhe masën e nisjes në krahasim me atë konvencionale sistemet raketore.

Kohëzgjatja e fluturimit me shpejtësi supersonike imponon kërkesa të veçanta për një avion të tillë, pasi është i ekspozuar ndaj efekteve të fuqishme termike dhe të forcës së atmosferës. Një nga zgjidhjet për të zvogëluar tërheqjen aerodinamike është kontrolli aktiv i rrjedhës së avionit duke furnizuar nxehtësinë në rrjedhën supersonike në hyrje duke përdorur rrezatim lazer ose mikrovalë.

Perspektivat për përdorimin e hapësirës pranë tokës janë të mëdha. Sistemet e komunikimit dhe navigimit, monitorimi i mjedisit, eksplorimi i mineraleve, menaxhimi i klimës, prodhimi i materialeve të reja dhe shumë, shumë më tepër. I gjithë ky aktivitet do të kërkojë krijimin dhe funksionimin e stacioneve hapësinore me shumë qëllime, që do të thotë dërgimin e një sasie të madhe të ngarkesave në orbitën pranë tokës. Detyra e kthimit të strukturave të dëmtuara dhe të shpenzuara nga hapësira po bëhet gjithnjë e më urgjente, pasi "bllokimi" i saj kërcënon me komplikime serioze. Prandaj, nevoja urgjente për krijimin e anijeve kozmike thelbësisht të reja, të cilat në të ardhmen e afërt do të jenë në gjendje të përballojnë flukset e rritura të trafikut.

Sistemet e raketave, ekzistuese sot, nuk janë në gjendje të sigurojnë lëvizjen e ngarkesave në vëllime të mëdha në orbitën e tokës së ulët. Arsyet për këtë qëndrojnë jo vetëm në koston e lartë, por edhe në kohën e gjatë të përgatitjes së lëshimit dhe vetë numrin e vogël të komplekseve të lëshimit.

Sistemet thelbësisht të reja të transportit mund të krijohen bazuar në avionë hapësinorë(VKS) me një termocentral të kombinuar, përfshirë motor ramjet(Motori Ramjet), duke punuar me hidrogjen, dhe motor rakete me lëndë djegëse të lëngshme(LRE). Duke përdorur ajrin për të krijuar oksigjen ngritës dhe atmosferik për të oksiduar karburantin në pjesën më të madhe të pjesës atmosferike të trajektores së nxitimit, është e mundur të zvogëlohen ndjeshëm kostot e karburantit dhe masën e lëshimit të sistemit hapësinor. Një aeroplan i tillë hapësinor është i aftë të dërgojë ngarkesë në një orbitë pranë tokës, pesha e së cilës është 3-5% e peshës së ngritjes. Në të njëjtën kohë, sipas ekspertëve, kostoja e njësisë së dorëzimit do të jetë 20-50 herë më pak se kur përdorni raketa.

Si avion, Forcat Ajrore kanë një numër avantazhesh të tjera mbi sistemet raketore. Mund të fillojë horizontalisht nga çdo fushë ajrore (nuk ka nevojë për komplekse komplekse dhe të shtrenjta të lëshimit), dhe përgatitja për lëshimin kërkon shumë më pak kohë. VKS është në gjendje të hyjë në orbitën e dëshiruar pranë tokës duke manovruar në atmosferë, dhe jo në hapësirë, gjë që kërkon kosto shumë më të ulëta të karburantit. Praktikisht nuk ka zonën e përjashtimit karakteristike të raketave, në të cilat bien elementët strukturorë të shpenzuar. Falë këtyre avantazheve, VKS mund të përdoret për operacione të shpejta shpëtimi.

Sidoqoftë, kërkesa të veçanta vendosen për një avion të tillë "universal". Në të vërtetë, në kontrast me ndarjet e rikthimit të anijeve kozmike, Forcat Hapësinore duhet të bëjnë një fluturim mjaft të gjatë në atmosferë me shpejtësi hipersonike, duke përdorur një sistem shtytës që funksionon vazhdimisht. Prandaj, vështirësitë kryesore në krijimin e një avioni të tillë i detyrohen, para së gjithash, strukturës së efekteve termike dhe të forcës së atmosferës.

Gjatë fluturimit, presioni maksimal në automjet është proporcional me katrorin e shpejtësisë së rrjedhës hyrëse, dhe ngarkesa termike në pikën kritike të harkut të automjetit, që korrespondon me pikën e stanjacionit të rrjedhës, është kub i shpejtësisë. Si rezultat, me shpejtësi fluturimi hipersonik (M *> 6), ngarkesa termike rritet pothuajse dhjetë herë ose më shumë në krahasim me shpejtësitë supersonike (M ≤ 3), dhe temperatura e ekuilibrit të guaskës së izoluar të avionit është pothuajse tre herë Me

Zgjidhja e këtyre problemeve gjatë krijimit të avionëve hipersonikë kërkon që inxhinierët e projektimit të kërkojnë ide thelbësisht të reja shkencore dhe teknike, kryesisht në fushën e materialeve, aerodinamikës dhe transferimit të nxehtësisë.

Pesha kryesore - karburant

Hulumtimi mbi zhvillimin e teknologjisë për fluturimin hipersonik me një motor rajm që punon me hidrogjen është kryer që nga mesi i shekullit të kaluar në një numër vendesh të huaja (SHBA, Francë, Gjermani, Japoni, Kinë, Australi), si dhe në BRSS, ku u zhvilluan dy sisteme hipersonike - Spirale "Dhe" Buran ".

Pavarësisht domethënies sukseset e arritura në zhvillimin e teknologjive të videokonferencës, shumë probleme mbetën të pazgjidhura. Dhe të parët në këtë rresht janë problemet e ndërlidhura të motorit dhe konfigurimi i vetë avionit, pasi konsumi i karburantit për lëshimin në orbitë përcaktohet kryesisht nga karakteristikat e termocentralit dhe cilësia aerodinamike e paraqitjes së avionit.

Bazuar në studimet e cilësisë aerodinamike të konfigurimeve të avionëve dhe impulsit specifik të një motori ramjet duke përdorur modele eksperimentale në Institutin e Mekanikës Teorike dhe të Aplikuar të Degës Siberiane të Akademisë Ruse të Shkencave, masa e karburantit e kërkuar për të përshpejtuar VKS në shpejtësinë e parë kozmike ** u llogarit. Doli se duhet të jetë rreth 70% e masës së tij fillestare. Llogaritjet kanë treguar se vlera e masës fillestare është shumë e ndjeshme ndaj ndryshimeve në masën relative të karburantit. Për shembull, një rënie (rritje) e konsumit të karburantit me 1% do të çojë në një ndryshim përkatës në masën e lëshimit të anijes kozmike me 25%.

Prandaj, nuk është për t'u habitur që kufizime shumë të rrepta vendosen në masën e vetë strukturës VKS. Një masë relativisht e madhe e strukturës lejohet vetëm për sistemet me shumë faza, në veçanti, me kusht që elementët strukturorë të shpenzuar të bien në pjesë të caktuara të shtegut të fluturimit. Sidoqoftë, kushtet e funksionimit të sistemeve me shumë faza bëhen më të ndërlikuara, dhe kostoja rritet në përputhje me rrethanat.

Ne e ngrohim ajrin

Një rënie në konsumin e karburantit mund të arrihet duke rritur cilësinë aerodinamike (d.m.th., raportin e ngritjes aerodinamike me rezistencën aerodinamike) dhe impulsin specifik të termocentralit (raporti i shtytjes së motorit me konsumin e karburantit). Studime të shumta eksperimentale të karakteristikave aerodinamike të avionëve hipersonikë tregojnë se cilësia maksimale e tyre aerodinamike në intervalin e shpejtësisë hipersonike ka një kufi të kufizuar në numrat e vërtetë të Reynolds (raporti i forcës dinamike me forcën e fërkimit) K max ≈ 6.

Meqenëse nuk është e mundur të rritet ky tregues me anë të modelit aerodinamik, aktualisht, shumë vëmendje i kushtohet zgjidhjes së problemit të kontrollit aktiv të rrjedhës rreth trupave me anë të energjisë dhe (ose) veprimit të forcës në rrjedhën e incidentit, në veçanërisht, duke furnizuar me nxehtësi rrjedhën supersonike para trupit. Për zbatimin teknik të kësaj ideje, propozohet përdorimi i rrezatimit me lazer dhe mikrovalë.

