Подъемное тело

US X-24A, M2-F3 и HL-10

Подъемное тело -это конфигурация самолета с фиксированным крылом или космического корабля , в которой само тело производит подъем . В отличие от летающего крыла , которое представляет собой крыло с минимальным или без обычного фюзеляжа , подъемное тело можно рассматривать как фюзеляж с небольшим или без обычного крыла . В то время как летающее крыло стремится максимизировать эффективность круиза на дозвуковых скоростях путем устранения, не связанных с подключающимися поверхностями, подъемные тела, как правило, минимизируют сопротивление и структуру крыла для дозвукового, сверхзвукового и гиперзвукового полета или космического корабля повторного входа . Все эти режимы полета создают проблемы для правильной безопасности полета.

Подъемные тела были основной областью исследований в 1960 -х и 70 -х годах в качестве средства для строительства небольшого и легкого космического корабля. США построили ряд ракетных самолетов с подъемными ракетами для проверки концепции, а также несколько ракетных транспортных средств, которые были протестированы в Тихом океане. Интерес снизился, когда ВВС США потеряли интерес к миссии с экипажем, и крупная разработка закончилась в процессе проектирования космического челнока, когда стало ясно, что фюзеляжи с высокой формой затрудняли соответствие топливного бака.

Усовершенствованные концепции космического костюма в 1990-х и 2000-х годах использовали конструкции лифтингового тела. Примеры включают систему запуска персонала HL-20 (1990) и Spaceplane Prometheus (2010). Космический космос-космический шейн с мечтой , расширение технологии HL-20, было предложено в качестве одного из трех автомобилей, которые потенциально переносят нас ​​и обратно в команду на международную космическую станцию , но в конечном итоге был выбран в качестве транспортного средства. В 2015 году ESA промежуточный экспериментальный автомобиль провел первое в истории успешное возвращение космического корабля поднятого тела.

История

К 1917 году было представлено подъемное тело, в каком году самолет с чем -то вроде формы плана дельты с толстым, включенным в фюзеляж, был описан в патенте Роем Скроггс . Однако при низкой скорости воздушной скорости подъемное тело неэффективно и не попало в основной конструкцию самолета.

Аэрокосмические исследования, связанные с подъемным телом, возникли из -за идеи космического корабля , возвращающегося в атмосферу Земли, и посадка очень похожа на обычный самолет . После повторного входа в атмосфер, космический корабль капсулы из серии Mercury , Gemini и Apollo очень мало контролировал, где они приземлились. Управляемый космический корабль с крыльями может значительно расширить свой посадочный конверт. Тем не менее, крылья транспортного средства должны быть разработаны, чтобы противостоять динамическим и тепловым напряжениям как повторного входа, так и гиперзвукового полета. Одно предложение полностью устранило крылья: спроектируйте корпус фюзеляжа для получения подъема само по себе.

Martin Aircraft Company X-24, построенная в рамках экспериментальной военной программы США с 1963 по 1975 год.

НАСА Усовершенствования концепции лифтингового тела начались в 1962 году с Р. Дейла Рида из НАСА Армстронга Исследовательского центра полета . Первой полноразмерной моделью, которая вышла из программы Рида, была NASA M2-F1 , несомненное судно из дерева. Первоначальные испытания проводились путем буксировки M2-F1 вдоль сухого клочка озера на базе ВВС Эдвардса , за модифицированной Понтиак Каталиной . Позже ремесло было отбуксировано за C-47 и выпущено. Поскольку M2-F1 был планером , был добавлен небольшой ракетный двигатель , чтобы продлить конверт посадки. M2-F1 вскоре был назван «летающей ванной».

В 1963 году НАСА начало программы с более тяжелыми ракетными транспортными средствами для подъемного тела, чтобы быть воздухом, выпущенным из-под правого крыла NB-52B, производного реактивного бомбардировщика B-52 . Первые рейсы начались в 1966 году. Из подъемных тел Драйдена, все, кроме непоучительного НАСА M2-F1, использовали ракетный двигатель XLR11 , который использовался на Bell X-1 . Последующий дизайн, обозначенный Northrop HL-10, был разработан в исследовательском центре НАСА Лэнгли . Разделение воздушного потока вызвало аварию съемного тела Northrop M2-F2 . HL-10 попытался решить часть этой проблемы, наклонив порт и порта и правого борта вертикальные стабилизаторы наружу и увеличив центр.

