Space Liner

SpaceLiner  - suborbitaalisen hypersonic matkustaja - avaruuskoneen konsepti, jota on kehitetty vuodesta 2005 Saksan ilma- ja avaruuskeskuksessa (saksaksi: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR) [1]

Konsepti

Matkustajaajoneuvojen ei-perinteisen pystysuoran nousun avaruustaso on kaksivaiheinen ilmailujärjestelmä, joka koostuu miehittämättömästä (automaattisesta) booster-asteesta ja 50 matkustajalle suunnitellusta matkustajan suborbitaalista. Kaikkiaan voimalaitoksessa on yksitoista nestemäistä polttoainetta käyttävää rakettimoottoria (joista 9 on asennettu laukaisuvaiheeseen, 2 suborbitaalivaiheeseen), jotka toimivat kryogeenisellä polttoaineella - nestemäisellä hapella (LOX) ja nestemäisellä vedyllä (LH2). Rakettimoottorien sammuttamisen jälkeen suborbitaalinen vaihe pystyy kattamaan suuret mannertenväliset etäisyydet liukuvalla lennolla mahdollisimman lyhyessä ajassa. Reitistä riippuen voidaan saavuttaa jopa 80 km:n lentokorkeuksia ja nopeuksia, jotka vastaavat Mach-lukua yli 20. Lennon kesto Australia-Eurooppa-reitillä on 90 minuuttia ja Eurooppa-Kalifornia-reitillä ei. yli 60 minuuttia [2] . Matkustajiin lennon aikana vaikuttavat G-voimat eivät ylitä 2,5 g ja jäävät avaruussukkulan astronauteihin vaikuttavien kuormien tason alapuolelle. Lisäksi suunnittelukonseptin mukaan matkustamo on tehty erilliseksi pakokapseliksi, joka tarvittaessa erotetaan suborbitaalisesta vaiheesta ja tarjoaa matkustajille turvallisen paluu Maahan.

Saksan ilma- ja avaruuskeskuksen mukaan järjestelmän käyttöönotto on mahdollista vuosina 2040-2050. Konseptin päänäkökohta on järjestelmän täydellinen uudelleenkäytettävyys yhdistettynä massatuotantoon, joka on mittakaavaltaan verrattavissa lentoliikenteeseen. Näistä tekijöistä johtuen järjestelmän taloudellisen tehokkuuden odotetaan kasvavan merkittävästi olemassa oleviin ilmailu- ja avaruusjärjestelmiin verrattuna. Suurin haaste on edelleen parantaa järjestelmän keskeisten komponenttien, kuten rakettimoottoreiden, turvallisuutta ja luotettavuutta siinä määrin, että niitä voidaan käyttää päivittäin matkustajien kuljettamiseen.

Tällä hetkellä SpaceLiner-konseptin kehitystä rahoittaa sekä Saksan ilma- ja avaruuskeskus (saksaksi: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt - DLR) että Euroopan unionin rahoittamissa hankkeissa , kuten FAST20XX ja CHATT. SpaceLiner-projektissa on mukana DLR:n ohella muita kumppaneita Euroopan ilmailualalta.

SpaceLiner-projektilla on esihistoria 1900-luvun lopun saksalaisen kaksivaiheisen, vaakatasossa laukaisun uudelleenkäytettävän ilmailu -avaruusjärjestelmän Senger-2 muodossa , jota edelsi myös osittain kiertoradalla olevan ilmailupommittajan Silbervogelin toteutumaton sotilaallinen hanke Natsi-Saksassa. Jos SpaceLiner toteutetaan, se olisi maailman ensimmäinen säännöllinen suborbitaalinen hypersonic matkustajalentokone .

Historia

SpaceLiner on tällä hetkellä esisuunnitteluvaiheessa (luonnossuunnittelu). Esisuunnittelutyö etenee jo valmistuneiden selvitysten pohjalta osajärjestelmien entistä yksityiskohtaisemman kehittämisen ja integroinnin myötä. Samanaikaisesti selvitetään lisävaihtoehtoja uusien vaatimusten ja eritelmien täyttämiseksi, ja näiden vaihtoehtojen tutkimusten tuloksia voidaan käyttää myös yleisessä kehitysprosessissa [3] .

SpaceLiner 2 on ensimmäinen variantti, jossa on integroitu aktiivinen jäähdytysjärjestelmä rakenneosille, jotka altistuvat erityisen suurille lämpökuormituksille tullessaan ilmakehän tiheisiin kerroksiin [4] .

SpaceLiner 4 -versio on jatkokehitys SpaceLiner 2 -versiosta, jolla on parannetut aerodynaamiset ominaisuudet, vakaus ja hallintaominaisuudet. EU:n rahoittama tutkimusprojekti FAST20XX tutki tämän konfiguraation pohjalta yksityiskohtaisemmin sekä kokeellisesti että matemaattisen mallinnuksen avulla erilaisia ​​SpaceLinerin tarvittavia teknologioita [5] .

