Отечественные многоразовые космические системы

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Омский государственный технический университет

Кафедра «Авиа- и ракетостроение»

Направление 24.03.01 – Ракетные комплексы и космонавтика

Реферат

по дисциплине «Введение в ракетно-космическую технику»

за второй семестр 2017/2018 уч. г.

на тему «Сравнение многоразовых отечественных и зарубежных космических систем»

ДЗ-02068999.45.11.00.00.000 ПЗ

Выполнил: студент группы РК-171

Крючкова Д.А.

Дата:_________ Подпись_________

Проверила: ст.преподаватель

Прусова О.Л.

Дата:_________ Подпись_________

Омск – 2018

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………………3
История создания………………………………………………………………………………….4
Отечественные многоразовые космические системы…………………………………………..6

3.1. Буран………………………………………………………………………………………..6

3.2. Многоразовая авиационно-космическая система……………………………………….9

3.3. Клипер…………………………………………………………………………………….11

Зарубежные многоразовые космические системы……………………………………………..13

4.1. Space Shuttle………………………………………………………………………………13

4.2. X-20 Dyna Soar……………………………………………………………………………15

4.3. Гермес……………………………………………………………………………………..17

Сравнение МТКС Спейс-Шаттл и Буран……………………………………………………….19
Заключение……………………………………………………………………………………….21
Список использованных источников…………………………………………………………...22

Введение

Многоразовая космическая система — это космическая система многократного использования. Такая система может использовать совершенно различные средства выведения: одноразовые, многоразовые, одноступенчатые, многоступенчатые, самостоятельные либо объединенные конструктивно с орбитальными средствами – ракетами-носителями и другими.

Отдельные технические средства космического комплекса и отдельные элементы конструкции ракеты-носителя (ракетные блоки, ракетные двигатели) также могут быть спасаемыми и многократно использоваться.

Космический аппарат многоразового применения – это космический аппарат, использующийся более, чем один раз. Отличием от космического аппарата одноразового применения является возможность периодического восстановления ресурса систем и расходных материалов.

Цель данного реферата: ознакомиться с многоразовыми космическими системами как отечественного, так и зарубежного производства.

Задачи данного реферата:

1. Ознакомиться с историей создания многоразовых космических аппаратов;

2. Рассмотреть принцип действия многоразовых космических аппаратов;

3. Изучить основные космические аппараты многоразового действия.

История создания многоразовых космических систем

Одним из первых проектов космического челнока, проработанных технически, был ракетоплан конструкции Ойгена Зенгера. Этот проект в 1929 году был выбран для докторской диссертации Ойгена, которому на тот момент было всего 24 года. Согласно проекту, ракетоплан должен был выходить на околоземную орбиту, к примеру, для обслуживания орбитальных станций, после чего при помощи крыльев - возвращаться обратно на Землю. В конце 30-х - начале 40-х годов двадцатого века в закрытом, созданном специально научно-исследовательском институте была выполнена глубокая проработка ракетного самолета, так называемого «антиподного бомбардировщика». Реализации проекта не произошло, но подтолкнуло учёных инженеров всего мира к идее создания многоразовых космических кораблей. Например, в начале 1950-х годов по инициативе руководителя программы V-2 в фашистской Германии В. Дорнбергера проектировался ракетный бомбардировщик Bomi, двухступенчатый вариант которого мог бы выходить на околоземную орбиту.

Рис.1. Схема ракетоплана конструкции Ойгена Зингера, 1929 г.

Ещё до полета Юрия Гагарина в Советском Союзе рассматривалось несколько вариантов крылатых пилотируемых аппаратов, используемых многоразово, таких как ВКА-23, «136», а также проект П.В. Цыбина, разработанный по заказу С.П. Королева и называемый «лапотком» из-за своей формы. В ОКБ А.И. Микояна во второй половине 1960-х годов под руководством Г.Е. Лозино-Лозинского разрабатывалась многоразовая авиационно-космическая система "Спираль", состоящая из орбитального самолета и сверхзвукового самолета-разгонщика и запускаемая в космос с помощью ракеты-носителя «Союз». Но в силу недостаточного технического уровня тех лет ни один из многочисленных как советских, так и западных проектов 1950-1960 годов не удалось реализовать.

Выяснилось, что сделать капсульный корабль многоразовым на уровне технического развития тех лет практически невозможно. Дело в том, что баллистическая капсула входит в атмосферу на высокой скорости, поэтому поверхность такого космического корабля может нагреваться до 2 500—3 000 градусов. К слову, космический самолёт, который при спуске с орбиты выдерживает гораздо меньшие температуры (до 1600 градусов по Цельсию) и обладает высоким аэродинамическим качеством. Однако в 1950—1960-е годы необходимые для теплозащиты материалы ещё не были созданы. Однако грузоподъемность тогдашних ракет-носителей была ограниченна.

Второй проблемой была чрезмерно высокая масса ракетных летательных аппаратов, но тогда возникла идея делить корабль на отсеки по функциональному признаку. «Центр» системы обеспечения жизнедеятельности космонавтов размещался в довольно небольшой кабине-капсуле с тепловой защитой, а блоки остальных систем выносились в одноразовые отделяемые отсеки без теплозащиты.

Но всё-таки идея использования многоразовых ракетно-космических аппаратов оказалась живучей. В конце 1960-х годов были накоплены знания в области новых конструкционных и теплозащитных материалов и гиперзвуковой аэродинамики. И уже в 1969 году NASA заключает первые контракты с США на исследование многоразовой транспортной космической системы Space Shuttle. По ожиданиям NASA, стоимость выведения на орбиту грузов не превысит 1 000 долларов за килограмм. К тому же, космический челнок должен был уметь возвращать на Землю и полезные грузы, что является более сложной задачей.