Në shumicën e këtyre studimeve teorike dhe eksperimentale, konsiderohet problemi i zvogëlimit të tërheqjes aerodinamike. Ky efekt shoqërohet kryesisht me një rënie të densitetit të gazit në rrjedhën e incidentit, e cila konfirmohet nga llogaritjet dhe matjet e drejtpërdrejta. Një rol të caktuar mund të luajnë edhe ndryshimet në regjimin e rrjedhës për shkak të një ndryshimi në numrin Mach ose numrin Reynolds, si dhe jonizimin e rrjedhës.

Duke përdorur shembullin e një rrjedhe gazi hipersonik rreth një avioni model trapezoidal, u tregua se forca tërheqëse dhe ngritëse aerodinamike mund të ndikohet nga formimi i një shpërndarje të rritur të temperaturës në rrjedhën hyrëse (që korrespondon me një shpërndarje të dendësisë së gazit të rritur). Ky efekt mund të arrihet, për shembull, duke ngrohur në mënyrë të përsëritur rrjedhën duke kombinuar rrezatimin lazer dhe mikrovalë. Në të njëjtën kohë, cilësia më e lartë aerodinamike arrihet në mënyrën e planifikimit, kur fluturimi ndodh në ndërfaqen midis mediave me densitet të lartë dhe të ulët.

Modele funksionale

Kontrollimi i një ose një metode tjetër të kontrollit të rrjedhës së ajrit në hyrje mund të bëhet duke përdorur të ashtuquajturin simulim funksional. Në këtë kuptim, një avion - një sistem hierarkik kompleks - mund të përfaqësohet si një grup i ndërlidhur i nënsistemeve të ndryshme, të përcaktuara nga karakteristikat funksionale.

Modeli matematikor avioni përbëhet nga një numër njësish: karakteristikat aerodinamike, shtytja dhe impulsi specifik i motorit, trajektorja e fluturimit, kufizimet funksionale, kontrolli optimal. Kështu, ai pasqyron karakteristikat funksionale dhe lidhjet e elementeve në tërësi, pa u lidhur ngurtë me pajisjet specifike të realizimit.

Duke përdorur një model të tillë, është e mundur të vlerësoni si mundësinë themelore të arritjes së qëllimit të caktuar ashtu edhe karakteristikat specifike (efikasitetin, mënyrat kritike të funksionimit, etj.). Duke ndryshuar vlerat themelore të karakteristikave të elementeve individuale, është e mundur të përcaktohet efekti i tyre në vetitë funksionale të sistemit në tërësi dhe të përcaktohet madhësia e shqetësimeve të lejueshme - të zhvillohen kërkesa për saktësinë e matjes së parametrave Me

Veçori e modelimit funksional është se sinteza dhe analiza e një objekti kryhet me një sasi të vogël informacioni fillestar. Kjo nënkupton, së pari, natyrën përsëritëse të ndërtimit të një modeli matematikor, i cili nënkupton rregullimin e vazhdueshëm të procesit duke marrë parasysh rezultatet e marra tashmë. Së dyti, modeli siguron një numër minimal të parametrave të specifikuar të hyrjes, gjë që zvogëlon shkallën e pasigurisë në përcaktimin e karakteristikave të avionit.

Rrethana e dytë stimulon kërkimin për forma të reja, më të përgjithësuara të përfaqësimit të vetive funksionale të elementeve. Natyrisht, ato duhet të korrespondojnë me shumë pajisje të mundshme specifike. Sidoqoftë, përzgjedhja dhe zhvillimi i vetë pajisjeve është tashmë faza tjetër e punës.

Djegia në një rrjedhë supersonike

Pjesa më e rëndësishme e termocentralit VKS është një motor rajm, studimi teorik dhe eksperimental i të cilit ka qenë subjekt i shumë punimeve.

Koncepti i përdorimit të një motori ramjet për fluturim me shpejtësi hipersonike siguron që djegia e karburantit në kanalin e motorit duhet të bëhet në një rrjedhë supersonike të ajrit. Në këtë rast, sasia e karburantit të djegies duhet të jetë e mjaftueshme për të marrë shtytjen e kërkuar. Fizikanti i famshëm italian, krijuesi i tunelit të parë të erës, A. Ferri, propozoi disa metoda për injektimin e karburantit në rrjedhë dhe përshkroi skemat e mundshme të rrjedhave që rrjedhin nga kjo. Sidoqoftë, nuk ka informacion mbi zbatimin e tyre praktik.

Në përgjithësi, diagnostifikimi i rrjedhave të formuara gjatë djegies së karburantit është jashtëzakonisht i vështirë për shkak të shpërndarjes së pabarabartë të parametrave të rrjedhës dhe proceseve jo të ekuilibrit. Deri më tani, nuk ka të dhëna eksperimentale të besueshme që tregojnë se një rrjedhë supersonike mbahet në të vërtetë në kanalin e motorit kur "nxehet" si rezultat i djegies së karburantit, duke pasur parasysh që temperatura statike e gazit në këtë rast nuk duhet të kalojë 2500-2700 ° K. Ky kufizim, i cili është i rëndësishëm në fluturimin hipersonik, shoqërohet me nevojën për të kufizuar shkallën e shkëputjes së produkteve të djegies, pasi kjo e fundit çon në një ulje të funksionueshmërisë së rrjedhës së gazit dhe, rrjedhimisht, në një rënie të shtytjes së motorit.

Për të përcaktuar karakteristikat e motorit ramjet nga metodat ekzistuese, kërkohet të vendosni një grup të caktuar vlerash përcaktuese që varen nga parametrat gaz-dinamikë dhe gjeometrikë të motorit dhe përcaktohen, si rregull, në mënyrë eksperimentale. Prandaj, këto metoda janë pak të përdorura në modelimin funksional, kur është e nevojshme të përcaktohet grupi minimal i parametrave bazë që ndryshojnë relativisht pak (dhe parashikueshëm) gjatë funksionimit të sistemit.

Brenda kuadrit të kësaj qasjeje, një model matematikor funksional i termocentralit u ndërtua në ITAM, i cili ju lejon të merrni vlerësimet e koeficientit të shtytjes dhe impulsit specifik të një motori ramjet dhe një kombinim të motorëve raketë dhe ramjet. Në këtë rast, merret parasysh që një pjesë e energjisë së produkteve të djegies do të përdoret për të kontrolluar rrjedhën e jashtme rreth avionit.

Vlerësimet e efikasitetit të kontrollit të rrjedhës së jashtme duke ngrohur ajrin para aeroplanit treguan se gjatë lundrimit me shpejtësi supersonike, i ashtuquajturi faktori i diapazonit Breguet *** rritet ndjeshëm - deri në një të tretën, në varësi të numrit Mach të fluturimit - duke rritur cilësinë aerodinamike.

Krahasimi i konsumit të karburantit për përshpejtimin me ngrohjen e ajrit para VKS dhe pa ngrohje u bë në shtigjet optimale të fluturimit kur përdoret një motor i kombinuar. Ekonomia e karburantit në trajektoren e nxitimit ishte 3% e peshës së ngritjes së avionëve hapësinorë. Kjo do të thotë, së pari, se zgjidhja e problemeve të projektimit është lehtësuar. Së dyti, që bëhet e mundur të rritet ndjeshëm ngarkesa e anijes.

Sipas vlerësimeve të ndryshme, pesha e ngarkesës së nisur në orbitë është 3-5% e peshës së lëshimit të avionit - shifra të krahasueshme me vlerën e llogaritur të ekonomisë së karburantit kur kontrolloni rrjedhën e avionit. Kështu, është e qartë se kontrolli i rrjedhës VKS duke ngrohur rrjedhën hyrëse do të jetë shumë efektiv si gjatë lundrimit ashtu edhe gjatë nxitimit.

Nevojitet mbrojtje termike

Ekzistojnë një numër problemesh më të veçanta, megjithëse jo më pak të rëndësishme, që duhet të zgjidhen kur krijohet një aeroplan hapësinor. Njëra prej tyre është ngrohja intensive aerodinamike, të cilën struktura e kornizës së ajrit duhet ta përballojë për një kohë të gjatë, sepse fluksi i nxehtësisë në sipërfaqen e avionit është proporcional me shpejtësinë e fluturimit në fuqinë e tretë. Ky efekt termik është një pengesë e vërtetë për të kapërcyer kur krijoni avionë hipersonikë.

