SpaceLiner
Немецкий концепт космического гиперзвукового авиалайнера
SpaceLiner
Художественное представление SpaceLiner 7 во время подъема.
СтранаГермания
Статусв стадии изучения
Члены экипажа2 члена экипажа
50 пассажиров

SpaceLiner — это концепция суборбитального , гиперзвукового , крылатого пассажирского сверхзвукового транспортного средства , разработанная в Немецком центре авиации и космонавтики (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, или DLR) в 2005 году. [1] В своей второй роли SpaceLiner предназначен как многоразовая ракета-носитель (RLV), способная доставлять тяжелые полезные грузы на орбиту. [2]

SpaceLiner — очень долгосрочный проект, и в настоящее время не имеет финансирования, необходимого для начала разработки системы по состоянию на 2017 год. Прогнозы 2015 года состояли в том, что если в конечном итоге будет получено достаточное финансирование, концепция SpaceLiner может стать действующим космическим самолетом в 2040-х годах. [3] [2]

Концепция

Концепция SpaceLiner состоит из двухступенчатой ​​конфигурации вертикального взлета и горизонтальной посадки с большим беспилотным ускорителем и пилотируемой ступенью, рассчитанной на 50 пассажиров и 2 членов экипажа. Полностью многоразовая система ускоряется в общей сложности одиннадцатью жидкостными ракетными двигателями (9 для ускорительной ступени, 2 для пассажирской ступени), которые должны работать на криогенном жидком кислороде ( LOX ) и водороде ( LH2 ). После выключения двигателя пассажирская ступень войдет в фазу высокоскоростного планирующего полета и сможет преодолевать большие межконтинентальные расстояния за очень короткое время. Прогнозируются высоты 80 километров и скорость свыше 20 Махов в зависимости от миссии и соответствующей траектории полета. Время полета SpaceLiner из Австралии в Европу, выбранной эталонной миссии, должно составлять 90 минут. Более короткие расстояния, такие как, например, из Европы в Калифорнию, будут достижимы не более чем за 60 минут. [4] Перегрузки от ускорения для пассажиров, и только во время активного участка полета, рассчитаны так, чтобы оставаться ниже 2,5 g и значительно ниже тех, которые испытывают астронавты космического челнока .

Концептуальный проект также предусматривает, что пассажирская кабина будет функционировать как автономная спасательная капсула, которая может быть отделена от транспортного средства в случае чрезвычайной ситуации, что позволит пассажирам безопасно вернуться на Землю. [5]

Ключевым аспектом концепции SpaceLiner является его полная возможность повторного использования и массовое производство транспортного средства, что будет очень похоже на темпы производства в авиационной промышленности. Ожидается, что серийное производство обеспечит значительное увеличение экономической эффективности по сравнению с обычными космическими транспортными системами начала 2000-х годов. [6] Основная задача заключается в повышении стандартов безопасности и особенно прочности и надежности космических компонентов, таких как ракетные двигатели, чтобы они стали пригодными для ежедневной эксплуатации пассажирского транспортера, такого как SpaceLiner, а также соответствовали требуемым критериям повторного использования. [4]

По состоянию на 2013 год [обновлять]концептуальное исследование финансировалось за счет внутренних ресурсов DLR, а также в контексте проектов, финансируемых EU- FP7, таких как FAST20XX и CHATT. Помимо DLR, в проекте участвуют различные партнеры из европейского аэрокосмического сектора. [7]

История развития SpaceLiner до версии 7

Разработка концепции

В конце 2012 года исследования и текущие исследования, проведенные в контексте фреймворка FAST20XX, привели к уточнению и определению версии SpaceLiner 7. [8] Основываясь на результатах предыдущих исследований, разработка непрерывно продвигалась с все более подробными и глубокими рассмотрениями, моделированием и имитациями различных подсистем, а также их проектированием и интеграцией. Были изучены выбранные варианты базовой конфигурации с учетом различных требований и спецификаций, а соответствующие результаты повлияли и перенаправили весь процесс конфигурации. [9]

SpaceLiner 1 был первой версией, задуманной в 2005 году. [1]

SpaceLiner 2 относится к первой версии, в которой была реализована интеграция инновационной системы активного охлаждения [10] для областей с особенно высокими термическими напряжениями при входе в атмосферу, а именно носовой части и передней кромки крыла.

СпейсЛайнер 3

Концепция SpaceLiner 4 представляет собой эволюцию версии 2 2015 года с улучшенными аэродинамическими и летно-динамическими характеристиками. На основе этой конфигурации были экспериментально и численно исследованы различные технологии, необходимые для SpaceLiner, исследования, которые финансировались исследовательским проектом ЕС FAST20XX. [11]

