RU2211784C2 - Recoverable boost vehicle - Google Patents
Recoverable boost vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2211784C2 RU2211784C2 RU2002103848/28A RU2002103848A RU2211784C2 RU 2211784 C2 RU2211784 C2 RU 2211784C2 RU 2002103848/28 A RU2002103848/28 A RU 2002103848/28A RU 2002103848 A RU2002103848 A RU 2002103848A RU 2211784 C2 RU2211784 C2 RU 2211784C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compartments
- flight
- wing
- engines
- wings
- Prior art date
Links
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиа- и ракетостроения, в частности к самолетам-разгонщикам, многоразовым летательным аппаратам-разгонщикам и/или разгонным ступеням. The invention relates to the field of aircraft and rocket science, in particular to booster aircraft, reusable booster vehicles and / or booster stages.
Изобретение может быть использовано при создании самолетов-разгонщиков и многоразовых разгонных первых ступеней для разгона ракет-носителей с космическими аппаратами (КА) с целью выведения КА на околоземные орбиты и отлетные траектории, а также для экспериментальной летной отработки новых летательных аппаратов (ЛА), в том числе сбрасываемых в полете, и высокоскоростных двигателей и их агрегатов, а также авионики и оборудования. The invention can be used to create booster aircraft and reusable booster stages for accelerating carrier rockets with spacecraft (SC) in order to launch spacecraft into near-earth orbits and take-off trajectories, as well as for experimental flight testing of new aircraft (LA), including discharged in flight, and high-speed engines and their units, as well as avionics and equipment.
Известен многоразовый летательный аппарат-разгонщик, выполняющий функцию самолета-разгонщика, известный как самолет "Геракл" (см., например, сообщение по докладу на 7-й международной конференции AIAA, Г.Е. Лозино-Лозинский и др. Проект МАКС и перспективы его развития. 7-th International Spaceplanes and Hypersonics Systems & Technology Conference, November 18-22, 1996, Norfolk, VA), выполненный по схеме "триплан" с двумя фюзеляжами и тремя несущими плоскостями, разнесенными по продольной и вертикальной осям, с подвешенными под консолями среднего крыла турбореактивными двигателями. Консоли среднего крыла сопряжены таким образом, что позволяют подвешивать сбрасываемые ракетные ступени или устанавливать грузовые и другие, не сбрасываемые, отсеки. Имеющееся шасси позволяет осуществлять горизонтальный взлет и горизонтальную посадку с аэродромов не ниже первого класса. A reusable booster aircraft is known to perform the function of a booster aircraft, known as the Hercules aircraft (see, for example, a report on the report at the 7th AIAA International Conference, G.E. Lozino-Lozinsky et al. MAKS project and prospects 7th International Spaceplanes and Hypersonics Systems & Technology Conference, November 18-22, 1996, Norfolk, VA), made according to the “triplane” scheme with two fuselages and three bearing planes spaced along the longitudinal and vertical axes, with suspended under the consoles of the middle wing by turbojet engines. The middle wing consoles are conjugated in such a way that they allow the suspension of missile stages to be suspended or the installation of cargo and other non-resettable compartments. The existing chassis allows horizontal take-off and horizontal landing from airfields not lower than the first class.
Однако описанный летательный аппарат, выполняющий функцию разгонной первой ступени, не обеспечивает сверхзвуковую скорость при отделении ракетных ступеней, что существенно снижает его эффективность как разгонной ступени для выведения КА в космическое пространство. "Геракл" принципиально не может быть использован для экспериментальной летной отработки ЛА на сверхзвуковых скоростях без отделения их от самолета. However, the described aircraft, which performs the function of an accelerating first stage, does not provide supersonic speed when separating rocket stages, which significantly reduces its effectiveness as an accelerating stage for launching spacecraft into outer space. "Hercules" basically can not be used for experimental flight testing of aircraft at supersonic speeds without separating them from the aircraft.
