Глав: 8 | Статей: 132
Оглавление
Очередной том популярной детской энциклопедии 4 Я познаю мир" посвящен военной технике.

Читателя ждет увлекательный рассказ о том, как создавалась и совершенствовалась военная техника, какие порой фантастические идеи конструкторы воплощали в жизнь, как военная техника находит применение в мирной жизни.

empty-line

2

В космос на... самолете?!

В космос на... самолете?!

Как стартует современный космический корабль, видели многие: телевидение в подробностях донесло до нас эту впечатляющую картину. Отходят фермы обслуживания. Звучит команда "Пуск". Рев двигателей, и серебристая сигара сначала медленно, потом все быстрее и быстрее начинает набирать высоту. Вскоре лишь горячий воздух дрожит над опустевшим стартовым столом, неспешно оседают клубы дыма и пыли, а в небе еще какое–то время держится инверсионный след.

Проходит время, и, выполнив задание, на Землю возвращается очередной экипаж. Событие радостное, но уже не столь впечатляющее. Ведь приземляется лишь капсула спускаемого аппарата – едва ли не сотая часть того, что отправилось в космическое путешествие. Все остальное сгорело!

Как выглядят многоразовые транспортные космические корабли, мы теперь тоже хорошо представляем на примере американских "Шаттлов" или советского "Бурана". Такая космическая система состоит из трех частей: стартовых ускорителей, внешнего топливного бака и самого "челнока". Так у американцев. У нас некоторое отличие – двухступенчатая "Энергия" и опять–таки "челнок". Старт происходит вертикально, примерно так же, как и обычной ракеты. Но большая часть системы используется теперь несколько раз: стартовые ускорители спускаются на парашютах, "челнок" садится на аэродром, подобно самолету...

На первый взгляд все стало намного совершеннее. Однако каждый полет "челнока" обходится недешево. Ведь спущенные на парашютах ускорители надо доставить на базу, подвергнуть тщательному осмотру, ремонту, повторной заправке. Немало хлопот и с "челноком". После приземления его также приходится тщательно осматривать и, как правило, ремонтировать...

"Челнок" проигрывает ракете и в другом. Судите сами: максимальный полезный груз "Шаттла" – от 14,5 до 29,4 т, а масса всей системы на старте около 2.000 т, то есть полезная нагрузка составляет 0,8–1,5% (в обычной ракете 2–4%).



Цифрами обозначены: 1 – французская система "Ариан"; 2 – английский космический самолет "Хотол"; 3 – немецкая авиационно–космическая система "Зенгер"

Но все это мелочь по сравнению с главным – низкой надежностью. У многих еще на памяти трагедия с "Челленджером" в январе 1986 года. Корабль взорвался через несколько секунд после старта из–за неполадок в стартовом ускорителе. Семь астронавтов погибли.

Так какими же путями пойдет развитие аэрокосмической техники? Варианты уже наметились. Конструкторы разных стран, в том числе и у нас, работают сегодня над модифицированным видом космического самолета. И можно выделить три направления в этих поисках.

Французские специалисты, разрабатывающие "Гермес", остались верны традиционной схеме. Они взяли за основу ракету–носитель "Ариан", модернизировали ее и оснастили вместо обычной капсулы космическим самолетом. Старт, как и полагается в такой схеме, будет происходить вертикально, а, завершив полет, "Гермес" спланирует на собственных крыльях и приземлится на бетонную полосу.

На случай аварии на старте предусмотрено, что капсула с тремя космонавтами будет отстреливаться от корабля и транспортироваться специальной двигательной установкой на безопасную высоту, после чего вступит в действие парашютная система.

Немецкие инженеры разрабатывают иную систему под названием "Зенгер". Их двухступенчатый корабль рассчитан на самолетный старт с обычного аэродрома. Первая ступень оснащена турбореактивными двигателями и поднимается на высоту 30 км, разгоняясь до скорости, в 6 раз превышающей звуковую. После чего со "спины" первой ступени стартует сам космический корабль, оснащенный водородно–кислородными ракетными двигателями. Управляет кораблем экипаж из двух человек, а кроме того, он может поднять еще 10 астронавтов и другой полезный груз.



Двухступенчатый корабль "Зенгер"

Посадку обе ступени совершают по–самолетному на аэродром, с которого стартовали.

Расчеты показывают, что стоимость доставки на орбиту в таком варианте будет в пять раз меньше, чем кораблем "Гермес". А еще практичные немцы полагают, что не составит большого труда со временем переоборудовать первую ступень и использовать ее в качестве гиперзвукового авиалайнера. Попутно с запуском космического корабля он смог бы перевозить до 200 пассажиров на расстояния свыше 12.000 км за два с небольшим часа.

А инженеры Великобритании вот уже несколько лет работают над созданием космического самолета "Хотол". Это будет одноступенчатый космический аппарат горизонтального взлета и посадки. Длина его около 55 м, а масса – 195 т.

В воздух такой летательный аппарат будет подниматься с помощью специальной тележки, что позволит уменьшить вес шасси, которое надо было бы делать весьма массивным для перегруженного топливом самолета. На первой стадии полета авиалайнер поднимут двигатели, работающие в обычном режиме – с использованием гиперзвуковой скорости, на высоте 30–35 км они переключатся на ракетный режим, для чего предусмотрены баки с жидким водородом и кислородом.