Temperaturat e larta të pothuajse të gjitha zonave të sipërfaqes së avionit përjashtojnë mundësinë e përdorimit të metaleve tradicionale (alumin, titan, çelik) për ndërtimin e tij. Mënyrat e mundshme Sipërfaqet e mbrojtjes termike klasifikohen në pasive dhe aktive, si dhe kombinimet e tyre. Të parat përfshijnë, për shembull, përdorimin e materialeve të shkatërrueshme, veshjet rrezatuese, veshjet me difuzivitet të ulët termik, të karakterizuara nga një shkallë e ulët e barazimit të temperaturës. Metodat aktive të mbrojtjes termike sigurojnë furnizimin e detyruar të ftohësit në sipërfaqen e nxehtë, e cila, ndoshta, do të depërtojë në shtresën kufitare të rrjedhës së jashtme të ajrit.

Metoda e shndërrimit termik të karburantit hidrokarbure, i cili mund të zëvendësojë pjesërisht hidrogjenin e lëngshëm, duket të jetë shumë premtues. Në këtë rast, një përzierje e karburantit hidrokarbure me ujë ushqehet përmes kanaleve nën sipërfaqe të nxehta. Nën ndikimin e rrjedhës së nxehtësisë, ndodh një reagim endotermik i formimit të gazit të sintezës (një përzierje e monoksidit të karbonit dhe hidrogjenit), duke vazhduar me thithjen e nxehtësisë.

Reagimi shoqërohet me lëvizje të fortë konvektive të mediumit, i cili siguron vlera mjaft të mëdha të koeficientit të transferimit të nxehtësisë dhe rezistencë të ulët termike midis murit të mesëm dhe të nxehtë. Si rezultat, temperatura e sipërfaqes do të bjerë. "Bonusi" në këtë rast do të jetë një rritje në energjinë e karburantit për shkak të thithjes së rrjedhës së jashtme të nxehtësisë.

Një teknikë tjetër taktike për mbrojtjen termike të sistemeve të videokonferencave është zvogëlimi i sipërfaqes së sipërfaqeve që duhet të mbrohen nga temperaturat e larta. Në ITAM SB RAS, u zhvillua koncepti i marrjes së ajrit konvergjent dhe hundës divergjente, të cilat kanë dimensione më kompakte në krahasim me ato konvencionale. Një model i një avioni të tillë u testua në një tunel të erës së impulsit të Institutit në M = 7.8 me një motor hidrogjeni në punë, dhe rezultatet eksperimentale përkonin me të dhënat e parashikuara të llogaritura.

Kur fluturoni me shpejtësi supersonike, valët e goditjes të krijuara nga avioni arrijnë në sipërfaqen e tokës. Rënia e presionit përgjatë valës së goditjes krijon një të ashtuquajtur bum zërit. Efektet e rënies së presionit në membranat e veshit mund të jenë shumë të dhimbshme; forca e goditjes mund të jetë e tillë që edhe xhamat e dritareve të thyhen. Omshtë e mundur të zvogëlohet bumi zanor për shkak të paraqitjes së veçantë të avionit, zgjedhjes së trajektores dhe mënyrës së fluturimit, si dhe ndikimit aktiv në strukturën e valëve të goditjes në afërsi të avionit.

Edhe përmbledhja e shkurtër e paraqitur këtu demonstron kompleksitetin e paparë të krijimit të një avioni hapësinor me një fazë. Sidoqoftë, rritja eksponenciale e shkallës së eksplorimit të hapësirës pranë tokës është një faktor i fuqishëm stimulues për të përshpejtuar punën në krijimin e saj.

Për të kryer të gjithë gamën e punëve (kërkime, zhvillim të projektimit, prodhim prototip, rregullimi i hollësishëm eksperimental, krijimi i strukturave operacionale) kërkon një masë të madhe njerëzore, materiale dhe burimet financiare... Ndoshta do të jetë e mundur të zbatohet ky plan vetëm me përpjekjet e kombinuara të shumë vendeve. Por qëllimi ia vlen, sepse eksplorimi i mëtejshëm i hapësirës së jashtme duhet të kontribuojë në zhvillimin e suksesshëm dhe paqësor të civilizimit njerëzor.

Letërsi

Burdakov V.P., Danilov Yu. I. Burimet e jashtme dhe kozmonautika. Moskë: Atomizdat, 1976.

Georgievskii P. Yu., Levin V. A. Kontrolli i rrjedhës rreth trupave të ndryshëm me anë të një furnizimi lokal të energjisë në një rrjedhë incidenti supersonik // Izv. RAS. MGH 2003. Nr. 5. S. 154-167.

Latypov AF Rreth modelimit matematikor të automjeteve fluturuese në fazën e zhvillimit të konceptit // ChMMSS, 1979. V. 10, Nr. 3. P. 105-110.

Latypov, A.F. dhe Fomin, V.M., Vlerësimi i efikasitetit energjetik të furnizimit me nxehtësi para trupit në një rrjedhë supersonike, J. Appl. 2002. T. 43, Nr. 1. S. 71-75.

Latypov AF Vlerësimi i efikasitetit energjetik të furnizimit me nxehtësi para trupit gjatë fluturimit të përshpejtuar. Pjesa 1. Modeli matematikor // Fizika termike dhe aeromekanika, 2008. V. 15, Nr. 4. P. 573-584. Pjesa 2. Modeli matematikor i seksionit përshpejtues të trajektores.

Rezultatet e llogaritjes // Fizika termike dhe aeromekanika, 2009. Vol.16, Nr. 1. P. 1-12.

Latypov A. F., Fomin V. M. Metoda e funksionimit të një motori rajm supersonik pulsues dhe një motor rajet supersonik pulsues // RF Patenta Nr. 2347098, 2009.

Sabelnikov A. V., Penzin V. I. Për historinë e kërkimit në fushën e motorëve ramjet me shpejtësi të lartë në Rusi. M.: TsAGI im prof N.E. Zhukovsky, 2008.

* Numri Mach - raporti i shpejtësisë së rrjedhës së ajrit me shpejtësinë e zërit

** Shpejtësia minimale e kërkuar për të lëshuar një trup në orbitën e Tokës

*** Faktori i gamës Breguet Br = VKI, ku V- shpejtësia e fluturimit, K- cilësia aerodinamike, Une- impuls specifik i motorit

Pilot-Kozmonaut i BRSS, dy herë Hero i Bashkimit Sovjetik, Kandidat i Shkencave Teknike, Gjeneral Major i Aviacionit V. Shatalov

Skema e zhvillimit të ajrit sipërfaqësor dhe hapësirës së jashtme.

Korridori i lartësive të mundshme dhe shpejtësia e fluturimit të avionëve me krahë.

Avionë eksperimentalë të Administratës Kombëtare të Aeronautikës dhe Hapësirës të SHBA për të studiuar problemet që lidhen me zhvillimin e shpejtësive hipersonike të fluturimit dhe krijimin e një automjeti të ripërdorshëm të transportit hapësinor.

Një aeroplan transportues B-52, nën trupin e të cilit është pezulluar një aeroplan eksperimental X-15.

Skema e fluturimit luftëtar modern i ngjan një diagrami të fluturimit të një automjeti të ripërdorshëm hapësinor në zhvillim.

Fluturimi i një luftëtari me përforcues pluhuri.

Luftëtarët e pajisur me një rezervuar shtesë karburanti nën trupin e avionit.

Shkenca dhe Jeta // Ilustrime

Shkenca dhe Jeta // Ilustrime

Shkenca dhe Jeta // Ilustrime

Kur fluturoni me një luftëtar modern supersonik, ngjiteni në "tavanin", në lartësinë maksimale, duket se makina nuk është e mjaftueshme për të dalë nga tërheqja gravitacionale dhe për të shkuar në orbitë. Dhe kur ktheheni nga fluturimi në hapësirë ​​dhe anija hyn në atmosferën e dendur të atmosferës, ju pa dashje mendoni se sa mirë do të ishte nëse do të kishte cilësitë e një aeroplani: do të ishte e mundur të kryeni manovrën e nevojshme dhe të bëni uljen e zakonshme në aeroport.