Начиная с 1965 года, российский подъемник-тел Микоян-Гуревич MIG-105 или EPO (российская аббревиатура для экспериментальных пассажирских орбитальных самолетов) и несколько испытательных рейсов. Работа закончилась в 1978 году, когда усилия перешли к программе Бурана , в то время как работа над другим небольшим космическим кораблем частично продолжалась в программе BOR .

IXV - это европейское космическое агентство, поднимающее экспериментальное средство для повторного входа, предназначенное для проверки европейских многократных пусковых установок, которые можно оценить в рамках программы FLPP . IXV совершил свой первый рейс в феврале 2015 года, запущенный Vega Rocket.

Орбитальные науки предложили коммерческую космическую лифу-тела в 2010 году. Прометей . более полно описан ниже

Аэрокосмические приложения

Подъемные тела создают сложные проблемы управления, структурной и внутренней конфигурации. Подъемные тела были в конечном итоге отвергнуты в пользу дизайна дельты для космического челнока. Данные, полученные в полевых испытаниях с использованием высокоскоростных подходов к посадке под очень крутыми углами спуска и высокими показателями раковины, использовались для моделирования профилей бегла и посадки.

При планировании атмосферного повторного входа участок посадки выбирается заранее. Для многоразовых автомобилей повторного входа, как правило, предпочтительнее первичного сайта, который является наиболее близким к месту запуска, чтобы сократить затраты и улучшить время выполнения запуска. Тем не менее, погода рядом с местом посадки является основным фактором безопасности полета. В течение некоторых сезонов погода на площадках посадки может быстро измениться по сравнению с временем, необходимым для инициирования и выполнения повторного входа и безопасной посадки. Из -за погоды возможно, что транспортному средству, возможно, придется выполнить посадку на альтернативном участке. Кроме того, в большинстве аэропортов нет взлетно -посадочных полос достаточной длины, чтобы поддержать приближение скорости посадки и расстояния рулона, требуемого космическим кораблем. В мире существует несколько аэропортов, которые могут поддерживать или быть измененным для поддержки этого типа требований. Следовательно, альтернативные площадки посадки очень широко расположены по всей территории США и по всему миру. Дизайн Delta Wing от шаттла был обусловлен этими проблемами. Эти требования были дополнительно усугублены требованиями, которые расширили конверт на полете трансляции.

Тем не менее, концепция подъемного тела была внедрена в ряде других аэрокосмических программ, ранее упомянутых NASA X-38 , Lockheed Martin X-33 , BAC мульти единичного пространственного транспорта и восстановления , европейского EADS Phoenix и совместного российского -Европейский космический корабль Kliper . Из трех основных форм дизайна, обычно анализируемых для таких программ (капсула, подъемное тело, самолеты), подъемный орган может предложить лучший компромисс с точки зрения маневренности и термодинамики при выполнении требований миссии своих клиентов.

Текущие системы

Dream Chaser - суборбитальный и орбитальный Вертикальный убор, горизонтальная посадка (VTHL) космического корабля , разрабатываемая Sierra Nevada Corporation (SNC). Планируется, что дизайн Dream Chaser в конечном итоге будет перенести до семи человек на низкую орбиту Земли и от Low Earth , и в настоящее время планируется использоваться для доставки груза на Международную космическую станцию ​​в рамках программы коммерческих услуг пополнения . Транспортное средство запустит вертикально на Atlas V и по горизонтали на обычных взлетно -посадочных полосах.

