Спейслайнер

Спейслайнер
	Впечатление художника от SpaceLiner 7 во время восхождения
Страна	Германия
Статус	в стадии изучения
Члены экипажа	2 экипажа ; 50 пассажиров

SpaceLiner — концепт суборбитального , гиперзвукового , крылатого пассажирского сверхзвукового транспорта , задуманный в Немецком аэрокосмическом центре (Немецкий центр аэрокосмической промышленности, или DLR) в 2005 году. ^{[ 1 ]} Во второй роли SpaceLiner задуман как многоразовая ракета-носитель (RLV), способная доставлять на орбиту тяжелые полезные нагрузки. ^{[ 2 ]}

SpaceLiner - это очень долгосрочный проект, и в настоящее время он не имеет финансирования для начала разработки системы по состоянию на 2017 год. Прогнозы в 2015 году заключались в том, что, если в конечном итоге будет обеспечено адекватное финансирование, концепция SpaceLiner может стать действующим космическим самолетом в 2040-х годах. ^{[ 3 ]}^{[ 2 ]}

Концепция

Концепция SpaceLiner состоит из двухступенчатой конфигурации с вертикальным взлетом и горизонтальной посадкой с большим беспилотным ускорителем и пилотируемой ступенью, рассчитанной на 50 пассажиров и 2 члена экипажа. Полностью многоразовая система разгоняется в общей сложности одиннадцатью жидкостными ракетными двигателями (9 для разгонной ступени, 2 для пассажирской ступени), которые должны работать на криогенном жидком кислороде ( LOX ) и водороде ( LH2 ). После отключения двигателя пассажирская ступень перейдет в фазу высокоскоростного планирующего полета и сможет преодолевать большие межконтинентальные расстояния за очень короткое время. Предполагаемая высота составит 80 километров и скорость выше 20 Маха , в зависимости от миссии и связанной с ней траектории полета. Время полета SpaceLiner из Австралии в Европу, выбранную эталонную миссию, должно занять 90 минут. Более короткие расстояния, такие как, например, от Европы до Калифорнии, можно будет преодолеть не более чем за 60 минут. ^{[ 4 ]} Ускорительные нагрузки для пассажиров, и только на двигательном участке полета, должны оставаться ниже 2,5 g, что значительно ниже тех, которые испытывают астронавты космического корабля "Шаттл" .

Концептуальный проект также предусматривает, что пассажирская кабина будет функционировать как автономная спасательная капсула, которую можно отделить 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 транспортных средств, что очень похоже на темпы производства в авиационной промышленности. Ожидается, что серийное производство обеспечит значительное повышение экономической эффективности по сравнению с традиционными 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 повседневной эксплуатации пассажирского транспортника, такого как SpaceLiner, и в то же время отвечали необходимым критериям повторного использования. ^{[ 4 ]}

По состоянию на 2013 год ^[update]Исследование концепции финансировалось за счет внутренних ресурсов DLR, а также в контексте проектов, финансируемых ЕС- FP7, таких как FAST20XX и CHATT. Помимо DLR, в проекте задействованы различные партнеры из европейского аэрокосмического сектора. ^{[ 7 ]}

Разработка концепции

В конце 2012 года исследования и текущие исследования, проводимые в рамках структуры FAST20XX, привели к уточнению и определению версии SpaceLiner 7. ^{[ 8 ]} Основываясь на результатах предыдущих исследований, разработка постоянно продвигалась со все более подробным и углубленным рассмотрением, моделированием и моделированием различных подсистем, а также их проектированием и интеграцией. Были изучены выбранные варианты базовой конфигурации с учетом различных требований и спецификаций, и соответствующие результаты повлияли и изменили весь процесс настройки. ^{[ 9 ]}

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

SpaceLiner 2 относится к первой версии, в которой была интегрирована инновационная активная система охлаждения. ^{[ 10 ]} для зон особенно высоких термических напряжений при входе в атмосферу, которыми являются носовая часть и передняя кромка крыла.