Fatkeqësisht, deri më tani as avioni dhe as anija nuk kanë cilësi të tilla. Por jam thellësisht i bindur se kjo është një çështje e përkohshme.

Aviacioni ka përgatitur bazat shkencore dhe teknike në këtë fushë termocentraleve, dizajni i automjeteve, sistemeve, instrumenteve dhe pajisjeve në bord, të cilat ishin baza për krijimin e teknologjisë së raketave, për lindjen e astronautikës. Dhe megjithëse anijet kozmike deri më tani kanë pak ngjashmëri me një avion, dhe fluturimi i tyre ka pak ngjashmëri me fluturimin e avionëve, megjithatë, në modelin dhe pajisjet e tyre ka shumë makina me krahë.

Aviacioni quhet me të drejtë djepi i kozmonautikës: vetëm pasi kishte zotëruar fluturimin me shpejtësi dhe lartësi të mëdha, pasi kishte mësuar të krijonte modele të përsosura të avionëve dhe motorëve të fuqishëm jet, njerëzimi ishte në gjendje të ndërmerrte një sulm në hapësirë. Shumë shkencëtarë dhe stilistë të përfshirë në eksplorimin dhe eksplorimin e hapësirës së jashtme ishin të lidhur ngushtë me aviacionin. Gjithashtu nuk është rastësi që eksploruesit e parë të hapësirës ishin pilotë.

Në të njëjtën kohë, shumë probleme të zgjidhura në zhvillimin e teknologjisë së raketave dhe hapësirës, ​​dhe shumë rezultate kërkimore të marra në fluturimet në hapësirë, janë të rëndësishme për zhvillimin e mëtejshëm aviacionit. Këto janë mbrojtja termike e një strukture, rregullimi termik, mbrojtja biologjike kundër rrezatimit kozmik dhe shumë më tepër.

Duke vëzhguar përparimin e teknologjisë së aviacionit dhe hapësirës, ​​ne kemi të drejtë t'i bëjmë vetes pyetjen e mëposhtme: a do të konvergojnë këto zona në të ardhmen, apo do të zhvillohen në mënyra të ndryshme? Ka arsye serioze për të besuar se në të ardhmen e afërt do të ketë një afrim të dukshëm midis aviacionit dhe astronautikës.

Përparimi i mëtejshëm i aviacionit lidhet kryesisht me dy drejtime; me krijimin e autobusëve - avionë të mëdhenj të aftë për të transportuar disa qindra pasagjerë, dhe me kalimin në shpejtësi edhe më të larta të fluturimit.

V vitet e fundit trafiku i udhëtarëve në linjat ajrore që lidhin qytetet e mëdha me vendet e turizmit masiv dhe vendpushimet po rritet shumë shpejt. Dhe meqenëse një pjesë e konsiderueshme e trafikut tani kryhet nga avionë të vegjël dhe të mesëm, disa aeroporte janë shumë të zënë.

Dizajnerët e aviacionit shohin një rrugëdalje nga kjo situatë në krijimin e autobusëve - avionë të mëdhenj për servisimin e linjave me gjatësi të shkurtër dhe të mesme. Këta do të jenë përfaqësues të gjeneratës së tretë të avionëve të pasagjerëve jet. Ngarkesë e lartë, shpejtësi e madhe lundrimi, konsum i ulët i karburantit për kilometër, kosto e ulët e Mirëmbajtje, jetë e gjatë shërbimi e avionit, motorëve dhe të gjitha njësive - këto duhet të jenë avantazhet e autobusëve.

Në Bashkimin Sovjetik, zyra e projektimit e Sergei Vladimirovich Ilyushin po zhvillon aeroplanin Il-86. Do të jetë në gjendje të transportojë 350 pasagjerë me një shpejtësi prej 950 kilometra në orë për një distancë deri në 4,600 kilometra.

Kufiri i shpejtësisë së fluturimeve brenda Tokës është i njohur - raketat balistike dhe satelitët artificialë të Tokës tashmë e kanë arritur atë. Kjo është shpejtësia e parë hapësinore - 7.9 km / sek. Aviacioni është ende larg tij - arritjet botërore të shpejtësisë së avionëve janë diku në rajonin prej 3-4 mijë kilometra në orë, domethënë 1 km / sek.

Çfarë qëndron në rrugën e arritjes së shpejtësive të larta të fluturimit nga aviacioni?

Aviacioni i detyrohet origjinës dhe zhvillimit të tij zarfit ajror të planetit. Ajri krijon mbështetje për një aeroplan fluturues, ju lejon të manovroni në hapësirë, përdoret gjithashtu për të "marrë frymë" motorët. Por në të njëjtën kohë, ajri gjithashtu krijon tërheqje aerodinamike, duke kapërcyer të cilën shpenzohet fuqi e konsiderueshme e motorit, dhe me rritjen e shpejtësisë kjo zvarritje rritet ndjeshëm. Për më tepër, ajri vë një numër pengesash dhe barrierash në prag të shpejtësive të larta të fluturimit. Kjo është pengesa tashmë e njohur e zërit. Ajo tashmë është kapërcyer jo vetëm nga ushtria, por edhe nga aviacioni civil. Sidoqoftë, kjo nuk ishte e lehtë dhe jo menjëherë. Alsoshtë gjithashtu një pengesë termike - ngrohja e papranueshme e avionëve kur fluturon me shpejtësi tre ose më shumë se shpejtësia e zërit. Aviacioni ushtarak iu afrua këtij barriere disa vjet më parë. Avionët eksperimental po bëjnë fluturime jashtë tij. Por deri më tani kjo është vetëm një provë e forcës.

Gjatë rrugës, do të doja të vëreja se vetë emri "pengesë" për aviacionin nuk është plotësisht i suksesshëm. Këto nuk janë barriera në kuptimin e zakonshëm të fjalës - të kapërcyer, dhe pastaj përsëri një rrugë e lehtë. Përkundrazi, është një linjë në të cilën aviacioni has në vështirësi të reja serioze, dhe, pasi u shfaqën një herë, ato nuk zhduken më, por kërkojnë vëmendje të vazhdueshme.

Aeroplani, pasi kishte tejkaluar shpejtësinë e zërit, duke thyer pengesën e zërit, gjatë gjithë kohës, siç ishte, e mbart atë në vetvete në formën e një valë goditëse dhe bëhet një lloj burimi i një shpërthimi të vazhdueshëm, të shtrirë pafundësisht. E njëjta situatë me një pengesë termike.

Me zhvillimin e aviacionit, projektuesit duhet të zgjidhin gjithnjë e më shumë probleme komplekse.

Nëse, për shembull, për shpejtësi të ulëta të fluturimit në atmosferë, llogaritjet aerodinamike bëhen në mënyrë të pavarur nga ato termike, atëherë kur fluturoni me shpejtësi supersonike në llogaritjet aerodinamike, duhet të merrni parasysh transferimin e nxehtësisë, të zgjidhni çështjen e mbrojtjes termike të automjeti, domethënë të zgjidhë një problem tipik të teorisë së transferimit të nxehtësisë dhe masës.

Anijet moderne zakonisht fluturojnë në një lartësi prej 8-10 kilometra me një shpejtësi prej rreth 900 kilometra në orë. Në këto kushte, ngrohja aerodinamike është e papërfillshme dhe nuk merret parasysh. Nëse aeroplani fluturon në këtë lartësi me një shpejtësi prej 3 mijë kilometra në orë, atëherë, siç tregohet nga llogaritjet më të thjeshta, temperatura e rrjedhës së ajrit të frenuar - shtresat e ajrit që lajnë sipërfaqen e aeroplanit - do të jetë plus 280 gradë Celsius. Me shpejtësi hipersonike (tejkalimi i shpejtësisë së zërit me një faktor prej pesë ose më shumë), ai do të kalojë një mijë gradë. Me një shpejtësi prej 10 mijë kilometrash, temperatura tashmë do të arrijë 3600 gradë,

Krijuesit e teknologjisë hapësinore tashmë janë përballur me detyra të vështira të mbrojtjes termike. Janë zhvilluar të ashtuquajturat veshje ablacioni, vetitë e mbrojtjes së nxehtësisë të të cilave bazohen në kalimin e një materiali nga një gjendje e ngurtë në një gjendje të gaztë, duke anashkaluar fazën e lëngshme. Veshjet e heqjes mbrojnë automjetin e zbritjes së anijes, e cila ngadalësohet gjatë zbritjes së saj në atmosferën e Tokës, nga flukset e nxehtësisë që arrijnë 6-8 mijë gradë. Por efekti i veshjeve të tilla shoqërohet me një pjerrësi masive, dhe, rrjedhimisht, me një ndryshim në formën e veshjes, e cila është plotësisht e padëshirueshme për automjetet që përdorin në fluturim forcën ngritëse të krahëve dhe trupit, të pajisur me kontrolle aerodinamike.