Известен многоразовый летательный аппарат-разгонщик (самолет-разгонщик), выполняющий функцию разгонной первой ступени в двухступенчатом многоразовом аэрокосмическом летательном аппарате МИГАКС (см. например, сообщение по докладу на 10-й международной конференции AIAA, N.P.Dulepov and others. Propulsion Systems For TSTO Airplane - Accelerators of different types. 10-th Internationals Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, April 24-27, 2001, Kyoto, Japan), содержащий несущие плоскости сверхзвуковой аэродинамической формы, воздушно-реактивные двигатели и элементы крепления полезной нагрузки. Однако этот многоразовый летательный аппарат-разгонщик имеет ряд технических проблем, среди которых:
- чрезмерный температурный нагрев конструкции, обусловленный продолжительным участком разгона,
- достаточно большое аэродинамическое сопротивление, обусловленное наличием крыла большой площади, оптимизированного на дозвуковой и сверхзвуковой режимы полета,
- сложная динамика отделения орбитального самолета на большой сверхзвуковой скорости,
- неудовлетворительные взлетно-посадочные характеристики, обусловленные сверхзвуковым крылом, которые компенсируются увеличением площади крыла и, как следствие, увеличением аэродинамического сопротивления на сверхзвуковых скоростях полета.A reusable booster aircraft (booster aircraft) is known that performs the function of a booster first stage in a two-stage reusable MIGAKS aerospace aircraft (see, for example, a report on the report at the 10th international conference AIAA, NPDulepov and others. Propulsion Systems For TSTO Airplane - Accelerators of different types. 10-th Internationals Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, April 24-27, 2001, Kyoto, Japan) containing supersonic aerodynamic-bearing supporting planes, jet engines and payload fasteners. However, this reusable booster aircraft has a number of technical problems, including:
- excessive temperature heating of the structure due to the prolonged phase of acceleration,
- a sufficiently large aerodynamic drag due to the presence of a wing of a large area optimized for subsonic and supersonic flight modes,
- the complex dynamics of separation of an orbital plane at high supersonic speed,
- unsatisfactory take-off and landing characteristics due to the supersonic wing, which are compensated by the increase in wing area and, as a consequence, the increase in aerodynamic drag at supersonic flight speeds.
Задачей изобретения является создание многоразового летательного аппарата-разгонщика - полезной нагрузки с достижением технических результатов, которыми являются:
- уменьшение аэродинамического сопротивления на больших сверхзвуковых скоростях полета,
- уменьшение тепловых нагрузок за счет уменьшения времени разгона,
- упрощение динамики отделения полезной нагрузки,
- отказ от использования взлетно-посадочной полосы (ВПП).The objective of the invention is the creation of a reusable aircraft-accelerator - payload with the achievement of technical results, which are:
- reduction of aerodynamic drag at high supersonic flight speeds,
- reduction of thermal loads by reducing acceleration time,
- simplification of the dynamics of the separation of the payload,
- refusal to use the runway (runway).
Задача решается за счет того, что многоразовый летательный аппарат-разгонщик, содержащий несущие плоскости сверхзвуковой аэродинамической формы, оснащенный воздушно-реактивными двигателями в качестве маршевой двигательной установки, а также элементами крепления разгоняемой полезной нагрузки, в соответствии с изобретением представляет собой "биплан", крылья которого разнесены по продольной и поперечной осям, при этом переднее крыло имеет прямую стреловидность и смещено вверх по оси Y относительно центра масс, а заднее крыло имеет обратную стреловидность и расположено ниже центра масс, двигательные отсеки, ориентированные по продольной оси изделия, размещены на концах крыльев и образуют вместе с ними единую жесткую конструкцию, причем двигатели оснащены поворотными соплами-насадками, которые обеспечивают управление вектором тяги, шасси, размещенные в задней по полету части двигательных отсеков, и ориентированы для вертикального взлета и посадки, а элементы крепления полезной нагрузки размещены с возможностью ее крепления и отделения во время полета с нижней части верхнего крыла, при этом источники электропитания, топливные отсеки и навигационное оборудование размещены как в двигательных отсеках, так и в крыльях разгонной ступени. При этом кабины экипажа могут быть установлены на переднем крыле. The problem is solved due to the fact that a reusable accelerator aircraft containing supporting planes of a supersonic aerodynamic shape, equipped with air-jet engines as a propulsion system, as well as fastening elements of the accelerated payload, in accordance with the invention is a “biplane”, wings which are spaced along the longitudinal and transverse axes, while the front wing has a direct sweep and is shifted upward along the Y axis relative to the center of mass, and the rear wing has the form a distinct sweep and is located below the center of mass, the engine compartments oriented along the longitudinal axis of the product are located at the ends of the wings and form a single rigid structure with them, and the engines are equipped with rotary nozzles-nozzles that provide thrust vector control, the chassis located in the rear part of the engine compartments, and are oriented for vertical take-off and landing, and the payload fastening elements are placed with the possibility of its fastening and separation during flight from the lower part to the upper wing, while the power sources, fuel compartments and navigation equipment are located both in the engine compartments and in the wings of the upper stage. In this case, the cockpit can be installed on the front wing.