Концепт 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 ]}

По состоянию на 2015 год ^[update]Последняя конфигурация, изучаемая в DLR, — это SpaceLiner 7 . ^{[ 3 ]} На основании результатов применения методов численной оптимизации, позволивших добиться улучшения аэродинамических, тепловых и структурно-механических свойств в гиперзвуковом полете, исходное двухтреугольное крыло предыдущих версий было модифицировано и заменено одинарным треугольным крылом. На данный момент такие подсистемы, как пассажирский салон, криогенные баки, система подачи топлива и тепловая защита автомобиля ^{[ 12 ]} были предварительно определены и интегрированы. ^{[ 3 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]} Также были проведены исследования экономических и логистических аспектов концепции с предварительными расчетами ожидаемой разработки программы и производственных затрат с учетом необходимых допущений. ^{[ 7 ]}^{[ 6 ]}

Были определены возможные маршруты, которые затем легли в основу анализа траектории SpaceLiner. Они классифицированы и сгруппированы по расстоянию: класс 1 представляет самый длинный маршрут, а класс 3 описывает самое короткое, но все же экономически интересное и актуальное расстояние. В связи с этим была рассмотрена модифицированная версия SpaceLiner 7, способная летать на средние дальние расстояния с перевозкой 100 пассажиров. Этот концептуальный вариант, получивший название SL7-100, подходит для дальних полетов классов 2 и 3. ^{[ 15 ]} Поэтому, чтобы приспособиться к различным конфигурациям SpaceLiner, были рассмотрены длинная и короткая версии ступени ускорителя, которые соответственно соответствуют требованиям миссии в зависимости от требуемой дальности полета, либо в сочетании с версией ступени на 50 или 100 пассажиров. Кроме того, были проведены исследования возможных вариантов космодрома, определяющие возможности материковой, морской платформы и искусственного острова, а также необходимую инфраструктуру для потенциального космодрома SpaceLiner. ^{[ 3 ]}^{[ 6 ]}

Технические данные

Технические характеристики пассажирской версии SpaceLiner 7: ^{[ 5 ]}

Параметры	Пассажирский этап (версия на 50 пассажиров)	Бустер (длинная версия)	Общий (Австралийско-европейская миссия)
Общая длина:	65,6 м	82,3 м
Размах крыла :	33,0 м	36,0 м
Общая высота:	12,1 м	8,7 м	21,5 м
Длина кабины:	15,3 м	-
Макс. диаметр фюзеляжа:	6,4 м	8,6 м
Пустая масса:	130 т	198 т	328 т
Общая масса:	366 т	1467 т	1832 т
Масса пороха:	220 т	1272 т	1502 т
Отсекаемая масса главных двигателей:	151 т	213 т
Макс. высота:	ок. 80 км	ок. 75 км
Макс. скорость:	7 км/с (25200 км/ч)	3,7 км/с (13300 км/ч)
Макс. Число Маха:	24	14
Макс. диапазон:	до примерно. 18 000 км
Количество двигателей:	2	9	11

Движение

В концепции SpaceLiner предполагается использовать единый тип многоразового жидкостного ракетного двигателя, работающего в режиме полнопоточного ступенчатого цикла сгорания. Наличие общей конструкции двигателя для обеих ступеней SpaceLiner соответствует общности системы и, по прогнозам, будет способствовать оптимизации затрат как на этапе разработки, так и на этапе производства. Степень расширения сопла адаптирована к различным задачам ускорительной и пассажирской ступеней. Кроме того, в качестве топлива будут использоваться жидкий водород и жидкий кислород — комбинация, которая является очень мощной и при этом остается экологически чистой. ^{[ 3 ]}^{[ 16 ]}

Характеристики	Пассажирский этап	Бустер
Соотношение смеси:	6.0
Давление в камере сгорания:	16,0 МПа
Массовый расход (на двигатель):	515 кг/с
Коэффициент расширения:	59.0	33.0
Удельный импульс (вакуум):	449 с	437 с
Удельный импульс (уровень моря):	363 с	389 с
Тяга на двигатель (вакуум):	2268 кН	2206 кН
Тяга на двигатель (уровень моря):	1830 кН	1961 кН

См. также

Внешние ссылки

«СпейсЛайнер» , Институт космических систем, анализа космических транспортных систем (SART) , ДЛР .
«Новая дорожная карта для суборбитального космического лайнера DLR» , Aviation Week , 18 августа 2015 г.
«SpaceLiner - Movie (2019)» , THE SPACELINER MOVIE 4K ✈ гиперзвуковое путешествие в 2050 году (видео) .
До Австралии за 90 минут на гиперзвуковой скорости (блог) (видео), DE : DLR .
«SpaceLiner — Анимация (2012)» , You Tube (видео) .
«Спейслайнер» , You Tube (видео) .