Por edhe nëse do të ishte e mundur të krijohej mbrojtje e besueshme termike, do të ishte joprofitabile për arsye ekonomike me shpejtësi hipersonike në lartësi të zotëruara - konsumi i energjisë për të kapërcyer rezistencën aerodinamike të ajrit do të ishte shumë i madh.

Kjo është arsyeja pse është e mundur të fluturosh me shpejtësi të madhe vetëm në një atmosferë të rrallë. Këtu, detyrat e mbrojtjes termike të aparatit mund të zgjidhen me mjetet në dispozicion. Me fjalë të tjera, është e nevojshme të ngjiteni në rajonin e lartësive ende të pa zotëruara, në rajonin e atmosferës së sipërme, e cila shtrihet midis lartësive 30 dhe 150 kilometra. Avionët nuk mund të fluturojnë këtu për shkak të ngritjes së pamjaftueshme të krahëve dhe shtytjes së motorit të ajrit, dhe fluturimi orbital i një anije kozmike në lartësi të tilla është i pamundur për shkak të frenimit të madh aerodinamik. Kjo zonë e një atmosfere të rrallë ende ndan aviacionin dhe astronautikën, nuk lejon krijimin e ndërveprimit më të ngushtë midis tyre.

A është i nevojshëm një ndërveprim i tillë? Po duhet. Në hapësirën pranë tokës, vështirë se do të jetë e mundur të bëhet pa të. Me zgjerimin e mëtejshëm të aktivitetit njerëzor në këtë zonë, të gjitha shërbimet midis Tokës dhe orbitave pranë tokës padyshim që do të duhet të merren përsipër nga automjete të tipit avion.

A ka ndonjë dëshmi që aviacioni dhe astronautika po përpiqen të zotërojnë hapësirën e atmosferës së sipërme?

Ka ... Dhe tashmë shumë.

Në veçanti, avionët eksperimentalë të drejtuar me motorë raketë me lëndë djegëse të lëngshme të lëshuara në Shtetet e Bashkuara nga avionët transportues arritën një lartësi prej më shumë se 80 kilometra dhe një shpejtësi fluturimi prej rreth 6 mijë kilometrash në orë. Pas ndarjes nga transportuesit, avioni u përshpejtua dhe hyri në një trajektore balistike.Për të kontrolluar jashtë atmosferës së dendur, ata përdorën timonët e avionëve në vend të atyre aerodinamikë. Sidoqoftë, furnizimi i kufizuar me karburant lejoi që avionët të kryenin vetëm një lloj kërcimi lart, pas së cilës ata planifikuan dhe bënë një ulje.

Në fluturimet e raketave eksperimentale, shkencëtarët dhe projektuesit arritën të marrin përgjigje për shumë pyetje. Në veçanti, ata mësuan shumë për aerodinamikën dhe qëndrueshmërinë e automjeteve që fluturojnë me shpejtësi hipersonike, për efektin e ngrohjes aerodinamike në modelin e tyre dhe performancën e sistemeve, në lidhje me veçoritë e hyrjes në shtresa të dendura të atmosferës me shpejtësi të mëdha duke përdorur ashensor.

Aviacioni i afrohet zonës së lartësive të pazhvilluara nga poshtë, astronautikës - nga lart.

Siç e dini, zbritja e anijeve Vostok dhe Voskhod u zhvillua përgjatë një trajektore balistike. Shpërndarja (me fjalë të tjera, treguesi i pasaktësisë së goditjes së pikës së llogaritur të uljes) dhe mbingarkesat gjatë një zbritjeje të tillë ishin mjaft domethënëse, sepse aparati iu dorëzua plotësisht fuqisë së elementeve - nuk ishte e mundur ta kontrollonte atë.

Mbingarkesat më të ulëta gjatë zbritjes dhe një saktësi shumë më e madhe e uljes mund të merren vetëm me një zbritje të kontrolluar, domethënë me një zbritje të tillë, kur trajektorja e zbritjes së anijes kontrollohet në atmosferë. Kështu zbret Soyuz. Vërtetë, kjo metodë e zbritjes nga orbita kërkonte kapërcimin e një numri vështirësish teknike. Së pari, ishte e nevojshme t'i jepej automjetit të zbritjes një formë që do t'i siguronte atij cilësi aerodinamike. (Kjo karakteristikë, e cila erdhi nga aviacioni, është raporti i gllënjkës ngritëse të aparatit me madhësinë e tërheqjes së tij.) Për më tepër, ishte e nevojshme të krijohej një sistem që kontrollon anijen si në fluturimin ekstra-atmosferik ashtu edhe atë atmosferik segmente, dhe për të zgjidhur një sërë problemesh të tjera. Por nga ana tjetër, zbritja e kontrolluar bëri të mundur zvogëlimin e forcave G me 2-3 herë (nga 8-10 në 3-4 njësi) dhe të zvogëlojë ndjeshëm shpërndarjen e pikës së uljes.

Nga një zbritje e kontrolluar e një anije kozmike në një fluturim të kontrolluar në atmosferën e sipërme, distanca është, natyrisht, e madhe. Por megjithatë, mund të konsiderohet se një hap i caktuar në këtë drejtim është bërë nga astronautika.

Vitet e fundit, shkencëtarët sovjetikë kanë kryer një numër eksperimentesh të tjera që janë të rëndësishme për aviacionin e lartë dhe me shpejtësi të lartë të së ardhmes. Dua të them eksperimente në laboratorët automatikë jonosferikë "Yantar".

Në bordin e këtyre laboratorëve, të nisur duke përdorur raketa gjeofizike, u instaluan motorë shtytës elektrikë. Testet kanë treguar një funksionim mjaft të qëndrueshëm të këtyre motorëve në lartësi të ndryshme dhe në mënyra të ndryshme. Vlen të përmendet se nuk kishte as karburant as oksidues në bord. Lëngu i punës ishte azot atmosferik, megjithëse i para-jonizuar. Kështu, u vërtetua mundësia reale e përdorimit të motorëve të avionëve elektrikë për automjetet që fluturojnë në atmosferën e sipërme.

Procesi i ndërhyrjes së aviacionit dhe astronautikës filloi shumë kohë më parë, dhe ka vazhduar veçanërisht në mënyrë aktive kohët e fundit. Nëse dhjetë vjet më parë ishte akoma e vështirë të flitej për pajisje që kombinonin cilësitë e një anije kozmike dhe një avioni, tani situata ka ndryshuar. Shfaqja e pajisjeve të tilla duket mjaft qartë. Dhe jo vetëm sepse janë kryer shumë studime themelore. Gjëja kryesore është se qëllimet e krijimit të tyre janë bërë më specifike, më specifike.

E ardhmja e astronautikës lidhet kryesisht me stacionet dhe laboratorët hapësinorë afatgjatë për qëllime të ndryshme. Shkenca sovjetike e konsideron krijimin e tyre si rrugën kryesore të njeriut në hapësirë.

Përvoja e krijimit dhe funksionimit të stacioneve orbitale të "Salyut" sovjetik dhe amerikan "Skylab" tregoi se kozmonautika moderne tashmë është e aftë për një detyrë të tillë.

Por vetë stacionet përfaqësojnë vetëm një pjesë të sistemit hapësinor. Për t'i operuar ato - ndryshimi i ekuipazhit, shpërndarja e ushqimit, karburanti për motorët dhe materiale të tjera - nevojiten anije transporti që do të bënin fluturime të rregullta përgjatë rrugës Tokë -orbitë -Tokë.