SpaceLiner 7 on nykyinen konfiguraatio, jota parhaillaan tutkitaan DLR:ssä. Matemaattisen optimoinnin prosessissa aerodynaamisten, lämpö- ja rakenne-mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi hypersonic-lentotilassa delta-siipi, jossa oli katkos etureunassa, korvattiin delta-siivellä ilman taukoa. Tähän mennessä on saatu päätökseen tällaisten tärkeiden avaruusalusten osajärjestelmien, kuten matkustamon, kryogeenisten säiliöiden, polttoaineen syöttöjärjestelmän ja lämpösuojausjärjestelmän, alustava kehitys ja integrointi.

Tällä hetkellä harkitaan lisäksi 100 matkustajalle suunniteltua SpaceLiner-avaruuskoneen muunnelmaa käytettäväksi lyhyillä matkoilla [6] . Mahdolliset kaupalliset reitit luokitellaan kuljetun matkan mukaan siten, että luokka 1 on pisin ja luokka 3 lyhin. Lennon suorittamiseen käytetään vaaditusta etäisyydestä riippuen ylemmän vaiheen laajennettua tai lyhennettyä modifikaatiota, joka voidaan yhdistää sekä 50- että 100-paikkaiseen suborbitaalisen matkustajalavan modifikaatioon.

Tekniset tiedot

Moottorit

SpaceLiner-avaruuslentokonsepti käyttää yhden tyyppistä uudelleenkäytettävää nesterakettimoottoria: täysin suljetun syklin moottoria, jossa kaikki polttoaine, mukaan lukien turbopumppukokoonpanon käyttämiseen käytetty polttoaine, kulkee polttokammion läpi [7] . Suuttimen laajennusaste valitaan ylemmän ja suborbitaalisen vaiheen eri lentomuotojen mukaan. Polttoainekomponentteina on tarkoitus käyttää korkean energian ja ympäristöystävällistä nestemäisen vedyn ja nestemäisen hapen yhdistelmää.

Linkit

• Video — Australiaan 90 minuutissa hyperääninopeudella — DLR-blogit
• Video
• Video ILA 2012 Berliini
• Video: Feature SpaceLiner SL7, 2012
• ESA FAST20XX verkkosivuilla
• DLR tutkii suborbitaalista avaruusmatkailua — Flightglobalia
• Venäjän pääministeri Dmitri Anatoljevitš Medvedev vieraili DLR-näyttelyssä MAKS 2013:ssa

Kirjallisuus

1. ↑ Sippel M., Klevanski J. , Steelant J.: Vertaileva tutkimus nopeiden mannertenvälisten matkustajakuljetusten vaihtoehdoista: ilma-hengitys vs. rakettikäyttöinen, IAC-05-D2.4.09 (lokakuu 2005) 
2. ↑ Sippel M. Lupaavia tiekarttavaihtoehtoja  SpaceLinerille . Acta Astronautica, Voi. 66, Iss. 11-12 (2010).  (linkki ei saatavilla)
3. ↑ Schwanekamp T., Bauer C., Kopp A. SpaceLiner-konseptin kehittäminen ja sen viimeisin edistys  ( PDF). 4. CSA-IAA Advanced Space Technology -konferenssi (2011). Haettu 2. syyskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 26. joulukuuta 2013.
4. ↑ van Foreest A. et al. Haihdutusjäähdytys nestemäisellä vedellä  (englanniksi) (PDF). Journal of Thermodynamics and Heat Transfer, Voi. 23, numero 4 (2007).  (linkki ei saatavilla)
5. ↑ van Foreest A. SpaceLiner-suunnittelun edistyminen FAST 20XX -ohjelman puitteissa  ( PDF). 16. AIAA/DLR/DGLR kansainvälinen avaruuslentokoneiden ja yliäänisten järjestelmien ja tekniikoiden konferenssi (2009).  (linkki ei saatavilla)
6. ↑ Schwanekamp T., Bütünley J., Sippel M. Alustavat monitieteiset suunnittelututkimukset päivitetyn 100 matkustajan SpaceLiner Derivativesta  ( PDF). 18. AIAA/3AF:n kansainvälinen avaruuslentokoneiden ja yliäänisten järjestelmien ja tekniikoiden konferenssi (2012). Haettu 2. syyskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 26. joulukuuta 2013.
7. ↑ Sippel M. et ai. SpaceLiner-konseptin tekninen kypsyminen  (englanniksi) (PDF). 18. AIAA/3AF:n kansainvälinen avaruuslentokoneiden ja yliäänisten järjestelmien ja tekniikoiden konferenssi (2012). Haettu 2. syyskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 9. toukokuuta 2021.