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Сиппель, М; Клевански, Дж; Стилант, Дж. (октябрь 2005 г.), «Сравнительное исследование вариантов высокоскоростных межконтинентальных пассажирских перевозок: воздушно-реактивные и ракетные» (PDF) , Iac-05-D2.4.09
^ Перейти обратно: ^а ^б Сиппель, М; Тривайло, О; Бусслер, Л; Липп, С; Валлучи, К; Кальтенхойзер, С; Молина, Р. (сентябрь 2016 г.), «Эволюция SpaceLiner к многоразовой пусковой установке TSTO» (PDF) , IAC-16-D2.4.03, 67-й Международный астронавтический конгресс, Гвадалахара, Мексика.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Сиппель, М; Шванекамп, Т; Тривайло, О; Копп, А; Бауэр, К; Гарберс, Н. (июль 2015 г.), «Технический прогресс и определение миссии SpaceLiner» (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
^ Перейти обратно: ^а ^б Сиппель, М. (июнь – июль 2010 г.). «Перспективные альтернативы дорожной карте для SpaceLiner» (PDF) . Акта Астронавтика . 66 (11–12): 1652–58. Бибкод : 2010AcAau..66.1652S . doi : 10.1016/j.actaastro.2010.01.020 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Сиппель, М; Бусслер, Л; Копп, А; Круммен, С; Валлучи, К; Уилкен, Дж; Преверо, Ю; Верант, Ж.-Л.; Ларош, Э; Сурген, Э; Бонетти, Д. (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., Сямэнь, Китай
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Тривайло, О. (март 2015 г.), «Инновационные подходы, анализ и методы расчета затрат, применяемые к SpaceLiner - тематическое исследование усовершенствованного гиперзвукового суборбитального космического самолета», доктор философии. Диссертация
^ Перейти обратно: ^а ^б М. Сиппель; Т. Шванекамп; О. Тривайло; А. Ленч. «Прогресс в разработке концепции высокоскоростного ракетного двигателя SpaceLiner» (PDF; 2370 КБ) . МАК 2013 . ИАФ . Проверено 24 апреля 2014 г.
^ Сиппель, М; и др. (2012). «Техническое развитие концепции SpaceLiner» (PDF) . 18-я Международная конференция AIAA/3AF «Космические самолеты, гиперзвуковые системы и технологии» . АААА. дои : 10.2514/6.2012-5850 . ISBN 978-1-60086-931-0 .
^ Шванекамп, Т; Бауэр, К; Копп, А. (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. ДЭ: ДЛР . Проверено 10 мая 2013 г.
^ ван Форест, А; и др., «Транспирационное охлаждение с использованием жидкой воды» (PDF) , Журнал термодинамики и теплопередачи , 23 (4), DLR , получено 26 августа 2015 г.
^ ван Форест, А. (2009). «Прогресс в разработке космического лайнера в рамках программы FAST 20XX». 16-я Международная конференция AIAA/DLR/DGLR «Космические самолеты, гиперзвуковые системы и технологии» . АААА. дои : 10.2514/6.2009-7438 . ISBN 978-1-60086-968-6 .
^ Гарберс, Н. (2013). «Общий предварительный проект системы тепловой защиты пассажирского корабля с гиперзвуковой ракетой дальнего действия (SpaceLiner)» (PDF; 138 КБ) . 7-й Европейский семинар по системам теплозащиты и горячим конструкциям . Проверено 24 апреля 2014 г.
^ Т. Шванекамп; К. Людвиг; М. Сиппель. «Исследование конструкции резервуара с криогенным топливом и питающей линии в рамках проекта CHATT» (PDF; 2370 КБ) . 19-я Международная конференция AIAA «Космические самолеты, гиперзвуковые системы и технологии», июнь. 2014 . Проверено 14 октября 2015 г.
^ Т. Шванекамп, Ф. Мейер, Т. Реймер, И. Петков, А, Трёльч, М. Сигель. «Системные исследования активной тепловой защиты гиперзвукового суборбитального пассажирского транспортного средства» (PDF; 2370 КБ) . Авиационная конференция AIAA, AIAA 2014-2372, Атланта, июнь. 2014 . Проверено 14 октября 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Т. Шванекамп; Дж. Бютюнлей; М. Сиппель (24 сентября 2012 г.). «Предварительные междисциплинарные исследования дизайна модернизированной версии 100-местного космического лайнера» (PDF; 2370 КБ) . 18-я Международная конференция AIAA/3AF «Космические самолеты, гиперзвуковые системы и технологии». 2012 . Проверено 10 мая 2013 г.
^ Сиппель, М; Шванекамп, Т; и др. (2014). «Определение подсистемы ракетного двигателя со ступенчатым циклом сгорания для будущего современного пассажирского транспорта» (PDF) . Космическое движение 2014, Сессия 30 - ST - Будущие жидкостные ступени и двигатели . Проверено 14 октября 2015 г.