Предложенный многоразовый летательный аппарат-разгонщик (МЛАР) показан на прилагаемом чертеже в трех проекциях. The proposed reusable flying vehicle-accelerator (MLAR) is shown in the attached drawing in three projections.
МЛАР содержит несущие плоскости сверхзвуковой аэродинамической формы, которые разнесены по продольной и поперечной осям, при этом переднее крыло 1 имеет прямую стреловидность и смещено вверх по оси Y относительно центра масс, заднее крыло 2 имеет обратную стреловидность и расположено ниже переднего крыла. MLAR contains bearing planes of a supersonic aerodynamic shape that are spaced along the longitudinal and transverse axes, while the front wing 1 has a direct sweep and is shifted upward along the Y axis relative to the center of mass, the rear wing 2 has a reverse sweep and is located below the front wing.
Отсеки с маршевыми двигателями 3 ориентированы по продольной оси ступени, размещены на периферии крыльев, соединены между собой крыльями и образуют вместе с ними единую жесткую конструкцию, причем двигатели с воздухозаборниками 4 оснащены поворотными соплами-насадками 5, которые обеспечивают управление вектором тяги. Шасси 6 размещены в задней по полету части двигательных отсеков и ориентированы для вертикального взлета и посадки. Compartments with mid-flight engines 3 are oriented along the longitudinal axis of the stage, located on the periphery of the wings, connected by wings and form a single rigid structure with them, and engines with air intakes 4 are equipped with rotary nozzles-nozzles 5 that provide thrust vector control. The chassis 6 is located in the rear of the flight of the engine compartments and is oriented for vertical take-off and landing.
Элементы крепления разгоняемой полезной нагрузки 7, например ракетной ступени в виде переднего механизма подвески 8 и заднего механизма подвески 9. На двигательных отсеках установлены аэродинамические органы управления 10. Навигационное, связное и другое оборудование, топливные (специальные) отсеки 11, а также источники электропитания могут быть размещены в любых отсеках МЛАР. МЛАР может оснащаться отделяемыми или не отделяемыми отсеками полезной нагрузки. The fastening elements of the accelerated payload 7, for example, a rocket stage in the form of a front suspension mechanism 8 and a rear suspension mechanism 9. Aerodynamic controls are installed on the engine compartments 10. Navigation, communication and other equipment, fuel (special) compartments 11, and also power sources can be placed in any compartment MLAR. MLAR can be equipped with detachable or non-detachable payload compartments.
Взлет и посадка МЛАР осуществляется вертикально, в этом случае продольная ось МЛАР, совпадающая с направлением движения в момент старта, направлена вдоль вектора силы притяжения. После вертикального взлета МЛАР в соответствии с программой полета выходит на заданный курс и при достижении определенной точки полета отделяет полезную нагрузку, которая продолжает полет в космос, а МЛАР возвращается на взлетно-посадочную площадку. Посадку МЛАР осуществляет также вертикально. MLAR take-off and landing is carried out vertically, in this case, the longitudinal axis of the MLAR, which coincides with the direction of motion at the time of launch, is directed along the gravity force vector. After a vertical take-off, the MLAR, in accordance with the flight program, goes to a predetermined course and, upon reaching a certain flight point, separates the payload, which continues to fly into space, and the MLAR returns to the runway. MLAR also lands vertically.
