Space Liner

SpaceLiner  - conceptul de avion spațial de pasageri hipersonic suborbital , dezvoltat din 2005 la Centrul Aer și Spațial German (germană: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR) [1]

Concept

Avionul spațial de decolare verticală netradițională pentru vehicule de pasageri este un sistem aerospațial în două etape, care constă dintr-o treaptă de amplificare fără pilot (automat) și o treaptă suborbitală pentru pasageri, proiectată pentru 50 de pasageri. În total, centrala include unsprezece motoare de rachetă cu propulsie lichidă (9 dintre ele sunt instalate în faza de lansare, 2 în stadiul suborbital) care funcționează cu combustibil criogenic - oxigen lichid (LOX) și hidrogen lichid (LH2). După oprirea motoarelor rachetei, etapa suborbitală este capabilă să acopere distanțe intercontinentale mari într-un zbor planant în cel mai scurt timp posibil. În funcție de rută, se pot atinge altitudini de zbor de până la 80 km și viteze corespunzătoare unui număr Mach mai mare de 20. Durata zborului pe ruta Australia-Europa va fi de 90 de minute, iar pe ruta Europa-California - nu mai mult de 60 de minute [2] . Forțele G care acționează asupra pasagerilor în zbor nu depășesc 2,5 g și rămân sub nivelul sarcinilor care acționează asupra astronauților navetei spațiale. În plus, conform conceptului de design, cabina pasagerilor este realizată sub forma unei capsule de evacuare separate, care, dacă este necesar, este separată de stadiul suborbital și oferă pasagerilor o întoarcere în siguranță pe Pământ.

Potrivit Centrului aerian și spațial german, punerea în funcțiune a sistemului este posibilă între 2040 și 2050. Principalul aspect al conceptului este reutilizarea completă a sistemului în combinație cu producția de masă, comparabilă ca scară cu aviația. Datorită acestor factori, se preconizează o creștere semnificativă a eficienței economice a sistemului în comparație cu sistemele aerospațiale existente. Principala provocare rămâne să îmbunătățească siguranța și fiabilitatea componentelor cheie ale sistemului, cum ar fi motoarele de rachete, într-o măsură care să permită utilizarea lor zilnică pentru transportul de pasageri.

În prezent, dezvoltarea conceptului SpaceLiner este finanțată atât de Centrul Aerian și Spațial German (germană: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt - DLR), cât și în cadrul unor proiecte sponsorizate de Uniunea Europeană precum FAST20XX și CHATT. Proiectul SpaceLiner implică, alături de DLR, alți parteneri din sectorul aerospațial european.

Proiectul SpaceLiner are o preistorie sub forma sistemului aerospațial reutilizabil Senger-2 , orbital german, în două etape, lansat la sfârșitul secolului al XX-lea, care a fost precedat și de proiectul militar nerealizat al bombardierului aerospațial parțial orbital Silbervogel din Germania nazistă. Dacă va fi implementat, SpaceLiner ar fi primul avion de pasageri hipersonic suborbital programat din lume .

Istorie

SpaceLiner este în prezent în faza de proiectare preliminară (proiectare). Lucrările la proiectarea preliminară avansează pe baza studiilor deja finalizate pe măsură ce dezvoltarea și integrarea din ce în ce mai detaliată a subsistemelor. În paralel, sunt explorate opțiuni suplimentare pentru a îndeplini noile cerințe și specificații, iar rezultatele studiilor acestor opțiuni pot fi utilizate și în procesul de dezvoltare generală [3] .

SpaceLiner 2 este prima variantă care integrează un sistem activ de răcire pentru elementele structurale care sunt supuse unor sarcini termice deosebit de mari la intrarea în straturile dense ale atmosferei [4] .

Modificarea SpaceLiner 4 este o dezvoltare ulterioară a variantei SpaceLiner 2 cu caracteristici aerodinamice îmbunătățite, stabilitate și caracteristici de control. Pe baza acestei configurații, proiectul de cercetare finanțat de UE FAST20XX a investigat mai detaliat, atât experimental, cât și prin modelare matematică, diferitele tehnologii necesare pentru SpaceLiner [5] .