Подъем тела

Генеральный воздушный транспорт Burnelli xcg-16, самолет подъемного тела (1944)

В некоторых самолетах с крыльями также используются тела, которые генерируют лифт. Некоторые из моноплановых конструкций высокого крыла в начале 1930-х годов , , таких как Aircruiser Bellanca имели смутно фюзеляжи в форме аэродинамического покрытия в форме аэродинамическойки -генерирующая способность. Было показано, что гоночная плоскость Super Sportster Super Sportster 1930- х годов из более современных аэродинамических исследований обладает значительной способностью генерировать подъем с его дизайном фюзеляжа, что важно для намеченной гоночной роли R-1, в то время как в Высокобированный пилон поворачивается во время гонок. Винсент Бернелли разработал несколько самолетов между 1920 -м и 1950 годами, в которых использовался подъем Fuselage. Как и более ранние Bellanca Monoplanes, Short Sc.7 Skyvan производит значительное количество подъема от своей формы фюзеляжа, почти столько же, сколько 35% каждый из крыльев.

Бойцы, такие как F-15 Eagle, также вызывают существенный подъем от широкого фюзеляжа между крыльями. Поскольку широкий фюзеляж Eagle F-15 настолько эффективен в лифте, F-15 способен успешно приземлиться только с одним крылом, хотя и при почти полной мощности, при этом тяга значительно способствует подъему. Летом 1983 года израильский F-15 устроил фиктивную борьбу с Skyhawks для тренировочных целей, недалеко от Нахала Цин в пустыне Негев. Во время упражнения один из Skyhawks просчитался и насильно столкнулся с корнем крыла F-15 . Пилот F-15 знал, что крыло было серьезно повреждено, но решил попытаться приземлиться в соседней авиабазе, не зная степени его повреждения крыла. Только после того, как он приземлился, когда он вылез из кабины и оглянулся назад, пилот осознал, что произошло: крыло было полностью сорвано с самолета, и он приземлился только с одним крылом. Несколько месяцев спустя поврежденный F-15 получили новое крыло и вернулись к оперативной службе в эскадрилье. Инженеры из McDonnell Douglas было трудно поверить в историю о посадке с одной крыльями: что касается их моделей планирования, это было невозможно.

В 2010 году космический автомобиль Orbital Sciences предложил автомобиль Prometheus «смешанный подъемник-тел» космический , примерно на четверти размера космического челнока , в качестве коммерческого варианта переноса астронавтов на низкую орбиту Земли под коммерческой программой экипажа . Вертикальный взлет, горизонтальная посадочная (VTHL) транспортное средство должно было быть запущено на ракете Atlas V, оцененной на человеке , но приземлился бы на взлетно-посадочной полосе. Первоначальный дизайн состоял в том, чтобы нести экипаж по 4, но он мог нести до 6, или комбинацию экипажа и груза. В дополнение к орбитальным наукам, консорциум, стоящий за предложением, включал Нортроп Грумман , который построил бы космический космос и Альянс «Юнайтед» , который предоставил бы ракушку. Неспособность быть выбранным для премии FASH 2 CCDEV FASH 2, Orbital объявила в апреле 2011 года, что они, вероятно, предпринят свои усилия по разработке коммерческого автомобиля экипажа.

Принципы дизайна подъемных тел также используются в строительстве гибридных дирижаблей .

Армстронгский исследовательский центр полета

Правительство США разработало различные транспортных средств с началом 1960 Исследовательском конструкции тела для подъема -х годов до середины 1970-х годов в центре полетов Армстронга . Они включают:

• M2-F1
• M2-F2
• M2-F3
• HL-10
• X-24A
• X-24B

Пилоты и рейсы

Пилот	M2-F1	M2-F2	HL-10	HL-10 против	M2-F3	X-24A	X-24B	Общий
Милтон О. Томпсон	45	5	-	-	-	-	-	50
Брюс Петерсон	17	3	1	-	-	-	-	21
Чак Йегер	5	-	-	-	-	-	-	5
Дональд Л. Маллик	2	-	-	-	-	-	-	2
Джеймс В. Вуд	1*	-	-	-	-	-	-	1*
Дональд М. Сорли	5	3	-	-	-	-	-	8
Уильям Х. Дана	1	-	-	9	19	-	2	31
Джералд Р. Джентри	2	5	-	9	1	13	-	30
Фред запах	1*	-	-	-	-	-	-	1*
Джо Энгл	1*	-	-	-	-	-	-	1*
Джон С. люди	-	-	-	10	4	12	16	42
Питер С. Хоаг	-	-	-	8	-	-	-	8
Сесил В. Пауэлл	-	-	-	-	3	3	-	6
Майкл В. Любовь	-	-	-	-	-	-	12	12
Эйнар К. Эневольдсон	-	-	-	-	-	-	2	2
Фрэнсис Скоби	-	-	-	-	-	-	2	2
Томас С. МакМертри	-	-	-	-	-	-	2	2
ОБЩИЙ	80	16	37	36	27	28	36	224

• Древесина, Хейз и Энгл, каждый из которых совершил один полет с туалетом M2-F1.

Популярная культура

Wainfan FacetMobile FMX-4 Самолеты для подъема

Подъемные тела появились в некоторых научно-фантастических работах, в том числе в фильме «Маунус» , и как космический корабль Джона Крайтона Farscape-1 в сериале Farscape . Сериал «Discovery Channel» предполагается с использованием подъемных тел для доставки зонда на далекую Землю планету на анимированной инопланетной планете . Джерри Андерсона 1969 года Доппельгэнджер использовал поднявшего корпуса / восхождения VTOL для посещения планеты, похожей на землю, только для того, чтобы потерпеть неудачу в обеих попытках. В его серии НЛО было представлено ремесло для подъемного тела, визуально похожее на M2-F2 для орбитальных операций («Человек, который вернулся»). В гонке Buzz Aldrin в космической компьютерной игре модифицированный X-24A становится альтернативным лунным космическим кораблем, который игрок может выбрать через капсулу Близнецов или Аполлон .

1970 -х годов Телевизионная программа Человек из шести миллионов долларов шоу использовал кадры самолета подъемного тела, отбрасываемого из фактических упражнений НАСА, в последовательности названия . Сцены включали отделение HL-10 от ее плоскости носителя-модифицированный B-52-и M2-F2, пилотируемый Брюсом Петерсоном , насильственно рухнул и падает вдоль взлетно-посадочной полосы Эдвардса. Причина аварии была связана с началом голландского рулона , связанного с нестабильностью контроля, вызванной разделением потока.

В эпизоде ​​«Смертельное воспроизведение» (Сезон 2 Эпизод 8 вышел в эфир 22.09.1974), в котором участвует HL-10 как опора истории.

Смотрите также

• Мартин X-23 Прайм
• Are-4
• Kliper
• Система запуска персонала HL-20
• Dream Chaser (космический корабль)
• Космический гонщик (космический корабль)
• Прометей (космический корабль)
• FaceMobile
• Смешанное корпус крыла
• Летающее крыло
• ГОРЧИЦА
• 1953 Horton "Tless" http://aerospacelegacyfoundation.com/aviation-history-flying-wings/ Архивированный 2018-01-14 на машине Wayback
• Arup S-2 1932, Snyder "Arup" (размывает границу между «летающим крылом» и подъемным телом)
• Burnelli RB-1

Ссылки

Другие источники

• Макфи, Джон (1973), Дельтоидные тыквенные семена ; ISBN   0-374-51635-9 . (История Aereon , комбинированная аэродина / аэростат , он же гибридный дирижабль .)

Внешние ссылки

• Информационный бюллетень для подъема тел (НАСА)
• Технологическая бумага НАСА 3101: Численное анализ и моделирование поля верного транспортного средства гарантированного экипажа (математика воздушного потока над подъемным телом)
• Коллекции фотографий НАСА из научно -исследовательского центра Dryden Flight
  • HL-10
  • M2-F1
  • M2-F2
  • M2-F3
  • X-24A и X24B
  • Короткая история М2-Ф1
  • Некоторая история полет с поднятием тела
  • Бесполетный полет: история подъемного тела. Серия истории НАСА SP-4220 1997 PDF