СпейсЛайнер 5

СпейсЛайнер 6

По состоянию на 2015 год [обновлять]последней конфигурацией, изучаемой в DLR, является SpaceLiner 7. [3] На основе результатов, полученных при применении методов численной оптимизации, которые достигли улучшения аэродинамических, тепловых и структурно-механических свойств в гиперзвуковом полете, первоначальное двойное треугольное крыло предыдущих версий было модифицировано и заменено одинарным треугольным крылом. На данный момент предварительно определены и интегрированы такие подсистемы, как пассажирский салон, криогенные баки, система подачи топлива и тепловая защита транспортного средства [12] . [3] [13] [14] Также были проведены исследования по экономическим и логистическим аспектам концепции с предварительными расчетами ожидаемой разработки программы и производственных затрат с учетом необходимых предположений. [7] [6]

Классификация возможных маршрутов SpaceLiner

Были определены возможные маршруты, которые затем легли в основу анализа траектории для SpaceLiner. Они классифицированы и сгруппированы по их расстоянию, причем Класс 1 представляет самый длинный маршрут, а Класс 3 описывает самое короткое, но все еще экономически интересное и релевантное расстояние. В соответствии с этим была изучена модифицированная версия SpaceLiner 7, способная летать на средние и большие расстояния, перевозя 100 пассажиров. Учитывая название SL7-100, этот концептуальный вариант подходит для полетов на расстояния Класса 2 и Класса 3. [15] Для размещения различных конфигураций SpaceLiner, поэтому были рассмотрены длинная и короткая версии ступени ускорителя, чтобы соответствующим образом выполнить требования миссии в зависимости от требуемой дальности, либо в сочетании с версией ступени на 50 или 100 пассажиров. Кроме того, были проведены исследования возможных вариантов космодрома, определяющие возможности материка, морской платформы и искусственного острова, а также необходимую инфраструктуру для потенциального космодрома SpaceLiner. [3] [6]

Технические данные

Рисунки SpaceLiner7

Технические характеристики пассажирской версии SpaceLiner 7 следующие: [5]

ПараметрыПассажирская ступень
(версия на 50 пассажиров)		Усилитель
(длинная версия)		Всего
(миссия Австралия–Европа)
Общая длина:65,6 м82,3 м
Размах крыла :33,0 м36,0 м
Общая высота:12,1 м8,7 м21,5 м
Длина кабины:15,3 м-
Макс. диаметр фюзеляжа:6,4 м8,6 м
Масса пустого:130 т198 т328 т
Общая масса:366 т1467 т1832 т
Масса топлива:220 т1272 т1502 т
Масса выключенных главных двигателей:151 т213 т
Макс. высота:около 80 кмпримерно 75 км
Макс. скорость:7 км/с (25 200 км/ч)3,7 км/с (13 300 км/ч)
Макс. число Маха:2414
Макс. диапазон:до ок. 18000 км
Количество двигателей:2911

Движение

Концепция SpaceLiner предполагает использование одного типа многоразового жидкостного ракетного двигателя, работающего в режиме полнопоточного ступенчатого цикла сгорания. Наличие общей конструкции двигателя для обеих ступеней SpaceLiner соответствует общности системы и, как предполагается, будет способствовать оптимизации затрат как на этапе разработки, так и на этапе производства. Коэффициент расширения сопла адаптирован к различным задачам ускорителя и пассажирской ступени. Кроме того, в качестве топлива будут использоваться жидкий водород и жидкий кислород , комбинация, которая является одновременно очень мощной и при этом остается экологически чистой. [3] [16]

ХарактеристикиПассажирский этап
Усилитель
Соотношение компонентов смеси:6.0
Давление в камере сгорания:16,0 МПа
Массовый расход (на двигатель):515 кг/с
Коэффициент расширения:59.033.0
Удельный импульс (вакуум):449 с437 с
Удельный импульс (на уровне моря):363 с389 с
Тяга на двигатель (в вакууме):2268 кН2206 кН
Тяга на двигатель (на уровне моря):1830 кН1961 кН

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме SpaceLiner .
  • «Спейслайнер», Институт системного анализа, системный анализ транспорта (SART) , DLR.
  • «Новая дорожная карта для суборбитального космического лайнера DLR», Aviation Week , 18 августа 2015 г..
  • "SpaceLiner - Фильм (2019)", ФИЛЬМ SPACELINER 4K ✈ гиперзвуковое путешествие в 2050 году (видео).
  • До Австралии за 90 минут на гиперзвуковой скорости (блог) (видео), DE : DLR, 19 февраля 2013 г..
  • "SpaceLiner - Анимация (2012)", You tube (видео).
  • "The SpaceLiner", You tube (видео).

