Локхид Стар Клипер

Lockheed для полета на орбиту Земли , Star Clipper представлял собой предложенный космический самолет основанный на большом космическом корабле с несущим корпусом и сбрасываемом баке по периметру . Первоначально предложенная в рамках программы ВВС США в 1966 году, базовая концепция Star Clipper жила в первые годы программы НАСА «Спейс Шаттл» , и по мере развития этого проекта во множестве новых версий, таких как LS-200 .

Хотя проект Star Clipper не продвинулся далеко в программе космической транспортной системы (STS), он оказал огромное влияние на новый проект космического корабля "Шаттл" . Детальное изучение экономических преимуществ конструкции сбрасываемого резервуара продемонстрировало резкое снижение риска разработки и, как следствие, затрат на разработку. Когда финансирование разработки STS было сокращено, сбрасываемый бак был использован как способ уложиться в бюджет разработки, что привело к созданию конструкции полумногоразового космического корабля "Шаттл".

История

Макс Хантер

Максвелл Хантер работал в компании Douglas Aircraft , где формализовал расчеты экономики эксплуатации самолетов. Его методики были впервые опубликованы в 1940 году, а позже были применены к Douglas DC-6 и DC-7 . Позже эти методологии были приняты Ассоциацией воздушного транспорта в качестве стандарта.

Позже он присоединился к проекту ракеты «Тор» в качестве главного инженера-конструктора, и это познакомило его с миром космических ракет-носителей. С новыми верхними ступенями «Тор» стал « Дельтой» , одной из наиболее часто используемых пусковых установок в 1960-х годах. Несмотря на успех «Тора», Хантер был недоволен состоянием рынка пусковых установок и позже писал, что «к концу 1963 года состояние восстанавливаемых ракет было ужасным». Он был убежден, что до тех пор, пока ракеты-носители будут выброшены, доступ в космос никогда не станет доступным.

Несколько компаний уже завершили ранние технико-экономические обоснования полностью многоразовых космических кораблей, таких как Martin Marietta Astrorocket и Douglas Astro . В конструкции использовались две ступени обратного хода, одна из которых возвращалась к точке запуска, а другая вылетала на орбиту и приземлялась после завершения миссии. Хантер считал, что любая такая конструкция равносильна созданию двух самолетов, выполняющих работу одного, и реальную пользу могла принести только верхняя ступень. К марту 1964 года он разработал новую концепцию — полутораступенчатую конфигурацию.

В двухступенчатой ​​ракете одна ракета выстреливает, чтобы поднять вторую высоко в воздух, а затем падает. Затем второй срабатывает и отправляется на орбиту. Преимущество этой конструкции заключается в том, что вес ракеты уменьшается по мере подъема, уменьшая количество массы, которую необходимо доставить на орбиту. Обратной стороной этого подхода является то, что для него нужны две целые ракеты, что дорого и требует много времени.

В своей полутораступенчатой ​​конфигурации Хантер имел только одну ракету. Однако ни одна ракета той эпохи не обладала характеристиками, необходимыми для самостоятельного выхода на орбиту с полезной нагрузкой, поэтому требовалась своего рода подготовка. Решение Хантера заключалось в том, чтобы разместить на «сцене» только топливные баки, которые выбрасывались бы во время подъема. Это дало транспортному средству преимущества стоянки, но выбросило только резервуар, вернув все дорогие детали для повторного использования. После приземления машина должна была быть переоборудована, соединена с другим танком и готова к следующему заданию.

Хантер перешел в Lockheed осенью 1965 года. В первый же день его спросили, стоит ли Lockheed на что-нибудь обратить внимание, и он сразу же предложил разработать свой полуторный проект. Его предложения привлекли внимание Юджина Рута, президента Lockheed Missiles and Space, который дал ему добро на изучение того, что стало известно как Star Clipper.

Космическая транспортная система

Основная статья: Космическая транспортная система

Когда в 1966 году строительство Аполлона начало сворачиваться, НАСА начало рассматривать свое будущее в 1970-х годах и после него. В краткосрочной перспективе ряд различных вариантов использования излишков оборудования Сатурна были сгруппированы в офис программы приложений Аполлона , что завершило миссии до середины 1970-х годов. Помимо этого, НАСА разработало агрессивную программу, которая включала космическую станцию ​​с постоянным экипажем , небольшую лунную базу и, в конечном итоге, пилотируемую миссию на Марс. Почти второстепенно возникла идея «логистического транспортного средства», призванного снизить стоимость эксплуатации космической станции. Этот аппарат предназначался для еженедельной смены экипажей на космической станции, или, как выразился Уолтер Дорнбергер , «экономичный космический самолет, способный каждое утро класть свежее яйцо на стол каждого члена экипажа космической станции, кружащейся вокруг нее». земной шар».