Kjo lidhje në sistem doli të ishte më e dobëta deri më tani. Raketat moderne dhe automjetet hapësinore janë relativisht të shtrenjta, kanë kapacitet të pamjaftueshëm mbajtës dhe kërkojnë shumë kohë për t'u përgatitur për lëshimin. Të gjitha anijet kozmike (të drejtuara dhe pa pilot) tani po lëshohen në hapësirë ​​duke përdorur mjete lëshimi të disponueshme. Anijet kozmike komplekse janë krijuar gjithashtu për vetëm një fluturim.

A është e mundur të pajtohet, për shembull, me faktin se një anije e madhe oqeanike, në ndërtim e sipër për disa vjet, është menduar për një udhëtim të vetëm? Dhe në astronautikë kjo është pikërisht kështu.

Merrni, për shembull, automjetin lëshues amerikan Saturn 5, i cili siguroi misione Apollo në Hënë. Ky gjigant me një lartësi prej më shumë se 100 metra dhe peshon pothuajse 3 mijë tonë në fakt pushoi së ekzistuari disa minuta pas fillimit. Por secila raketë e tillë kushton deri në 280 milion dollarë. Pas 10-12 ditësh, vetëm një kapsulë e vogël zbritëse, e djegur në atmosferë dhe praktikisht e papërshtatshme për operim të mëtejshëm, mbeti nga i gjithë sistemi kompleks Saturn-Apollo, në të cilin ekuipazhi u kthye në Tokë. Rruga fitimtare e kozmonautikës është e mbushur me fragmente të djegura të raketave, blloqe anije kozmike dhe satelitë të hedhur në orbitë.

Një "disponueshmëri" e tillë e teknologjisë kthehet në një frenim serioz në zhvillimin e mëtejshëm të astronautikës dhe eksplorimi i hapësirës... Në fillim, kur nuk kishte aq shumë lëshime, dhe hulumtimi nuk u zvogëlua në një shkallë kaq të madhe, kjo mund të tolerohet. Në të ardhmen, mbeturina të tilla do të bëhen të pamundura.

Ekspertët shohin një rrugëdalje nga kjo situatë në zhvillimin e mjeteve thelbësisht të reja të transportit hapësinor. Ka shumë projekte të ndryshme, por të gjitha anijet e tilla, siç janë konceptuar nga projektuesit, duhet të "jenë në gjendje" të fluturojnë në atmosferë, të hyjnë në një orbitë pranë tokës, të qëndrojnë në të për një kohë të gjatë dhe pastaj të ulen si një aeroplan në fushën e tyre ajrore. Dhe, më e rëndësishmja, ruani sa më shumë elementë të sistemit për ripërdorim.

Për të përmbushur këto kërkesa, anijet kozmike të reja duhet të jenë dukshëm të ndryshme nga ato aktuale. Në çdo rast, fazat e tyre orbitale duhet të kenë shumë nga ajo që ka një avion modern.

Në kërkim të një skeme për një anije të re të transportit hapësinor, mendimi shkencor dhe teknik ka bërë një rrugë të gjatë dhe të vështirë. Dizajni ideal i anijes që plotëson kërkesat më të rrepta tani konsiderohet të jetë një dizajn me dy faza me një rregullim paralel të hapave. Të dyja fazat, të rikuperueshme, të drejtuara, janë të pajisura me një krah; si një aeroplan, ata ngrihen nga aeroporti dhe ulen në aeroport. Një anije e tillë mund të përfaqësohet në formën e dy aeroplanëve: në fund ka një të madhe - një aeroplan përforcues, dhe mbi të është një më i vogël. I madhi ngrihet nga aeroporti, dhe pasi të arrihet shpejtësia e projektimit, më e vogla ndahet prej tij dhe shkon në orbitë me ndihmën e motorëve të tij. Avioni përforcues, ndërkohë, po kthehet në aeroport. Pas përfundimit të detyrës, aeroplani orbital largohet nga orbita dhe gjithashtu ulet në fushën ajrore.

Një lëshim horizontal ose aeroplan është i preferuar për një anije kozmike të ripërdorshme, megjithëse një lëshim rakete prodhon një ngarkesë të madhe. Nisja horizontale bën të mundur kryerjen e një manovre anësore gjatë lëshimit të anijes dhe lëshimin e fazës së dytë pothuajse në çdo kohë pa kufizim në azimuth. Kjo do të thotë se sistemi i transportit me një fillim horizontal është më i manovrueshëm.

Sidoqoftë, zbatimi i një projekti të tillë është ende shumë i vështirë sot. Ai është përpara kohës së tij dhe përfshin shumë probleme të pazgjidhura.

Më i pranueshëm deri më tani është projekti i një anije transporti, në të cilën faza e parë është pa pilot, pjesërisht e rikuperueshme për ripërdorim, dhe faza e dytë është e drejtuar, e një lloji avioni. Largimi nga skema "ideale" nënkupton, para së gjithash, një kthim në lëshimin e raketës vertikale, humbjen e disa elementëve të sistemit në fluturim. Shënim: humbja e jo të gjithë mjetit lëshues dhe jo të gjithë anijes, siç është tani, por vetëm disa prej elementeve.

Një anije transporti hapësinor e quajtur Shuttle (Shuttle) po zhvillohet në Shtetet e Bashkuara. Ajo ka një aranzhim paralel me dy faza të hapave, të dy hapat janë të kthyeshëm; sistemet shtytëse të etapave ndizen njëkohësisht. Faza e parë përbëhet nga dy njësi rakete shpëtimi (domethënë, kthimi në Tokë dhe të riciklueshme) të mundësuar nga karburant i ngurtë. Faza e dytë është me krahë, e drejtuar, e pajisur me motorë raketash hidrogjen-oksigjen dhe një rezervuar karburanti të rënë para se të hyjë në orbitë. Kjo skemë përdor avantazhet e raketave, në veçanti, përdor karburant me energji të lartë dhe lëshim vertikal. Pjesa e vetme e sistemit që do të humbasë gjatë fluturimit është rezervuari i karburantit i fazës së dytë.

I gjithë ky sistem të kujton disi një luftëtar, të pajisur me një rezervuar shtesë të karburantit ventral dhe dy përforcues pluhuri. Fluturimi i një avioni të tillë është demonstruar më shumë se një herë në paradat ajrore. Vetëm në kontrast me të, një anije transporti hapësinor do të ketë një rezervuar të madh karburanti, pothuajse dyfishin e madhësisë dhe peshës së vetë anijes. Dhe në vend të përforcuesve të pluhurit kompakt - dy njësi të mëdha rakete me lëndë të ngurta të shpëtimit.

Duke vënë në dukje të metat e anijes ekzistuese të drejtuar me njerëz, ne përmendëm dy: disponueshmërinë dhe kapacitetin mbajtës të pamjaftueshëm. Në realitet, ka shumë më tepër disavantazhe: Në veçanti, anijet aktuale nuk janë shumë të manovrueshme, ato kryejnë vetëm një udhëtim me parashutë dhe kërkohet një shërbim special për të kërkuar dhe evakuuar automjetet e tyre të zbritjes. Ndërsa të gjithë fluturojnë në orbita "të vështira", ata nuk manovrojnë në planin orbital, pasi një manovër e tillë shoqërohet me një konsum të madh të karburantit. Si rezultat, anijet nuk mund të zbresin në një zonë të caktuar nëse laku tjetër nuk kalon nëpër të.

Krijimi i një aparati me manovrim të madh në orbitë do të zgjeronte ndjeshëm perspektivat e të gjithë astronautikës pranë tokës. Dikush nuk mund të lëshojë më, por thjesht të dërgojë satelitë që nuk janë në orbita në ndarjen e ngarkesave të anijes, t'i mirëmbajë dhe riparojë ato në hapësirë, të kthehen në Tokë materialet kërkimore dhe vëzhguese të bëra nga satelitët, dhe madje edhe vetë satelitët nëse dështojnë. Nuk do të kishte më nevojë të zgjidhë probleme komplekse të lidhura, në veçanti, me ndarjen e koneve të hundës, vendosjen e antenave, paneleve diellore. Në orbitë, para se të ndani satelitin nga anija kozmike, është e mundur të kontrolloni funksionimin e pajisjeve të tij. Kostot e zhvillimit të anijes kozmike të lëshuar në orbitë do të zvogëloheshin ndjeshëm, pasi kufizimet në peshën dhe dimensionet e tyre do të ishin më pak të rrepta. Për më tepër, masat komplekse të mbrojtjes kundër efekteve të mbingarkesave të mëdha, dridhjeve dhe zhurmës mund të hiqen.