Ну а сотрудники научно–производственного предприятия гиперзвуковых систем "Нева" в Санкт–Петербурге предлагают и совсем новаторский проект. Он дерзки необычен хотя бы тем, что, опрокидывая привычные каноны, решает задачу создания гиперзвукового летательного аппарата "отпротивного". Судите сами. Стремительно мчащийся самолет в результате трения о воздух может нагреваться до сотен, а то и тысяч градусов. Чтобы избежать разрушения конструкции из–за потери раскаленным материалом прочности, обычно прибегают к соответствующим мерам – применяют жаропрочные сплавы, защитные покрытия и системы термозащиты. Петербуржцы же решили реализовать принцип активного энергетического взаимодействия конструкции с внешней средой. Тепло пропустят внутрь летательного аппарата, причем зло при этом обратится во благо!



"Аякс" в полете

Разрабатываемый ими самолет "Аякс" будет состоять как бы из двух вложенных друг в друга корпусов. Между ними располагается специальная система активного охлаждения, использующая реакторы химической регенерации топлива. В них поступают для исходного энергоносителя – традиционный авиакеросин и вода. И когда аппарат летит на гиперзвуке, часть кинетической энергии воздушного потока утилизируется для термохимического разложения жидкости...

Иными словами, между слоями обшивки помещают нечто вроде губки из термостойких материалов. Ее пропитывают водой, которая под действием наружного тепла и некоторых реагентов нагревается и разлагается на кислород и водород. Последний смешивают с керосином, получая топливо повышенной энергоемкости. Кислород же активно поддерживает горение. В итоге комбинированное топливо горит в пять раз лучше, чем, например, чистый водород, что позволяет придать воздушно–реактивному двигателю лучшую энергетику – большую мощность при меньших габаритах. Заодно сам летательный аппарат охлаждается столь интенсивно, что температура его поверхности, по расчетам, не превысит 800–850°С.



Схема многоцелевого высотно–космического самолета, созданного в Петербурге

И это не все. Часть обтекающего аппарат воздушного потока поступает в тракт уникальной двигательной установки. Она магнитоплазмодинамическая. Проще говоря, к прямоточному воздушно–реактивному двигателю добавлены магнитно–гидродинамический (МГД) генератор и такой же ускоритель. Гиперзвуковой воздушный поток сначала резко тормозится в искусственно созданном магнитном поле, тратя часть энергии на наведение электродвижущей силы. При этом выделяется около 100 МВт (электростанция такой мощности обеспечивает энергией город средней величины). Затем заторможенный и ионизированный воздушный поток поступает в камеру сгорания, где полыхает обогащенный водородом и кислородом керосин. Продукты сгорания устремляются через сопло наружу, создавая реактивную тягу. Если ее для режима полета окажется недостаточно, подключится питаемые от бортовой электростанции МГД–ускоритель. Он ускорит истечение продуктов сгорания, доведет скорость аппарата до 25 М, то есть до 25 скоростей звука, или первой космической скорости. Значит, при желании "Аякс" можно вывести и на околоземную орбиту.

Проектируемый летательный аппарат способен преодолевать маршруты длиной до 20 тыс. км без дозаправки со скоростями выше 10.000 км/ч, подниматься на высоту 30–60 км. Располагая мощной бортовой энергетикой, он справится с решением задач поистине планетарного масштаба. Скажем, обеспечит доставку людей и грузов в любую точку земного шара не более чем за два часа или окажет помощь судам, терпящим бедствие в океане и космическим кораблям на околоземных орбитах. Он может вести метеорологический и экологический дозор за поверхностью планеты. Не исключено даже, что он пригодится и для уборки мусора с околоземных орбит...

Так обстоят дела сегодня. А если заглянуть в день завтрашний? Последнее ли слово – космический самолет?

"Я бы отдал предпочтение системе полностью многоразовой и одноступенчатой, без крыльев", – заметил как–то по этому поводу летчик–космонавт, доктор технических наук К.Р. Феоктистов. И для такого суждения есть основания. На старте у сегодняшних "Шаттлов" крыло, по сути, ненужная нагрузка, создающая излишнее сопротивление. Его полезные качества никак не используются, на орбите крыло тоже бесполезно. При возвращении же это наиболее труднозащитимая часть корабля, нагревающаяся до 1500°С. Свою роль крыло выполняет на самом конечном участке полета – при планировании и заходе на посадку.

Так не резонно ли от него избавиться? Как? Уже корабли типа "Союз" и "Аполлон" имели достаточные аэродинамические качества, позволявшие сажать их с точностью до километра. Откуда у бескрылого аппарата такие свойства? Давайте разберемся.

Конструкторы давно заметили: у птиц туловище похоже на половинку куриного яйца, слегка утолщенную сзади и обращенную вниз плоской стороной. Поэтому, даже сложив крылья, птица продолжает планировать, поддерживаемая подъемной силой корпуса. Что же мешает перенести это на многоразовые транспортно–космические корабли?

Первые экспериментальные аппараты подобного типа были опробованы еще более двадцати лет назад. В 1966 году подобный летательный аппарат, подвешенный под крыло тяжелого бомбардировщика американских ВВС, был поднят на высоту 14 км. Здесь аппарат отделился от самолета и перешел в планирующий полет. Семиметровая яйцеобразная капсула весом более 2,5 т плавно понеслась к земле, и через 4 минуты пилот–испытатель И. Томсон благополучно посадил машину на дно высохшего соляного озера. Скорость аппарата в момент приземления составляла 320 км/ч, что даже меньше, чем у современного "Шаттла".



Космический самолет будущего, возможно, обойдется практически совсем без крыльев

Оглавление книги


Генерация: 0.240. Запросов К БД/Cache: 3 / 1