Ссылки

  1. ^ ab Sippel, M; Klevanski, J; Steelant, J (октябрь 2005 г.), "Сравнительное исследование вариантов высокоскоростного межконтинентального пассажирского транспорта: воздушно-реактивные против ракетных" (PDF) , Iac-05-D2.4.09
  2. ^ ab Sippel, M; Trivailo, O; Bussler, L; Lipp, S; Valluchi, C; Kaltenhäuser, S; Molina, R (сентябрь 2016 г.), «Эволюция SpaceLiner в сторону многоразовой пусковой установки TSTO» (PDF) , IAC-16-D2.4.03, 67-й Международный астронавтический конгресс, Гвадалахара, Мексика
  3. ^ abcde Sippel, M; Schwanekamp, ​​T; Trivailo, O; Kopp, A; Bauer, C; Garbers, N (июль 2015 г.). Технический прогресс SpaceLiner и определение миссии (PDF) . AIAA 2015-3582, 20-я Международная конференция AIAA по космическим самолетам, гиперзвуковым системам и технологиям. Глазго. doi :10.2514/6.2015-3582. ISBN 978-1-62410-320-9.
  4. ^ ab Sippel, M (июнь–июль 2010 г.). «Перспективные альтернативы дорожной карты для SpaceLiner» (PDF) . Acta Astronautica . 66 ( 11– 12): 1652– 58. Bibcode : 2010AcAau..66.1652S. doi : 10.1016/j.actaastro.2010.01.020.
  5. ^ ab Sippel, M; Bussler, L; Kopp, A; Krummen, S; Valluchi, C; Wilken, J; Préveeaud, Y; Vérant, J.-L.; Laroche, E; Sourgen, E; Bonetti, D (март 2017 г.), «Расширенное моделирование многоразовых гиперзвуковых ракетных ступеней» (PDF) , AIAA 2017-2170, 21-я Международная конференция AIAA по космическим самолетам, гиперзвуковым системам и технологиям, 6–9 марта 2017 г., Сямынь, Китай
  6. ^ abc Trivailo, O (март 2015 г.), «Инновационные подходы к проектированию затрат, анализы и методы, применяемые к SpaceLiner — усовершенствованному гиперзвуковому суборбитальному космическому самолету», докторская диссертация
  7. ^ ab M. Sippel; T. Schwanekamp; O. Trivailo; A. Lentsch. "Progress of SpaceLiner Rocket-Powered High-Speed ​​Concept" (PDF; 2370 кБ) . IAC 2013 . IAF . Получено 24.04.2014 .
  8. ^ Sippel, M; et al. (2012). "Техническое созревание концепции SpaceLiner" (PDF) . 18-я Международная конференция AIAA/3AF по космическим самолетам, гиперзвуковым системам и технологиям . AIAA. doi :10.2514/6.2012-5850. ISBN 978-1-60086-931-0.
  9. ^ Schwanekamp, ​​T; Bauer, C; Kopp, A (сентябрь 2012 г.). «Развитие концепции SpaceLiner и ее последние достижения» (PDF; 1672 кБ) . 4-я конференция CSA-IAA по передовым космическим технологиям, сентябрь 2011 г. DE: DLR . Получено 10 мая 2013 г.
  10. ^ ван Форест, А. и др., «Транспирационное охлаждение с использованием жидкой воды» (PDF) , Журнал термодинамики и теплопередачи , 23 (4), DLR , получено 26 августа 2015 г.
  11. ^ ван Форест, А. (2009). «Прогресс в разработке SpaceLiner в рамках программы FAST 20XX». 16-я Международная конференция AIAA/DLR/DGLR по космическим самолетам, гиперзвуковым системам и технологиям . AIAA. doi :10.2514/6.2009-7438. ISBN 978-1-60086-968-6.
  12. ^ Гарберс, Н (2013). "Общая предварительная конструкция системы тепловой защиты для гиперзвукового ракетного пассажирского транспортного средства большой дальности (SpaceLiner)" (PDF; 138 кБ) . 7-й Европейский семинар по системам тепловой защиты и горячим конструкциям . Получено 24.04.2014 .
  13. ^ T. Schwanekamp; C. Ludwig; M. Sippel. "Исследования конструкции криогенного топливного бака и линии подачи в рамках проекта CHATT" (PDF; 2370 кБ) . 19-я Международная конференция AIAA по космическим самолетам, гиперзвуковым системам и технологиям, июнь. 2014 г. Получено 14 октября 2015 г.
  14. ^ T. Schwanekamp, ​​F. Meyer, T. Reimer, I. Petkov, A, Tröltzsch, M. Siggel. "System Studies on Active Thermal Protection of a Hypersonic Suborbital Passenger Transport Vehicle" (PDF; 2370 kB) . AIAA Aviation Conference, AIAA 2014-2372, Atlanta, June. 2014 . Получено 2015-10-14 .{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  15. ^ T. Schwanekamp; J. Bütünley; M. Sippel (24 сентября 2012 г.). "Preliminary Multidisciplinary Design Studies on an Upgraded 100 Passenger SpaceLiner Derivative" (PDF; 2370 кБ) . 18-я Международная конференция AIAA/3AF по космическим самолетам, гиперзвуковым системам и технологиям . 18-я Международная конференция AIAA/3AF по космическим самолетам, гиперзвуковым системам и технологиям. 2012. doi :10.2514/6.2012-5808. ISBN 978-1-60086-931-0. Получено 10.05.2013 .
  16. ^ Sippel, M; Schwanekamp, ​​T; et al. (2014). "Определение подсистемы ракетного двигателя со ступенчатым циклом сгорания для будущего передового пассажирского транспорта" (PDF) . Space Propulsion 2014, сессия 30 - ST - Future Liquid Stages & Engines . Получено 14 октября 2015 г.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=SpaceLiner&oldid=1253013808"