Me ndihmën e manovrimit të automjeteve të drejtuara me njerëz, mund të organizohet një shërbim efektiv i asistencës në hapësirë.

Sot, një anije shpëtimi mund t'i afrohet një anije në ankth vetëm nëse lëshohet në momentin kur orbita e anijes në ankth kalon mbi vendin e lëshimit. Dhe kjo përsëritet vetëm një herë në ditë.

Tani le të imagjinojmë se është e nevojshme të evakuoni urgjentisht ekuipazhin e stacionit orbital dhe se tashmë ekziston një anije e përshtatshme për këtë në hapësirë, por këndi i prirjes së orbitës së tij në lidhje me rrafshin e ekuatorit të tokës nuk është i njëjtë me atë të orbitës së stacionit. Tani, në një situatë të tillë, asgjë nuk mund të bëhet për të afruar anijen dhe stacionin së bashku. Por një anije transporti me cilësi aerodinamike është në gjendje të kryejë manovrën e kërkuar. Për ta bërë këtë, ai do të duhet të zhytet në atmosferë, të bëjë evolucionet e nevojshme dhe pastaj të kthehet në orbitë. Duke u zhytur vazhdimisht në atmosferë, rrafshi i orbitës së anijes mund të ndryshojë ndjeshëm. Sigurisht, kjo kërkon edhe konsum të karburantit, por shumë më pak se manovra në orbitë, sepse atmosfera ndihmon një anije të tillë në kryerjen e manovrës.

Kur, në dritën e kërkesave të reja për fluturimin në hapësirë, filloni të mendoni: çfarë duhet përmirësuar - një anije kozmike moderne ose një avion modern, ju në mënyrë të pashmangshme arrini në përfundimin se rruga drejt një anije kozmike të re nga aviacioni është, ndoshta , më afër se nga astronautika. Faza orbitale e kësaj anije duhet të ketë gjithçka që ka një aeroplan: një trup i avionit mjaft të gjatë, krahë, një sistem afrimi, mjete uljeje, kontrolle aerodinamike.

Por zhvillimi i një anije të tillë (me të drejtë mund të quhet një aeroplan hapësinor) nuk është një detyrë e lehtë. Një numër problemesh shkencore dhe teknike të zgjidhura më herët në lidhje me nevojat e astronautikës duhet të zgjidhen përsëri. Le të marrim, për shembull, mbrojtjen termike të një faze orbitale kur hyjmë në shtresa të dendura të atmosferës. Ekziston nevoja për të zhvilluar metoda të reja të mbrojtjes nga nxehtësia dhe materiale të reja për mbrojtjen e nxehtësisë.

Për dallim nga automjeti i zbritjes së një anije kozmike, faza orbitale e një aeroplani hapësinor duhet të shpërndajë një pjesë të konsiderueshme të energjisë kinetike jo në një atmosferë të dendur, por në lartësi të mëdha, si rezultat i së cilës ngrohja e tij do të përcaktohet kryesisht nga këndi i hyrjes në atmosferë. Regjimi termik i fazës orbitale kur hyn në shtresat e dendura të atmosferës mund të lehtësohet nga zbritja e tij në kënde të larta sulmi. Atëherë vetëm sipërfaqet e poshtme të hapit do të preken drejtpërdrejt nga rrjedha e incidentit, zona e së cilës është afërsisht një e treta e të gjithë sipërfaqes. Kjo do të thotë, pjesa më e madhe e sipërfaqes së sistemit orbital nuk do të kërkojë mbrojtje komplekse termike. Dhe më e rëndësishmja, nuk do të ketë zona me temperatura shumë të larta, gjë që vërehet në kënde të ulëta sulmi.

Kohëzgjatja e fluturimit në pjesën atmosferike të zbritjes së anijes së re kozmike mund të rritet nga dhjetë minuta, ky është rasti tani, deri në një orë ose më shumë. Në këto kushte, temperatura e shumicës, nëse jo e të gjithë strukturës së aparatit, do të jetë afër temperaturës së ekuilibrit të rrezatimit, gjë që do të bëjë të mundur mos përdorimin e materialeve ablative për mbrojtjen nga nxehtësia.

Sidoqoftë, dizajni i një strukture të ftohur me rrezatim kërkon njohuri të sakta të flukseve të nxehtësisë lokale në të gjithë sipërfaqen. Zgjedhja e materialeve duhet të bëhet pa gabimet që janë të pranueshme me një mburojë më të trashë të nxehtësisë së materialit ablativ. Meqenëse flukset e nxehtësisë shoqërohen me shpërndarjen e presionit, zgjedhja e formës gjeometrike të aparatit ka një rëndësi të madhe.

Gjatë hulumtimit forma të ndryshme avionëve hapësinorë, vëmendje e veçantë i kushtohet manovrimit të tyre me shpejtësi hipersonike dhe vlerës së cilësisë aerodinamike. Sa më shumë cilësi aerodinamike të ketë një avion i tillë, aq më pak do të duhet të presë që momenti i deorbitimit të kthehet në një rajon të caktuar të globit. Me një vlerë mjaft të madhe të cilësisë aerodinamike, automjeti mund të arrijë çdo pikë në sipërfaqen e tokës, duke zbritur nga orbita në çdo kohë.

Teknologjia tashmë ka përvojë në krijimin e automjeteve të gjithanshme siç janë, të themi, makina lundruese dhe fluturuese ose avionë amfibë. Në shumicën e rasteve, makina të ndryshme kombinohen mekanikisht në to dhe funksionojnë në mënyrë të pavarur. Një makinë lundruese, për shembull, ka ende gjithçka që ju nevojitet për të lëvizur në tokë, plus një kuti të papërshkueshme nga uji, një helikë ose një avion uji. Një aeroplan amfib është një varkë ose katamaran plus një aeroplan.

Fluturimi në dy media aq të ndryshme nga njëra-tjetra sa vakumi i atmosferës dhe hapësirës do të kërkojë pajisjen e anijes së re kozmike me kontrolle aerodinamike dhe reaktive ndaj gazit. E para (keel, timon, ashensorë) do të jetë e destinuar për fluturim në shtresa të dendura të atmosferës, e dyta (grupet e motorëve të avionit ose hundët e gazit) - për fluturim në hapësirë ​​dhe në atmosferën e sipërme të rrallë. Ky kombinim konsiderohet në teknikën e detyruar, të padëshirueshme, por të pashmangshme,

Në thelb aparat i ri mund të furnizohet vetëm me elementë kontrolli të gazit - shtytja e avionit është universale për të dyja mediat, por në këtë rast shumë avantazhe të atmosferës do të duheshin braktisur, për të pasur një furnizim shumë më të madh të karburantit ose gazit dhe për të mbajtur këtë rezervë deri në fund të fluturimit.

Manovra anësore dhe manovra në distancë (për shembull, kur zgjidhni një pikë uljeje), aeroplani hapësinor do të kryejë në kurriz të forcat aerodinamike duke ndryshuar këndin tuaj bankar dhe këndin e sulmit. Vlera e diapazonit anësor (devijimi maksimal në të djathtë dhe në të majtë) varet nga cilësia aerodinamike e fazës orbitale: sa më e lartë të jetë, aq më e madhe është diapazoni anësor. Për të marrë, për shembull, një distancë anësore prej ,000 2,000 km, faza orbitale duhet të ketë një cilësi aerodinamike të zbritjes prej rreth 1.3.