SpaceLiner 7 este configurația curentă aflată în prezent în cercetare la DLR. În procesul de optimizare matematică, pentru îmbunătățirea calităților aerodinamice, termice și structural-mecanice în modul de zbor hipersonic, aripa deltă cu ruptură în marginea anterioară a fost înlocuită cu o aripă deltă fără ruptură. Până în prezent, au fost finalizate dezvoltarea preliminară și integrarea unor subsisteme importante de nave spațiale precum cabina pasagerilor, rezervoarele criogenice, sistemul de alimentare cu combustibil și sistemul de protecție termică.

În prezent, se ia în considerare suplimentar o modificare a avionului spațial SpaceLiner, proiectat pentru 100 de pasageri pentru utilizare pe distanțe scurte [6] . Posibilele rute comerciale sunt clasificate în funcție de distanța parcursă, clasa 1 fiind cea mai lungă și clasa 3 cea mai scurtă. Pentru efectuarea zborului, în funcție de intervalul necesar, se folosește o modificare extinsă sau scurtată a etapei superioare, care poate fi combinată atât cu o modificare de 50 de locuri, cât și cu o modificare de 100 de locuri a etapei suborbitale de pasageri.

Specificații

Motoare

Conceptul de avion spațial SpaceLiner folosește un singur tip de motor rachetă lichid reutilizabil: un motor cu ciclu complet închis în care tot combustibilul, inclusiv combustibilul folosit pentru a antrena unitatea turbopompă, trece prin camera de ardere [7] . Gradul de expansiune al duzei este selectat în conformitate cu diferitele moduri de zbor ale etapei superioare și ale etapei suborbitale. Utilizarea unei combinații de energie ridicată și ecologică de hidrogen lichid cu oxigen lichid este avută în vedere ca componente ale combustibilului.

Link -uri

• Video — În Australia în 90 de minute la viteză hipersonică — DLR Blogs
• Video
• Video ILA 2012 Berlin
• Video: Feature SpaceLiner SL7, 2012
• Site-ul web al ESA FAST20XX
• DLR studiază călătoriile suborbitale în spațiu — Flightglobal
• Prim-ministrul rus Dmitri Anatolevici Medvedev a vizitat expoziția DLR la MAKS 2013

Literatură

1. ↑ Sippel M., Klevanski J. , Steelant J.: Studiu comparativ asupra opțiunilor pentru transporturile intercontinentale de pasageri de mare viteză: aer-respirație- vs. propulsat cu rachetă, IAC-05-D2.4.09 (octombrie 2005) 
2. ↑ Sippel M. Alternative promițătoare de foaie de parcurs pentru  SpaceLiner . Acta Astronautica, Vol. 66, nr. 11-12 (2010).  (link indisponibil)
3. ^ Schwanekamp T., Bauer C., Kopp A. Development of the SpaceLiner Concept and its Latest Progress  ( PDF). A 4-a Conferință CSA-IAA privind Tehnologia Spațială Avansată (2011). Preluat la 2 septembrie 2013. Arhivat din original la 26 decembrie 2013.
4. ↑ van Foreest A. și colab. Răcirea prin transpirație folosind apă lichidă  (engleză) (PDF). Journal of Thermodynamics and Heat Transfer, Voi. 23, numărul 4 (2007).  (link indisponibil)
5. ↑ van Foreest A. Progresul în proiectarea SpaceLiner în cadrul programului FAST 20XX  ( PDF). A 16-a conferință internațională AIAA/DLR/DGLR privind avioanele spațiale și sistemele și tehnologiile hipersonice (2009).  (link indisponibil)
6. ↑ Schwanekamp T., Bütünley J., Sippel M. Studii preliminare de proiectare multidisciplinară asupra unui derivat SpaceLiner modernizat pentru 100 de pasageri  ( PDF). A 18-a conferință internațională AIAA/3AF privind avioanele spațiale și sistemele și tehnologiile hipersonice (2012). Preluat la 2 septembrie 2013. Arhivat din original la 26 decembrie 2013.
7. ↑ Sippel M. și colab. Maturarea tehnică a conceptului SpaceLiner  (engleză) (PDF). A 18-a conferință internațională AIAA/3AF privind avioanele spațiale și sistemele și tehnologiile hipersonice (2012). Preluat la 2 septembrie 2013. Arhivat din original la 9 mai 2021.