[KlevanskiJ2005-1] Перейти обратно: ^а ^б Сиппель, М; Клевански, Дж; Стилант, Дж. (октябрь 2005 г.), «Сравнительное исследование вариантов высокоскоростных межконтинентальных пассажирских перевозок: воздушно-реактивные и ракетные» (PDF) , Iac-05-D2.4.09

[IAC2016-2] Перейти обратно: ^а ^б Сиппель, М; Тривайло, О; Бусслер, Л; Липп, С; Валлучи, К; Кальтенхойзер, С; Молина, Р. (сентябрь 2016 г.), «Эволюция SpaceLiner к многоразовой пусковой установке TSTO» (PDF) , IAC-16-D2.4.03, 67-й Международный астронавтический конгресс, Гвадалахара, Мексика.

[2015AIAA-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Сиппель, М; Шванекамп, Т; Тривайло, О; Копп, А; Бауэр, К; Гарберс, Н. (июль 2015 г.), «Технический прогресс и определение миссии SpaceLiner» (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

[SippelM-4] Перейти обратно: ^а ^б Сиппель, М. (июнь – июль 2010 г.). «Перспективные альтернативы дорожной карте для SpaceLiner» (PDF) . Акта Астронавтика . 66 (11–12): 1652–58. Бибкод : 2010AcAau..66.1652S . doi : 10.1016/j.actaastro.2010.01.020 .

[2017AIAA-5] Перейти обратно: ^а ^б Сиппель, М; Бусслер, Л; Копп, А; Круммен, С; Валлучи, К; Уилкен, Дж; Преверо, Ю; Верант, Ж.-Л.; Ларош, Э; Сурген, Э; Бонетти, Д. (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., Сямэнь, Китай

[Trivailo-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с Тривайло, О. (март 2015 г.), «Инновационные подходы, анализ и методы расчета затрат, применяемые к SpaceLiner - тематическое исследование усовершенствованного гиперзвукового суборбитального космического самолета», доктор философии. Диссертация

[IAC2013-7] Перейти обратно: ^а ^б М. Сиппель; Т. Шванекамп; О. Тривайло; А. Ленч. «Прогресс в разработке концепции высокоскоростного ракетного двигателя SpaceLiner» (PDF; 2370 КБ) . МАК 2013 . ИАФ . Проверено 24 апреля 2014 г.

[8] Сиппель, М; и др. (2012). «Техническое развитие концепции SpaceLiner» (PDF) . 18-я Международная конференция AIAA/3AF «Космические самолеты, гиперзвуковые системы и технологии» . АААА. дои : 10.2514/6.2012-5850 . ISBN 978-1-60086-931-0 .

[9] Шванекамп, Т; Бауэр, К; Копп, А. (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. ДЭ: ДЛР . Проверено 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 космического лайнера в рамках программы FAST 20XX». 16-я Международная конференция AIAA/DLR/DGLR «Космические самолеты, гиперзвуковые системы и технологии» . АААА. дои : 10.2514/6.2009-7438 . ISBN 978-1-60086-968-6 .

[12] Гарберс, Н. (2013). «Общий предварительный проект системы тепловой защиты пассажирского корабля с гиперзвуковой ракетой дальнего действия (SpaceLiner)» (PDF; 138 КБ) . 7-й Европейский семинар по системам теплозащиты и горячим конструкциям . Проверено 24 апреля 2014 г.

[13] Т. Шванекамп; К. Людвиг; М. Сиппель. «Исследование конструкции резервуара с криогенным топливом и питающей линии в рамках проекта CHATT» (PDF; 2370 КБ) . 19-я Международная конференция AIAA «Космические самолеты, гиперзвуковые системы и технологии», июнь. 2014 . Проверено 14 октября 2015 г.

[14] Т. Шванекамп, Ф. Мейер, Т. Реймер, И. Петков, А, Трёльч, М. Сигель. «Системные исследования активной тепловой защиты гиперзвукового суборбитального пассажирского транспортного средства» (PDF; 2370 КБ) . Авиационная конференция AIAA, AIAA 2014-2372, Атланта, июнь. 2014 . Проверено 14 октября 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[15] Т. Шванекамп; Дж. Бютюнлей; М. Сиппель (24 сентября 2012 г.). «Предварительные междисциплинарные исследования дизайна модернизированной версии 100-местного космического лайнера» (PDF; 2370 КБ) . 18-я Международная конференция AIAA/3AF «Космические самолеты, гиперзвуковые системы и технологии». 2012 . Проверено 10 мая 2013 г.

[16] Сиппель, М; Шванекамп, Т; и др. (2014). «Определение подсистемы ракетного двигателя со ступенчатым циклом сгорания для будущего современного пассажирского транспорта» (PDF) . Космическое движение 2014, Сессия 30 - ST - Будущие жидкостные ступени и двигатели . Проверено 14 октября 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]