Уменьшение аэродинамического сопротивления достигается за счет уменьшения площади крыльев, применения сверхзвуковых профилей и стреловидных крыльев. Reduced aerodynamic drag is achieved by reducing the area of the wings, the use of supersonic profiles and swept wings.
Уменьшение тепловых нагрузок достигается за счет уменьшения времени разгона, что в свою очередь обусловлено применением маршевой двигательной установки, которая обеспечивает стартовую тяговооруженность больше единицы. The reduction of thermal loads is achieved by reducing the acceleration time, which in turn is due to the use of a marching propulsion system, which provides starting thrust-weight ratio of more than one.
Улучшение динамических характеристик на этапе отделения полезной нагрузки достигается за счет обеспечения беспрепятственного движения полезной нагрузки по направлению силы притяжения и за счет появления противоположно направленных сил, действующих на МЛАР и полезную нагрузку. The improvement of dynamic characteristics at the stage of separation of the payload is achieved by ensuring the unimpeded movement of the payload in the direction of the attractive force and due to the appearance of oppositely directed forces acting on the MLAR and the payload.
В момент разделения полезная нагрузка, не обладающая достаточной подъемной силой, будет двигаться вниз относительно МЛАР под действием силы притяжения. В то же время МЛАР, освободившись от значительной части веса, при той же пространственной ориентации, имея ту же подъемную силу и существенно меньшее суммарное аэродинамическое сопротивление, под действием подъемной силы будет перемещаться вверх относительно отделившейся полезной нагрузки. Таким образом, упрощается динамика этапа отделения, что приводит к увеличению надежности отделения. At the time of separation, a payload that does not have sufficient lifting force will move downward relative to the MLAR under the action of gravity. At the same time, the MLAR, freed from a significant part of the weight, with the same spatial orientation, having the same lifting force and significantly lower total aerodynamic drag, under the action of the lifting force will move upward relative to the separated payload. Thus, the dynamics of the separation stage is simplified, which leads to an increase in the reliability of the separation.
Наличие двигательной установки, которая обеспечивает стартовую тяговооруженность больше единицы, позволяет осуществить вертикальную посадку, применяя специальные алгоритмы управления при заходе на посадку и приземлении. При этом горизонтальная составляющая посадочной скорости близка нулю, что позволяет осуществить заход на посадку и приземление на специальную ограниченную площадку существенно меньших размеров, чем ВПП (чем стандартная взлетно-посадочная полоса). The presence of a propulsion system, which provides starting thrust-to-weight ratio of more than one, allows for vertical landing, using special control algorithms for approach and landing. At the same time, the horizontal component of the landing speed is close to zero, which allows landing and landing on a special limited area of substantially smaller dimensions than the runway (than the standard runway).