Отечественные многоразовые космические системы

В апреле 1973 году началась разработка многоразовой космической системе в СССР, имея как поддержку, так и противников этой идеи. Но несмотря на все трудности, НПО «Молния» принялось разрабатывать корабль.

Буран

«Буран» — орбитальный корабль-ракетоплан, созданный в рамках программы «Энергия — Буран» советской многоразовой транспортной космической системы (МТКС) и являющийся одним из многоразовых ракетных летательных аппаратов, успешно реализованных в мире.

Задачи «Бурана»:

выведение на орбиту космических аппаратов, космонавтов и грузов, обслуживание и возвращение на Землю;
проведение экспериментов и военно-прикладных исследований;
решение целевых задач в интересах науки, народного хозяйства и обороны;
комплексное противодействие мероприятиям вероятного противника по расширению использования космического пространства в военных целях.

Важным назначением корабля «Буран» была точная юстировка параметров орбиты искусственных спутников Земли (спутники орбитальной группировки для обеспечения передачи координат).

15 ноября 1988 года «Буран» совершил свой первый и единственный космический полёт, который происходил в автоматическом режиме и без экипажа на борту. Решения, полученные при создании «Бурана», были использованы как в российской, так в и зарубежной ракетной технике.

Технические характеристики:

Стартовая масса — 105 т,

Высота корабля, стоящего на шасси, — более 16 м,

Длина — 36,4 м,

Размах крыла — около 24 м,

Объём кабины - свыше 70 м3,

Масса полезного груза - до 30 тонн при взлёте и до 20 тонн при посадке.

В носовой отсек Бурана вставлена герметичная цельносварная кабина для экипажа (до 10 человек), для проведения работ на орбите и большей части аппаратуры, для обеспечения полёта в составе ракетно-космического комплекса, автономного полёта на орбите, спуска и посадки. Буран имеет треугольное крыло с двойной стреловидностью, а также аэродинамические органы управления, работающие после возвращения в плотные слои атмосферы и при посадке — руль направления, элевоны и аэродинамический щиток.

Две группы двигателей для маневрирования размещены в конце хвостового отсека и передней части корпуса. Выполняется манёвр возврата или выхода на одновитковую траекторию. Впервые в практике двигателестроения была создана объединённая двигательная установка, включающая топливные баки окислителя и горючего со средствами заправки, термостатирования, наддува, забора жидкости в невесомости, аппаратурой системы управления и так далее.

Бортовой комплекс управления состоит примерно из пятидесяти программных систем, на базе компьютера IBM System/370. Часть системных команд из IBM-набора S/370 не была реализована, в то же время было добавлено много оригинальных команд общего назначения, не имеющих аналогов в IBM-наборе. На борту корабля находилось два комплекта БЦВМ «Бисер-4» по четыре аппаратно-параллельных компьютера и аппаратного компаратора, допускающего автоматическое отключение подряд двух компьютеров в случае аварийных результатов (4 основных + 4 резерв). К слову, «Space Shuttle» имеет только программное резервирование.

При разработке программного обеспечения (ПО) для наземных систем космического корабля использовались технология структурного проектирования программ с использованием языка ДИПОЛЬ, а для решения задач моделирования использовался язык ЛАКС. ПО БЦВМ и Операционная Система (ОС) были написаны на языках ПРОЛ2 (по мотивам языка ПРОЛОГ) и Assembler/370. В разработке ПО было широко использована концепция R-технологии (R-машина и R-язык), с использованием системы автоматизации программирования и отладки САПО. Применение компьютерных технологий, разработанных СССР, позволило в короткие сроки разработать программные комплексы объёмом около 100 Мб. В случае отказов ракетных блоков первой и второй ступеней ракеты-носителя система управления орбитального корабля обеспечивает его аварийное возвращение на землю в автоматическом режиме.

Космический полёт «Бурана» состоялся 15 ноября 1988 года в автоматическом режиме с помощью бортового компьютера на базе IBM System/370. Ракета-носитель «Энергия», стартовавшая с площадки 110 космодрома Байконур вывела корабль на околоземную орбиту. Полёт длился 205 минут, за это время корабль совершил два витка вокруг Земли, после чего произвёл посадку на аэродроме «Юбилейный» космодрома Байконур.

Полёт происходил в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера и бортового программного обеспечения. Над акваторией Тихого океана «Буран» сопровождали корабль измерительного комплекса ВМФ СССР «Маршал Неделин» и научно-исследовательское судно АН СССР «Космонавт Георгий Добровольский».

На этапе посадки не обошлось без чрезвычайного происшествия, которое, однако, в результате только подчеркнуло успех создателей программы. На высоте порядка 11 км «Буран», получивший с наземной станции информацию о погодных условиях в месте посадки, неожиданно для всех совершил резкий манёвр. Корабль описал плавную петлю с разворотом на 180º (изначально заходя на посадочную полосу с северо-западного направления, корабль сел, зайдя со стороны её южного конца). Как позже выяснилось, из-за штормового ветра на земле автоматика корабля приняла решение дополнительно погасить скорость и зайти по наиболее выгодной в новых условиях траектории посадки.

Автоматический режим был одним из главных отличий от шаттла. Кроме того, шаттлы садились с неработающим двигателем и не могли несколько раз заходить на посадку. Для спасения экипажа в «Буране» предусмотрели катапульту для первых двух пилотов. В действительности, конструкторы из СССР скопировали конфигурацию шаттлов, чего не отрицали, но сделали ряд крайне полезных нововведений с точки управления аппаратом и безопасности экипажа.

К сожалению, первый полёт «Бурана» стал последним. В 1990 году работу приостановили, а в 1993 — полностью закрыли.

Рис. 2. Ракетный комплекс «Энергия-Буран»

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1374; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!