Do të ishte e kotë që ne të marrim parasysh të gjitha problemet që lidhen me krijimin e një anije kozmike të një lloji të ri - ka shumë prej tyre. Këto janë qëndrueshmëria dhe kontrollueshmëria e automjetit, veçanërisht kur hyni në atmosferë dhe gjatë uljes, këto janë sisteme shtytëse për të dy fazat, karburantin dhe ruajtjen e karburantit. Anija kozmike e re do të kërkojë burime të vogla të energjisë - nuk ka askund për të instaluar panele diellore në të. Nuk mund të bëhet pa përmirësimin e komandës dhe matjes së kompleksit, zhvillimin e sistemeve të reja të shpëtimit për kozmonautët në të gjitha fazat e fluturimit, pa zgjidhur shumë çështje operacionale. Sidoqoftë, zgjidhja e të gjitha këtyre problemeve është brenda fuqisë së shkencës dhe teknologjisë moderne. Krijimi i një aeroplani hapësinor është një gjë shumë e vërtetë, dhe, padyshim, koha nuk është larg kur do të jemi dëshmitarë të fluturimit të tij të parë.

Jo vetëm astronautika do të përfitojë nga partneriteti i ngushtë midis aviacionit dhe astronautikës, këto fusha të përparuara të shkencës dhe teknologjisë. Arritjet e aviacionit mund të jenë jo më pak mbresëlënëse në të ardhmen e afërt. Zhvillimi i shpejtësive supersonike dhe lartësive të mëdha do t'i japë një shtysë zhvillimit të avionëve hipersonikë si automjet. Aeroplanët, të cilët do të zëvendësojnë avionët supersonikë modernë, do të jenë në gjendje të dërgojnë njerëz dhe ngarkesa në kudo në botë brenda pak orësh.

Hapja e Pavijonit Hapësinor të rinovuar (Nr. 32-34) në VDNKh u caktua të përkonte me Ditën e Kozmonautikës. Ceremonia u ndoq nga Presidenti i Federatës Ruse.

Muzeu më i madh i ekspozitës, Qendra e Kozmonautikës dhe Aviacionit, filloi punën e tij në pavijon. Brenda, mozaikët origjinalë në mure janë restauruar. Një llambadar yll me pesë cepa është montuar nën kube (një kopje e yllit të Kullës së Trinitetit të Kremlinit të Moskës). Rreth 1.500 specialistë morën pjesë në procesin e rindërtimit.

Historia e Pavijonit të Hapësirës

Në Ekspozitën e parë të Arritjeve të Ekonomisë Kombëtare, pavioni u quajt "Mekanizimi". Detyra e tij ishte të tregonte suksesin në zhvillimin e teknologjisë bujqësore. Në dy kate të hangarit u demonstruan traktorë, kombinate, parmendë, etj.15 vjet më vonë, numri i ekspozitave u rrit ndjeshëm. Emri i sitit u ndryshua në "Mekanizimi dhe Elektrifikimi Bujqësia". Në vitet '60, lënda e ekspozitës ndryshoi. Një drejtim i ri "Hapësirë" po hapet.

Në fillim të viteve '90, Pavijoni Cosmos po kalon një periudhë harrese. Vendet arsimore janë hequr, në vend të tyre janë stalla me mallra për kopshtarët. Në vitin 2017, situata po ndryshon për mirë. Komuna e Moskës fillon punën e restaurimit për të restauruar ekspozitën hapësinore. Puna zgjati pak më shumë se një vit. Që nga viti 2018, Qendra e Kozmonautikës dhe Aviacionit filloi të priste mysafirët e saj të parë.

Qendra e re është bërë e njohur me moskovitët dhe mysafirët e qytetit. Të rriturit dhe fëmijët mund të kënaqin kuriozitetin e tyre në muze.

Ekspozimi

Qendra e Kozmonautikës dhe Aviacionit mban një nga ekspozitat më të mëdha kushtuar historisë Kozmonautika ruse... Gjithçka, duke filluar me idenë e pushtimit të hapësirës. Vizitorët e pavionit mund të mendojnë për modele gjigante të anijeve kozmike dhe pajisjeve ushtarako-industriale. Janë mbi 120 prej tyre.

Shtë gjithashtu e mundur të bëni një turne në galaktikën tonë dhe të njiheni me dy mijë mostra të rralla të fotografisë, materialeve video, dokumenteve që lidhen me projektet për zhvillimin e programit hapësinor. Hapësira e ekspozitës është e ndarë në: "Space Bulevard-1", "Design Bureau-2" dhe "Cosmodrome of the Future-3".

Në KB-1. Bulevardi Kozmik "janë paraqitur ekspozitat më të mëdha të pavijonit: maketet e stacioneve orbitale Mir dhe Almaz, motori i raketave RD-170, mjeti lëshues N-1, GLONASS-K, Express-1000, anija kozmike Soyuz, rover hënor Luna-17 dhe shumë më tepër.

Pesha e modelit të stacionit orbital "Mir" është më shumë se 30 ton.

Zona KB-2. Design Bureau ”është më shumë si një laborator shkencor. Vizitorët do të jenë në gjendje të mësojnë rreth kërkimit dhe zhvillimit në mjekësinë hapësinore dhe biologjinë. Një vend të veçantë zë projekti "Njerëzit në Hapësirë". Ai flet për shfrytëzimet e kozmonautëve të parë.

Në zonën "KB-3. Kozmodromi i së Ardhmes "kinema 5D" Sfera Kozmike "është në dispozicion për vizitë. Ajo tregon filma tematikë. Gjithashtu, simulatorët e fluturimit janë instaluar nën kube, me të cilat mund të vizitoni planetët dhe yjet e largët.

Qendra merret edhe me aktivitete edukative... Për këtë, qarqet kërkimore për fëmijë dhe të rinj punojnë brenda mureve të saj.

Ekskursione

Udhëtimet për ndonjë gjë organizohen në Qendrën e Kozmonautikës dhe Aviacionit nga e marta në të dielë. Ato mbahen çdo orë nga ora 11:30 deri në 20:30 pa takim. Turneu zgjat rreth 1 orë. Biletat mund të blihen vetëm në arkë të Pavijonit Cosmos. Bileta e hyrjes duhet të blihet veç e veç.

Orët e hapjes së pavijonit "Cosmos"

Qendra e Kozmonautikës dhe Aviacionit në VDNKh është e hapur nga e marta deri të dielën nga ora 11:00 deri në 22:00, e hëna është një ditë teknike. Hyrja në pavijon bëhet vetëm me seanca: 11: 00-13: 00; 13: 00-15: 00; 15: 00-17: 00; 17: 00-19: 00; 19: 00-21: 00.

Çmimet e biletave për Pavijonin Hapësinor në VDNKh

Bileta e hyrjes: 500 rubla, zbritje - 250 rubla.

Turne për ndonjë gjë: 300 rubla, preferenciale - 200 rubla.

Një biletë zbritje lëshohet me paraqitjen e dokumenteve të nevojshme të identifikimit në zyrën e biletave të pavijonit. Biletat shiten në arkë të pavijonit dhe në faqen zyrtare të Qendrës.

Si të shkoni në Qendrën e Kozmonautikës dhe Aviacionit

Qendra e Kozmonautikës dhe Aviacionit ndodhet në pavionet 32-34 Cosmos në VDNKh. Distanca nga hyrja kryesore në të do të zgjasë rreth 15 minuta. Ju duhet të lëvizni drejt përgjatë rrugicës Qendrore në paraqitjen e raketës Vostok. Ju gjithashtu mund të merrni autobusin numër 533. Mund të shkoni në VDNKh me transport publik ose taksi.

Transporti publik

Metro: Stacioni VDNKh i linjës Kaluzhsko-Rizhskaya (vija portokalli). Rruga nga qendra e Moskës në VDNKh do të mbulohet në 20 minuta. Do të jetë e mundur të transferohet në linjë nga degët Koltsevye, Sokolnicheskaya, Tagansko-Krasnopresnenskaya, Zamoskvoretskaya.

Autobusë: М9, Т13, 15, 33, 56, 76, 85, 93, 136, 154, 172, 195, 244, 266, 311, 378, 379, 496, 544, 834, 803, 903, Н6.

Autobus në territorin e VDNKh: Nr. 533, në stacionin "Pallati i Dasmës".

Monorail: ndalesa "Qendra e Ekspozitës" dhe "Rruga Sergei Eisenstein".

Karroca: Nr. 14, 36, 73, 76.

Tramvaj: 11, 17, 25.

Taksi

Mund të arrini në VDNKh me taksi duke përdorur aplikacionet: Yandex. Taxi, Uber, Gett, Maxim.