Таким образом, предлагаемый многоразовый летательный аппарат-разгонщик позволяет значительно улучшить характеристики известных многоразовых разгонных ступеней с воздушно-реактивными двигателями, что достигается путем рационального сочетания конструктивных элементов, оптимизированных для полета на больших сверхзвуковых скоростях. При этом наличие плохих взлетно-посадочных характеристик при горизонтальном полете на малых скоростях компенсируется вертикальным способом посадки при большой тяге двигательных установок, что, в свою очередь, позволяет отказаться от использования взлетно-посадочных полос и ограничиться наличием небольших специальных площадок для взлета и посадки. Минимизация аэродинамического сопротивления на больших сверхзвуковых скоростях полета за счет применения специальных сверхзвуковых форм позволяет сократить время разгона и, как следствие, уменьшить тепловое нагружение конструкции. Thus, the proposed reusable booster aircraft allows to significantly improve the characteristics of known reusable booster stages with jet engines, which is achieved by a rational combination of structural elements optimized for flight at high supersonic speeds. At the same time, the presence of poor takeoff and landing characteristics during horizontal flight at low speeds is compensated by the vertical landing method with a high propulsion of propulsion systems, which, in turn, eliminates the use of runways and is limited by the presence of small special platforms for takeoff and landing. Minimization of aerodynamic drag at high supersonic flight speeds through the use of special supersonic forms can reduce acceleration time and, as a result, reduce thermal loading of the structure.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002103848/28A RU2211784C2 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | Recoverable boost vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002103848/28A RU2211784C2 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | Recoverable boost vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002103848A RU2002103848A (en) | 2002-06-20 |
RU2211784C2 true RU2211784C2 (en) | 2003-09-10 |
Family
ID=29777431
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002103848/28A RU2211784C2 (en) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | Recoverable boost vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2211784C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2544447C1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-03-20 | Виктор Андреевич Павлов | Flight method of rolling missile |
RU2544446C1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-03-20 | Виктор Андреевич Павлов | Rolling cruise missile |
RU2547962C2 (en) * | 2009-12-22 | 2015-04-10 | Астриум Сас | Superhigh-speed aircraft and corresponding method of air movement |
RU2769791C1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-04-06 | Дмитрий Сергеевич Дуров | Multi-element composite aerospace complex for vertical take-off and landing in the sea launch system |
-
2002
- 2002-02-18 RU RU2002103848/28A patent/RU2211784C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2547962C2 (en) * | 2009-12-22 | 2015-04-10 | Астриум Сас | Superhigh-speed aircraft and corresponding method of air movement |
RU2544447C1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-03-20 | Виктор Андреевич Павлов | Flight method of rolling missile |
RU2544446C1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-03-20 | Виктор Андреевич Павлов | Rolling cruise missile |
RU2769791C1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-04-06 | Дмитрий Сергеевич Дуров | Multi-element composite aerospace complex for vertical take-off and landing in the sea launch system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5508017B2 (en) | Aerodynamic and space flight airplanes and related maneuvering methods | |
US4265416A (en) | Orbiter/launch system | |
US4901949A (en) | Rocket-powered, air-deployed, lift-assisted booster vehicle for orbital, supraorbital and suborbital flight | |
US7234667B1 (en) | Modular aerospace plane | |
US9944410B1 (en) | System and method for air launch from a towed aircraft | |
US6745979B1 (en) | Spacecraft and aerospace plane having scissors wings | |
GB2222635A (en) | A propulsion system for an aerospace vehicle | |
US3104079A (en) | Variable-geometry winged reentry vehicle | |
US7240878B2 (en) | High wing monoplane aerospace plane based fighter | |
US20240199237A1 (en) | Launch system and method | |
CN111959824A (en) | Heavy reusable aerospace vehicle system with space-based launching | |
RU2211784C2 (en) | Recoverable boost vehicle | |
CN202439843U (en) | Flying disk aircraft | |
RU2111147C1 (en) | Aero-space transport system | |
CN103253372A (en) | Flying saucer spacecraft | |
Galiński et al. | A concept of two-staged spaceplane for suborbital tourism | |
RU2053936C1 (en) | Non-expendable re-entry winged rocket pod | |
RU2730300C9 (en) | Device for mass delivery of tourists to stratosphere and subsequent return to ground | |
RU2061630C1 (en) | Interorbital aerospace vehicle | |
RU2731518C1 (en) | Device for accelerated delivery of passengers to intercontinental distances | |
Savino et al. | HyPlane for space tourism and business transportation | |
RU2758725C1 (en) | Aircraft for intercontinental flights in the stratosphere | |
Kimura et al. | Three-stage launch system with scramjets | |
RU2158214C1 (en) | Aviation launch complex for transportation, filling and launch in air of launch vehicle | |
Sippel | System Design of the SpaceLiner Project and Its Latest Technical Progress |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050219 |