В 1967 году Джордж Мюллер организовал однодневную встречу для обсуждения концепции логистического транспортного средства. Годом ранее ВВС и НАСА сотрудничали в изучении существующих технологий в рамках проекта «Интегрированная ракета-носитель» или ILRV. ILRV сгруппировала различные предложения отрасли в три группы: «Класс I», в котором многоразовый космический самолет размещался поверх одноразового ускорителя, «Класс II» представлял собой полностью многоразовые конструкции ракетного базирования, а «Класс III» использовал усовершенствованные воздушно-реактивные двигатели. . Мюллер отмахнулся от работы над ILRV и пригласил тех же отраслевых партнеров выступить, решив сконцентрироваться только на конструкциях класса II.

Компания Lockheed представила Star Clipper, а McDonnell представил еще один полутораступенчатый проект Tip Tank . Компания General Dynamics ответила на опасения Хантера по поводу строительства двух самолетов для одной миссии в своем Triamese , который использовал несколько одинаковых космических кораблей, сгруппированных вместе, и только один выходил на орбиту. У Chrysler была самая странная модель SERV , которая настолько отличалась от других, что никогда не рассматривалась всерьез. Однако подавляющее большинство заявок представляло собой двухступенчатые космические самолеты. Когда стало ясно, что программа продвигается вперед, в бой вступили собственные команды НАСА, добавив к этому свои собственные разработки.

сократило максимальный бюджет разработки вдвое НАСА поддерживало «классическую» конструкцию обратного хода до 1971 года, когда Управление управления и бюджета , примерно с 10 до 5 миллиардов долларов. Этого было недостаточно для разработки полностью многоразового дизайна, и вся концепция вернулась к чертежной доске. Именно тогда аргументы Хантера в пользу Star Clipper оставили неизгладимый след; Затраты на разработку полутораэтапного проекта были намного ниже, поскольку разрабатывался только один космический корабль. По иронии судьбы, в конечном итоге был построен не космический корабль Lockheed, а North American Aviation версия концепции .

Описание

Star Clipper был основан на большой возвращаемой машине с несущим корпусом , известной как LSC-8MX, которая была основана на конструкциях FDL-5LD и FDL-8H, разработанных в Лаборатории динамики полета ВВС. На гиперзвуковых скоростях при входе в атмосферу корабль имел аэродинамическое качество 1,8:1, что давало ему широкие возможности маневрирования. В нижних слоях атмосферы это было слишком низко, чтобы обеспечить безопасную посадку в случае ухода на второй круг, поэтому у Star Clipper были небольшие крылья, которые вращались за пределами космического корабля на дозвуковых скоростях, улучшая соотношение L/D до 8,1: 1. Для облегчения приземления из верхней части фюзеляжа выступали два реактивных двигателя, что давало возможность прерывать посадку. Он имел длину 186 футов (57 м) и ширину 106 футов (32 м) на концах перевернутых законцовок крыльев.

«Клипер» был оснащен тремя двигателями М-1 с тягой 1,5 миллиона фунтов силы (6700 кН) . Публичные версии конструкции показали, что двигатели оснащены расширяющимися соплами - это способ улучшить характеристики ракетных двигателей за счет лучшего соответствия их местному атмосферному давлению при подъеме. Однако позже выяснилось, что Lockheed на самом деле предлагала использовать линейный аэродинамический двигатель. в серийной конструкции LOX и часть топлива LH2 размещались в баках в фюзеляже, но большая часть топлива LH2 размещалась в большом внешнем баке. Танк имел форму перевернутой буквы V, повторяющую форму резко стреловидной передней кромки несущего корпуса. LH2 сначала будет извлечен из этого резервуара, а когда он опустеет, он отсоединится и высвободится во время подъема. Он был установлен и имел такую ​​форму, чтобы поток воздуха вокруг корабля тянул бак вверх и над космическим кораблем.

Поскольку предложения по космической транспортной системе (STS) перешли от первоначальных проектов фазы A к детальной разработке фазы B, НАСА установило требования к грузу меньше, чем возможности оригинального Star Clipper. Появилась новая версия той же конструкции — LS-200. Хотя LS-200 был очень похож на более раннюю версию, он был меньше в целом, диаметр бака был уменьшен с 285 до 156 дюймов (от 7200 до 4000 мм), максимально разрешенного для автомобильного транспорта, а полезная нагрузка уменьшена с 50 000 до 25 000 фунтов ( от 23 000 до 11 000 кг). Двигатели М-1 были заменены главным двигателем космического корабля шаттла , что уменьшило общую тягу с 5 000 000 до 915 085 фунтов силы (с 22 241,11 до 4 070,50 кН), а общая полная взлетная масса упала с 3 500 000 до 662 286 фунтов (с 1 587 573 до 300 408 кг).

См. также

• Список проектов систем космического запуска

Ссылки

Библиография

• Томас Хеппенхаймер, «Решение о космическом шаттле: поиск НАСА многоразового космического корабля» , NASA SP-4221, 1999 г.
• Джордж Мюллер, «Новое будущее развития пилотируемых космических кораблей», Астронавтика и аэронавтика , том 7 (март 1969 г.), стр. 24–32.
• Марк Уэйд, «Старклипер»

Внешние ссылки

• Космический самолет Lockheed LS-200 Star Clipper, альтернатива космическому шаттлу , рендеринг видео: Hazegrayart